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近代热学的发展，揭开了冷热变化的奥秘和热运动的规律。过去人们总认为热学这门学科起源于西方。其实我国古代在对热的认识与利用方面也曾为人类做出过卓越的贡献。我国古代很早就学会用火，以后发展为人工造火、阳燧取火、掌握火候。与此同时，古代流行的八卦说和五行说又都有关于火的论述。至于我国古代对冷热变化的观察和对热能的利用也一直没有间断过。《论衡》中的热学知识《论衡》是我国东汉著名唯物主义哲学家王充的一部重要著作。众所周知，王充尽管以哲学家、思想家著称，但他作为一个唯物主义哲学家却非常注意吸取当时的自然科学知识，认真地观察和广泛地探讨了各种自然现象，提出了自己深刻而独特的见解。可以毫不夸张地说，王充对古代思想史的发展作出了重要的贡献。他的《论衡》既是我国古代思想史上一部划时代的杰作，也是我国古代物理学上极其重要的典籍。在该典籍中记载了不少他对冷热现象的思辨性解释。王充为批判汉儒宣扬的天气寒温是对君主喜怒的一种迎合和谬论，对热的传递提出了自己的见解。首先，王充质问说，君主喜怒时，连自已体内的温度和屋内的温度都不受影响，怎么能影响到整个自然界呢？这是用人们所熟悉的常识来驳斥当时所流行的迷信。其次，王充认为，“夫近水则寒，近火则温，远之渐微。何则？气之所加，远近之差也。”（《论衡。寒温》）我们知道，热传递产生的条件是两个物体的温度不一致，而热传递通常以传导、对流、辐射等方式进行。当时王充就认为“近水则寒，近火则温”，乃是“气”的作用所致，并指出热传导是气的作用中“远近有差”，这是一个了不起的见解。因为这种看法，反映了王充把元气作为物体之间进行“温””寒“的传递与距离之间的关系。也就是当距离短时，近水寒，近火热；当距离大时，热的传递也就”远之渐微“,即热的传递和距离成相反的变化。当时传说：”邹衍无罪，见拘于燕，当夏五日，仰天而叹，天为顾箱。“王充对这谬传中的”一叹见霜“之说，举出很多理由，进行批驳。他指出：”夫燁炬火，舞一镬水，终日不能热也；持一尺冰，置庖厨中，终夜不能寒也……寒不累时则霜不降，温不兼日则冰不释。“（《论衡●感虚》）意思是说，点燃一个火把，去烧大锅水，这大锅水整日是不会热的；拿一尺冰，放在厨房中，这厨房整日也是不会寒的。寒不累积多时是不会下霜的，温不连续多日冰是不会化的。也就是说，物体吸收或放出较大的热，必须有较长时间的积累；有较长时间的积累，才会使物体的温、寒有较大的变化。这样，在燕国的夏天，要使大地的温度降到冰点以下，实际上要使周围空气的温度也都降到冰点以下，此种情况，即便能够实现，也总需要有较长的时间。因此，怎么会一叹之后，就会有霜出现呢？王充的这一阐述是合乎科学道理的。王充肖像图雨露霜雪等天气现象都是一种物理现象，因为它们反映了物态方面的变化。王充在批驳”雨从天下“之说的过程中，论及雨露霜雪的成因。他写道：“夫云出于丘山，降散则为雨矣，人见其上而坠，则谓之天雨水也。夏日则雨水，冬日则天寒则雨凝而为雪，皆由云气发于丘山，不从天上降集于地，明矣。”（《论衡●感虚》）这些论述都有一定的道理，指出了雨露霜雪和“夏”“冬”“温”“寒”之间的关系，即雨露霜雪和温度的关系。还指出由于”夏“”冬“”温“”寒“的变化，也就是温度的变化而引起雨路霜雪这种物态的变化。王充实际上断言，在大气（太平之气）中，不能自动产生某种机制，使温度降到低于周围环境的温度。他还进一步指出，如果能够自动实现降温，那么就可以使火自燃于灶，使饭自蒸于甑，就是说也会自动发生升温现象。王充的这段议论，不仅完全符合现代所知的热力学第二定律，而且几乎在叙述用语上也和这一定律的现代表述类似。特别令人惊异的是，王充由冷不自生推论到，如果可以违反这一规律，那么就会”五谷自生，不须人为”用现代语言表述，就是会得到某种“第二类永动机”。当然我们没有理由说王充已发现了热力学第二定律，但他对冷热变化如此细致观察、全面概括和深刻思考，得出了卓越的思辨性见解，这是不能不令人叹服的。热气球的设想相传在公元前年至前88年期间，汉武帝时淮南王刘安等写的《淮南万毕术》中，就有“取鸡子，去其汁，然（燃）艾火纳空卵中，疾风因举之飞。”