熱質
慕尼黑，1798 年。倫福德伯爵在兵工廠看工人鑽砲管，提出一個算帳的問題。如果熱是散布在金屬裡的物質，它的儲量就是有限的，鑽孔總有一天不再發熱。他拿來一個鈍鑽頭，把砲管放進水箱，兩個半小時後水開了。換水——又開了。
熱質是一種無重量的物質，拉瓦節把它列入自己的單質表。人們認為它從熱處流向冷處，並在流動中守恆。它的量用卡路里來量：一卡路里使一克水升溫一度。這一理論給出了正確的熱容表，甚至給出了卡諾的熱機理論。但倫福德的實驗表明，只要做功，熱就可以無窮無盡地產生。
| 記號 | caloric · calorique · 量度 cal |
| 怎麼計算 | 根據融化的冰的質量和水的升溫 · Q = c·m·ΔT |
| 當時的假設 | 守恆：從一個物體流走多少，另一個物體就得到多少 |
| 引入與廢棄 | calorique——拉瓦節，1789 · 倫福德實驗——1798 · 熱功當量——焦耳，1843—1850 |
| 今天的寫法 | 熱是能量的一種形式，以焦耳計 · 1 cal = 4.184 J · ISO 80000-5 |
| 典型值 | 79.7 cal——融化一克冰 · 540 cal——蒸發一克水 · 2000 kcal——一天的食物 |
01 · 定義
熱的無重量流體
按照 18 世紀末的體系，熱質存在於物體之中，從熱的物體流向冷的物體。它的顆粒相互排斥——所以熱會散開，物體受熱會膨脹。不同物質容納熱質的能力不同：鐵升溫一度所需的熱質只有水的十分之一。
布萊克的潛熱也得到了解釋：正在融化的冰吸收熱質卻不升溫，可見熱質是以結合的形態進入的。整個體系的計算都建立在一個假設上——熱質守恆。恰恰是這個假設不得不放棄。熱容的公式仍然有效；只是如今熱被算作能量。
用天平量熱，不用溫度計
中央是冰室裡的一塊熱樣品，顏色隨溫度變化。青綠色是冰和融化的水，水流進下方的杯中——熱量就由它的質量算出。外層也是冰，用來擋住房間的熱。琥珀色的點是人們想象中的熱質：它從樣品進入冰中，直到樣品冷卻到零度。
熱質怎樣解釋一切——直到開始鑽孔
這裡的熱質按照當時的想象來畫：260 個琥珀色的無重量流體顆粒。前三個實驗中它們的數目不變；它們只是流到另一個物體、撐大物體，或藏進正在融化的冰裡。空心圓圈是結合的熱質，青綠色的層是冰。第四個實驗裡，鑽頭從無中生出新的顆粒，白色的——帳就對不上了。滑塊控制實驗；場景下方的數字按當年的習慣以卡路里計。
冷不下來的砲管
中央是兵工廠的鑽床。馬匹繞圈行走，它們拉的絞盤通過大輪和小齒輪帶動青銅砲管轉動。砲管立在水箱裡，鈍鑽頭頂住砲膛。淡紫色表示機械功：傳動、軸、馬的功率。琥珀色是摩擦處產生的熱：顆粒從鑽頭穿過水升起。青綠色是水和水溫。右邊的螢幕記錄水的升溫，下面是熱質的帳。按理論，砲管中的熱質儲量有限。進度條顯示這份儲量本該已經流走多少。時間加快 120 倍：一秒相當於兩分鐘。20 s 不操作，實驗會自己開始。
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02 · 換算
| {n} | {v} | {note} |
卡路里有好幾種。熱化學卡路里恰好是 4.184 J，國際卡路里是 4.1868 J，15 度卡路里是 4.1855 J。差別在千分之幾。精確的工作中要注明是哪種卡路里——或者乾脆直接寫焦耳。
冰和沸水的克數是那個時代的量度：人們就這樣看見熱。融化一克冰要 79.7 cal，在 100 °C 下蒸發一克水約 540 cal。蒸汽比沸水更燙傷人，正是因為這 540。
03 · 數量級
04 · 測量儀器
05 · 書寫規則
06 · 相鄰單位
熱質消失了，卻留下了遺產。卡諾把熱質當作守恆的，推出了熱機的極限——這個公式至今成立。功與熱原來是同一種量，而熱與溫度之比後來發展成了熵。
07 · 歷史部分
熱質理論沒有搞壞任何一次測量：量熱器測的是傳遞的熱，而不是某種物質。所以拉瓦節與拉普拉斯的熱容表比這個理論活得更久。被拋棄的只是守恆的假設；量度——卡路里——保留了下來。
卡路里是通過水來定義的，有好幾種版本：15 °C 的、0 到 100 °C 平均的、國際的。1948 年國際計量大會建議用焦耳表示熱量。卡路里留在了食品包裝和舊手冊上。
一滴酸改變果汁的顏色，鹽為火焰染色，水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面，按學科和字母順序排列。
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