1.热学小知识：无需燃料的船
文章摘要：一艘船是否可以不需煤或石油，采用下面的方法加热锅炉并带动自身前进。将温暖的海水抽进来，从中吸取热量并集中到锅炉，然后将冷却的海水排入大洋。如果从水中吸收的热量足够多，那末排出的海水很可能结成了冰。这种无需燃料的船存在吗？答案是否定的。…
思考一下这个问题：一艘船是否可以不需煤或石油，采用下面的方法加热锅炉并带动自身前进。将温暖的海水抽进来，从中吸取热量并集中到锅炉，然后将冷却的海水排入大洋。如果从水中吸收的热量足够多，那末排出的海水很可能结成了冰。
第一个问题是：这种设想违反能量守恒定律吗？答案是否。
上述设想并不违背能量守恒，因为锅炉里的热量是从设想的海水那儿得来的，我们并未创造能量，只是使能量由一个物体（水）转移到另一物体（锅炉）而已。
第二个问题：这种设想可行吗？答案仍是否。
如果它可行，我们早就这样做了，但我们发现这种情况在我们的生活中是不可能发生的。物理定律是从人类的总体经验中总结出来的。这类过程不可能发生的结论来自热力学第二定律。热量总是由高温处传递到低温处，它自己无法从温暖的海水里转移到温度高得多的锅炉里，如同一个球不可能自己向上滚一样。热量可以在外力作用下由低温处转移到高温处——冰箱便是如此。但迫使热量由低温处转移到高温处需要能量，且这个能量必定大于锅炉获得的能量。
船的世界就是海面。如果整个世界温度相同、那么无论温度多高，无论这个世界上的热能有多少，都无法将其变为功。
2.热学小知识：黑白金属
文章摘要：我们知道一个好的吸收器必是一个很好的辐射器。在白色表面上，对于辐射到其上的热量大部分将被反射，而只吸收一小部分。因此它辐射的热量也少。一个好的反射体却是一个很糟的辐射体。黑白表面之间的能量流是相等的，因为白色表面辐射较少是由它反射较多热量来补偿的。
黑色金属
表面一黑一白，大小相同的两块金属都加热到 500℃，哪个辐射的能量多？是黑色。设想你有一个密封的盒子加热到 500℃，盒内一半衬有表面是黑色的金属，一半衬有表面白色的金属，两者不接触，所以它们只有通过辐射交换热量。一部分热量由黑金属块辐射到金属块，一部分由后者辐射到前者。这两部分必定相等，否则散发热量多的一边将很快变得比另一边冷。净能量自动地由低温处流向高温处是不可能的。表面是黑色的一侧，能把所有的辐射到它上面的热量都吸收，若物体温度保持恒定，它将辐射出同样多的热量——物体表面吸收的热量与其放出的相同。
我们知道一个好的吸收器必是一个很好的辐射器。在白色表面上，对于辐射到其上的热量大部分将被反射，而只吸收一小部分。因此它辐射的热量也少。一个好的反射体却是一个很糟的辐射体。黑白表面之间的能量流是相等的，因为白色表面辐射较少是由它反射较多热量来补偿的。由此我们得出在 500℃时，黑色金属比白色金属辐射的热量多。这便是为什么好的散热器表面总要涂成黑色。
另外，如果白色表面被破坏了，它的反射能力就会减弱。相应就会吸收更多的辐射。如果我们将白色表面破坏得使它的反射能力和黑色表面一样，这样它对热辐射的吸收应该同黑色表面一样。它就和黑色表面起一样的作用，这就意味着它应和黑色表面一样辐射能量。
我们是怎样改变白色表面的呢？我们在白色表面上刻下许多划痕，当划痕很深时，它们就象小空腔一样起到能隔住进入其中的辐射作用。大部分进入空腔的辐射是不能被反射出来的，它们最终被吸收了，空腔起了辐射陷阱的作用。事实上，无论空腔是由金、银、铜、铁，还是碳制成的，它们的效果都如同黑色的空腔。设想在一个阳光灿烂的日子里，有一幢敞开窗户的房子。敞开的窗子便是一个空腔，无论房间里的墙壁涂成什么颜色（银白、金黄等等），从外面看去，房间里是黑色的。
