物理学导论3-热学领域物理学家

热学领域物理学家简介

马略特

马略特法国物理学家，法国实验物理学的创始人之一。

马略特的生平事迹传下来的很少，即便出生年也不是准确的。一般认为他生于1620年，起初的职业是法国第戎的一个天主教堂的牧师。1666年法国巴黎科学院成立时，马略特是首批20名院士之一。1667年他出版了一本植物学方面的著作；1673年发表了关于物体碰撞性质的著作；1676年在《关于空气性质的实验》的论文中，宣布发现了气体的体积和压强关系的规律。虽然比玻意耳提出的晚了14年，但他是完全独立地发现的，且明确地指出了“温度不变”的条件，他比玻意耳更深刻地认识到这个定律的重要性，现在人们称这个定律为“玻意耳-马略特定律”。

马略特一生进行了许多研究工作，他善于用实验证实和发展那个时代重大的科学成果，虽然新的发现不多，却仍有很重要的科学意义。

华伦海特

华伦海特(Daniel Gabriel Fahrenheit, 1686-1736)，荷兰物理学家。

华伦海特1686年出生在德国一个商人家庭。15岁时他的父母意外去世了，他被送到阿姆斯特丹接受商业教育，在那里学习到科学仪器的制作，对物理学很有兴趣。1707年他先后前往柏林、莱比锡等地，通过参观别的学者以及工匠的操作，学到了不少技术。1708年华伦海特在哥本哈根遇到了丹麦天文学家罗默，看到了罗默制作的有两个固定刻度的温度计。1715年华伦海特和数学家莱布尼茨合作制成测定大海经度的时钟。1724年华伦海特正式确立以他名字命名的温标。同年他被选为英国皇家学会会员。

华伦海特在物理学方面的最大贡献是确立了华氏温标。18世纪初，人们开始了解到物质的某些物理状态能够保持温度不变，因而可用来作为温度计的固定点。1703年丹麦的罗默制作了有两个固定点的液体温度计。他选水的沸点（通常大气压下）温度为60度、自己居住城市的冬季最低温度为0度。在罗默工作的启发下，华伦海特于1724年提出后来以他的名字命名的一种温标。他将水银温度计放入由冰、水以及氯化铵所混合而成的盐水中，这样的盐水可以将温度自动维持较长的时间不变，华伦海特将此温度计量得的刻度定为0℉（华氏度）；第二个刻度是32℉，为将温度计放入恰好有冰形成于表面的水中所量得的刻度；第三个刻度为96℉，为人体通常的温度。华伦海特指出，使用这种刻度标度，水银约在600℉时沸腾。之后，其他科学家作了一些修改，规定水的沸点温度为180℉，并据此将人体的正常体温修正成了98.6℉，而不是原来的96℉。这就是沿用至今的华氏温标。

与摄氏温标相比，华氏温标的1℉要比摄氏温标的1℃小，当都精确到整数时，华氏温标比摄氏温标准确。另外，华氏温标的温度0℉比摄氏温标的温度0℃要低，在表达常用温度时，通常可以避免使用负数，因此在华氏温度曾经普遍使用于日常生活中。

此外，华伦海特发明了净化水银的方法，并且第一次提出了在温度计中普遍使用水银的主张，他自己就制作过水银和酒精两种温度计。华伦海特还发现了水的沸随大气压变化的规律，应用这一规律成功研制沸点测高计。

摄尔修斯

摄尔修斯(Anders Celelus, 1701-1744)，瑞典天文学家。

摄尔修斯1701年生于瑞典，他父亲是乌普萨拉大学的天文学教授，摄尔修斯也在这所大学学习天文学，29岁时成为该大学的天文学教授。1732年，摄尔修斯到欧洲一些国家旅行，参观了柏林等地的天文台，并和那里的天文学家建立起良好的学术关系。1733年，他在纽伦堡发表了一篇与其他学者合作的文章，论述了对1716年到1732年的三百余宗极光观测的成果。1736年摄尔修斯跟随一支法国远征队到瑞典北部对子午线的弧长进行了测量，以便解决关于地球形状的争论。1741年他回到乌普萨拉，在乌普萨拉大学的资助下创办了一所天文台。1742年在一篇给瑞典皇家科学院的论文中，他提出了摄氏温标。

16世纪末出现了最早的温度计，初期对温度计的温度标度带有随意性。有人把地下室的温度设为固定点，也有人把水的凝固点温度设为固定点。到18世纪30年代，先后出现了约30多种温度标度，难以互相参照，造成很多混乱。

随着温度计的进一步应用，许多科学家都认识到水在凝固和沸腾时的温度是稳定的。1742年，摄尔修斯用瑞典语发表题为《温度计两确定刻度的观测》一文，报告了他的实验结果：对水的凝固点与纬度和大气压无关、沸点与大气压有关，同时给出了水的沸点与大气压的关系曲线。他的些结果跟现代数据非常吻合。摄尔修斯提出，可选择水的凝固点和沸点作为温度计的两个固定点，沸点为0℃，凝固点为100℃，把中间刻度均匀划分为100份，创立了摄氏温标。

摄尔修斯对摄氏温标两个固定温度的研究，始终都是以实验为依据，不断重复实验，确定单一变量，最终得出水的凝固点和沸点在气压不变的情况下是不变的。他还研究过不同水质对水的凝固点和沸点的影响。1750年，摄尔修斯的同事把摄尔修斯提出的两个固定点的标值颠倒，即定义水的沸点为100度，凝固点为0度，但仍称摄氏温标。

摄氏温标的建立使计温学日趋完善，促进了实验热学研究的进展，此后虽然又陆续发现一些新的测温手段，但经验温标已经定型了。

1744年，摄尔修斯因患肺结核病逝于乌普萨拉。

布莱克

布莱克(Joseph Black, 1728-1799)，18世纪英国著名化学家、物理学家、教育家。

布莱克1728年生于法国的一个商人家庭，父母是英国人。他16岁进入格拉斯哥大学攻读医学，24岁进入爱丁堡大学深造。1755年布莱克在对弱碱性和苛性碱的研究中发现二氧化碳气体，证明空气并非此前人们认为的单一成分的气体。同年他入选为英国皇家学会成员。1756年布莱克成为格拉斯哥大学的医学教授和化学讲师。

18世纪初，由于蒸汽机的出现及其在工业上的广泛应用，促使人们对热现象深入研究。在初步建立起来的计温学的基础上，布莱克首先进行了量热方面的实验。通过实验布莱克推导出每种物质的温度升高1℉各自吸收的热量是不同的，这就是现在的比热概念。他还把热的单位定义为1 lb的水温度升高1℉时所需要的热量。在这个基础上后来热学中引进了热量的单位“卡”，即1g的水温度升高1℃所需要的热量。“卡”这个单位一直沿用到现在。

布莱克也是最早建立“潜热”学说的科学家。他发现冰的熔化、乙醚的蒸发等都需要吸收