这就是说利用鸡蛋壳，中间用艾绒点火燃烧，利用热空气浮升的原理，使蛋壳迎风飞上天，这可称之为“热气球”。诚然现在根据实践和计算的结果，这样的东西是飞不起来的，但是它却说明我国古代人民对利用热空气举起重物已有了可贵的设想，并进行过试验。信号灯的制作到了五代，热能还用于军事通信，即利用热空气浮升的原理制作信号灯。据传说，当时有位莘七娘在一次作战时，曾利用竹篾扎成架子，糊上纸，做成灯笼形，下面用松脂点燃，利用热空气上升的力量，使灯飞上高空，作为军事信号，当时又称为”松脂灯”。松脂灯后来到了南宋时期，在范大成的《石湖居士诗集》中曾写道：“掷烛腾空稳”，并注曰：“小球灯时掷空中”。这种小球灯在民间流传较广，又被称为“孔明灯”。走马灯的发明在我国利用燃烧加热的空气去推动纸轮旋转的走马灯，史籍上有较多记载。如《石湖居士诗集》中记有“转影骑纵横”并自注为“马骑灯”。又如《白石道人诗集》中记有“纷纷铁马小回旋，幻出曹公大战车。”再如周密的《武林旧事》中载有“沙戏影灯，马骑人物，旋转如飞……”上述提到的”马骑灯“”影灯“都是走马灯。走马灯的构造是，在一个立轴的上部横装一个叶轮，叶轮的下边装有烛座。当烛燃烧时，产生的燃气上升，便推动叶轮，使它发生回转。在立轴的中部再横装几根细铁丝，粘上纸剪的人马，随着一起回转，煞是好看。这项发明反映出当时人们已经利用了空气受热后上升、冷空气下沉的道理（即今天我们所说的空气对流），以推动轴连带纸剪人马转动。尽管这在我国古代始终是一件玩物，但从原理上看，它是现代燃气涡轮的萌芽。在西方欧洲，直至年左右，才出现类似于我国古代走马灯的装置，不过它不是玩物，而是作为烤制食物用的一种简单机械。它的构部是，在一个烟筒里装上一个立轴，立轴上部也是平装一个叶轮。当下边火炉里的燃气上腾时，叶轮便发生回转。立轴下部装上齿轮等传动机件，最后能使正在火上烤有肉或鸡的横杆自动回转。保温器与冷水瓶利用空气导热性能差的特点来制造保温器，在我国的历史上也是很悠久的。南宋的洪迈在《夷坚甲志》中记载：”张虞卿者，文定公齐贤裔孙，居西京伊阳县小水镇，得古瓦瓶于土中。色甚黑，颇爱之。置书室养花，方冬极寒，一夕忘去水，意为冻裂，明日视之，凡他物有水者皆冻，独此瓶不然。异之，试之以汤，终日不冷。张或为客出郊，置瓶于篋，倾水瀹茗，皆如新沸者。自是始知秘，惜后为醉仆触碎。视其中，与常陶器等，但夹底厚二寸。有鬼热火以燎，刻画其精。无人能识其为何时物也。“很明显，此器保温的原因，是由于夹底之间有二寸厚的空气层，减弱了热的传导。由于当时人也不知它为何时物，可想烧制年代之久。我国古代制造的保温器，从原理上看，已相当于现代的保暖瓶。而国外在古代却有一种冷水瓶，这种用没用烧过的粘土做的容器有一种有趣的性能，它能使灌在里面的水比周围的物体更凉一些。这种水瓶的冷却作用的原因在于：瓶里的水透过粘土壁来到瓶外，会慢慢地蒸发，蒸发的时候就从容器和它里面的水里夺取一部分热。当然，这种水瓶里的水也不会变得很凉，因为它受到许多条件的制约。如空气越热，渗到容器外的液体就会蒸发得越快越多，容器里面的水因而也就越凉。又如它同周围空气的湿度有关。当空气里水分很多，蒸发就进行得慢，容器里的水也就不十分容易冷却；反过来，在干燥的空气里，蒸发进行得很快，容器里的冷却作用也就更显著些。再如它同容器周围有没有风也有一定关系，当有风时就能加速蒸汽，因而能帮助冷却。下面我们可以计算一下，冷水瓶里的水可以冷到什么程度。假设有一个冷水瓶可以盛水5升，并假定瓶里的水有六1/10已经蒸发掉了。在33摄氏度的热天，蒸发1升水大约需要大卡的热。既然瓶里的水已经蒸发掉了1/10升，可知它已经消耗了58大卡的热。假如这58大卡的热全是瓶里的水供给的，瓶水的温度就会降低58/5,也就是大约12度。可是蒸发用的热大部分是从瓶壁上和瓶壁四周的空气里取得的；另一方面，瓶里的水边在冷却，一边又在从贴在瓶外的热空气里取得热量而变热。因此，瓶里的水只能冷到上面求得的数字的一半。这样看来，这种容器的冷却作用实际上并没有多大用处。但是它能很好地保持冷水的温度，使它不热，它的主要用途也就在这一方面。

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