3.热学小知识：温度有条“底线”
文章摘要：有了温度计，人们可以更深入、更准确地研究热。最初，科学家们认为热是一种单独存在的物质。这个理论被称为“热质说”。这种说法把传热过程看作是“热质”的流动过程，并且产生了“热质守恒定律”。这种学说没法解释摩擦生热，所以一直受到挑战。…
“布莫让星云”是宇宙中已知最冷的地方。有了温度计，人们可以更深入、更准确地研究热。最初，科学家们认为热是一种单独存在的物质。这个理论被称为“热质说”。这种说法把传热过程看作是“热质”的流动过程，并且产生了“热质守恒定律”。这种学说没法解释摩擦生热，所以一直受到挑战。
1798年，英国物理学家伦福德通过摩擦生热的实验提出热是物质的一种运动形式。1799年，英国科学家戴维的冰摩擦生水的实验更推翻了热质说。现在，科学家已经确认热不是一种单独的物质，而是物质内粒子无规则运动造成的现象，而温度正是度量这种无规则运动强度的方法。所以，我们可以这样粗略地理解温度：温度高就说明物质内粒子无规则运动速度大，反之说明物质内无规则运动速度小。实际上，物质内粒子的运动速度并不相同，温度是“粒子运动激烈程度（动能）平均值的一个指标”。它是一个相当不容易理解的概念。
根据温度的定义，无论是摄氏温度还是华氏温度，它们的“零度”都不是真正的“零度”。因为在此温度下物体的粒子还在做着相当激烈的运动。那么，温度有没有最低值呢？科学家认为，这个最低温度确实存在，被称为“绝对零度”，它等于-273.15℃.过，宇宙中没有什么地方是绝对零度，因为只要有物质，多少会受到周围辐射等因素的作用而产生粒子的运动。宇宙中最冷的天体“布莫让星云”（Boomerang Nebula）的温度是-272℃.
同时，根据热力学第三定律，热量只能从温度高的物体传到温度低的物体，要使物体降温到绝对零度，只能用低于这个温度的物体来吸取它的热量，这肯定是不可能的，所以人工也没法制造出绝对零度。现在，科学家只能制造出比绝对零度高出10-10摄氏度的低温。有“绝对零度”，就有“绝对温度”。绝对温度以绝对零度为零度，温度间隔和摄氏度一样，其单位是开尔文（K），绝对温度等于摄氏温度加273.15.
4.热学小知识：流星的轨迹
文章摘要：流星划过天空产生的明亮的轨迹，有时可以保留几秒钟，而闪电在空中形成的闪光在几分之一秒内即消失。产生这种现象的原因是：流星是在空气稀薄的高空飞过，而闪电发生在气压很高的低空。
流星划过天空产生的明亮的轨迹，有时可以保留几秒钟，而闪电在空中形成的闪光在几分之一秒内即消失。产生这种现象的原因是：流星是在空气稀薄的高空飞过，而闪电发生在气压很高的低空。
流星通常是宇宙空间闯入地球大气层的宇宙砂粒，它在空气中运动很快而且能够打掉空气原子中的电子，从而形成一个等离子区。丢失电子的空气或气体原子构成了等离子区，它是由裸露的原子和自由电子共同组成的。等离子区过去也称作电离气。在大约一秒钟量级的时间之内，自由电子再次与原子结合并释放能量，这能量正是迫使它离开初始位置时所需的能量。在结合过程中的能量是流星尾巴发光的`能量来源。闪电也同样形成一个等离子区，它是由形成闪电电流的电子将原子中的电子打掉而形成的。
流星在大气层的高处（也许二十里），那里气压很低，即空气中原子相隔很远，因此自由电子找到原子并与它结合而释放能量需要一秒钟左右，而闪电发生在低空，或许只有一两英里高，近地面处气压很高，意味着空气原子相距很近，因此自由电子只需几分之一秒内就恢复为常规气体。空气变成等离子气要从闪电中吸收能量。当等离子气又恢复成空气时将释放出能量，如光、热、声。多数情况下，闪电中能量大于流星的能量，而且闪电释放能量的速度更快些，因此闪电放出的功率将比流星大。再者，闪电呈现蓝色，而流星呈黄色——这说明闪电的等离子区温度更高。闪电的等子气是由电能形成的，流星尾部的等离子气是由流星体的动能形成的。但不管等离子气是如何形成的，由它恢复成正常空气所需时间是由自由电子找到它所要结合的原子所需的时间决定的。
