热质
慕尼黑，1798 年。伦福德伯爵在兵工厂看工人钻炮管，提出一个算账的问题。如果热是散布在金属里的物质，它的储量就是有限的，钻孔总有一天不再发热。他拿来一个钝钻头，把炮管放进水箱，两个半小时后水开了。换水——又开了。
热质是一种无重量的物质，拉瓦锡把它列入自己的单质表。人们认为它从热处流向冷处，并在流动中守恒。它的量用卡路里来量：一卡路里使一克水升温一度。这一理论给出了正确的热容表，甚至给出了卡诺的热机理论。但伦福德的实验表明，只要做功，热就可以无穷无尽地产生。
| 记号 | caloric · calorique · 量度 cal |
| 怎么计算 | 根据融化的冰的质量和水的升温 · Q = c·m·ΔT |
| 当时的假设 | 守恒：从一个物体流走多少，另一个物体就得到多少 |
| 引入与废弃 | calorique——拉瓦锡，1789 · 伦福德实验——1798 · 热功当量——焦耳，1843—1850 |
| 今天的写法 | 热是能量的一种形式，以焦耳计 · 1 cal = 4.184 J · ISO 80000-5 |
| 典型值 | 79.7 cal——融化一克冰 · 540 cal——蒸发一克水 · 2000 kcal——一天的食物 |
01 · 定义
热的无重量流体
按照 18 世纪末的体系，热质存在于物体之中，从热的物体流向冷的物体。它的颗粒相互排斥——所以热会散开，物体受热会膨胀。不同物质容纳热质的能力不同：铁升温一度所需的热质只有水的十分之一。
布莱克的潜热也得到了解释：正在融化的冰吸收热质却不升温，可见热质是以结合的形态进入的。整个体系的计算都建立在一个假设上——热质守恒。恰恰是这个假设不得不放弃。热容的公式仍然有效；只是如今热被算作能量。
用天平量热，不用温度计
中央是冰室里的一块热样品，颜色随温度变化。青绿色是冰和融化的水，水流进下方的杯中——热量就由它的质量算出。外层也是冰，用来挡住房间的热。琥珀色的点是人们想象中的热质：它从样品进入冰中，直到样品冷却到零度。
热质怎样解释一切——直到开始钻孔
这里的热质按照当时的想象来画：260 个琥珀色的无重量流体颗粒。前三个实验中它们的数目不变；它们只是流到另一个物体、撑大物体，或藏进正在融化的冰里。空心圆圈是结合的热质，青绿色的层是冰。第四个实验里，钻头从无中生出新的颗粒，白色的——账就对不上了。滑块控制实验；场景下方的数字按当年的习惯以卡路里计。
冷不下来的炮管
中央是兵工厂的钻床。马匹绕圈行走，它们拉的绞盘通过大轮和小齿轮带动青铜炮管转动。炮管立在水箱里，钝钻头顶住炮膛。淡紫色表示机械功：传动、轴、马的功率。琥珀色是摩擦处产生的热：颗粒从钻头穿过水升起。青绿色是水和水温。右边的屏幕记录水的升温，下面是热质的账。按理论，炮管中的热质储量有限。进度条显示这份储量本该已经流走多少。时间加快 120 倍：一秒相当于两分钟。20 s 不操作，实验会自己开始。
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02 · 换算
| {n} | {v} | {note} |
卡路里有好几种。热化学卡路里恰好是 4.184 J，国际卡路里是 4.1868 J，15 度卡路里是 4.1855 J。差别在千分之几。精确的工作中要注明是哪种卡路里——或者干脆直接写焦耳。
冰和沸水的克数是那个时代的量度：人们就这样看见热。融化一克冰要 79.7 cal，在 100 °C 下蒸发一克水约 540 cal。蒸汽比沸水更烫伤人，正是因为这 540。
03 · 数量级
04 · 测量仪器
05 · 书写规则
06 · 相邻单位
热质消失了，却留下了遗产。卡诺把热质当作守恒的，推出了热机的极限——这个公式至今成立。功与热原来是同一种量，而热与温度之比后来发展成了熵。
07 · 历史部分
热质理论没有搞坏任何一次测量：量热器测的是传递的热，而不是某种物质。所以拉瓦锡与拉普拉斯的热容表比这个理论活得更久。被抛弃的只是守恒的假设；量度——卡路里——保留了下来。
卡路里是通过水来定义的，有好几种版本：15 °C 的、0 到 100 °C 平均的、国际的。1948 年国际计量大会建议用焦耳表示热量。卡路里留在了食品包装和旧手册上。
一滴酸改变果汁的颜色，盐给火焰染色，水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面，按学科和字母顺序排列。
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