5.热学小知识：热带气候
文章摘要：太阳升起时，气温渐高，空气就能容纳更多的水汽，于是水就蒸发进入空气中，此时，露水以及身上的汗水也就蒸发进入空气中，这使你感到干燥而凉爽——但为时不长，天气将又是高温而闷热了。这是为什么呢？…
新奥尔良及海湾地区的夏季气候高温而湿润，在这种气候里，一天中什么时间最舒服？答案是：太阳初升后气温略有上升时。热带气候不舒服的主要原因是潮湿。汗从你的皮肤上蒸发掉要带走一些热量，而使你降温，而如果空气非常潮湿，其中水汽已饱和，那么汗就要留在你的皮肤上。一立方米空气所能含有的水的克数由气温决定，高气温时空气能含的水分更多些。太阳落山后，气温逐渐降低，空气所含水的能力减小，这种时候的空气不利于你身上的汗水的蒸发。当气温降得更低，空气中的水汽便会冷凝出来，这就是夜晚的露水。
太阳升起时，气温渐高，空气就能容纳更多的水汽，于是水就蒸发进入空气中，此时，露水以及身上的汗水也就蒸发进入空气中，这使你感到干燥而凉爽——但为时不长，天气将又是高温而闷热了。
为什么蒸发可以降温？因为液体中分子运动速度不同。例如，在20℃水中，水分子并不都是20℃，有些是30℃，有些是20℃，也有些是10℃，平均温度是20℃，哪种分子首先蒸发呢？运动速度快、或者说热的分子，如30℃的，这样就降低了平均温度的等级。留下的是20℃或10℃的分子，平均温度或许就降到15℃（这由液体中不同温度的分子相对数量决定）。因此，当高速或高温分子离开后，剩下的液体平均温度就降低了。
6.热学小知识：圆盘的扩大
张开你想象的翅膀，设想我们称作太阳的圆盘变得很大很大，并假定随着圆盘的扩大，每一小部分的强度减弱，因此我们得到的总能量是不变的。现在假设这个大圆盘充满了整个天空，于是没有了昼夜之别，不管在任何地方都可在24小时内得到均匀的太阳光，而不是只在白天。我们获得的能量与太阳扩大之前是一样的。假设上述情况真的发生了，那么地球的平均温度将：不变。
在太阳扩大后，地球获得的能量没有变，地球温度必须保持足够高，以便将从太阳获得的能量辐射回空间中去，因此，即使太阳布满了整个天空，地球温度是不变的。但是，太阳的温度却是要改变的。因此使同样的能量分散，使它从一个大的面积上辐射出来，必然导致其温度下降。所以，随着圆盘的扩大，它的温度会降低，太阳也就由黄色变为桔黄再变为红色。
7.热学小知识：热望远镜
文章摘要：将温度计的水银球插入衬有铝箔的咖啡纸杯中，这就制成了一架热望远镜。在一个凉爽干燥、晴朗的夜里，先将望远镜指向天空，读出温度，然后再将望远镜指向地面，也读出温度。你的结果表明：地面比天空热。…
将温度计的水银球插入衬有铝箔的咖啡纸杯中，这就制成了一架热望远镜。在一个凉爽干燥、晴朗的夜里，先将望远镜指向天空，读出温度，然后再将望远镜指向地面，也读出温度。你的结果表明：地面比天空热；夜晚，地面将白天获得的热量辐射回到空间中去。（否则，地面将一天比一天热）。当热望远镜向下指时，一部分由地面回到天空中去的热辐射（红外线辐射）就进入其中，而当它指向天空时，是收集不到这种热辐射的。
顺便讲一下，外层空间的温度仅高于绝对零度4度，仅有温度计和咖啡纸杯是无法测出这种低温辐射的。首先测出此温度的实验工作者，由于他们的努力而获得了诺贝尔奖。
