旧会感觉有风在吹着，特别在脚下更显著，原因就是这样。 皮袄会给你温暖吗
假如有人一定要你相信，说皮袄根本一点也不会给人温暖，你要怎样表示呢？你一定会以为这个人是在跟你开玩笑。但是，假如他用一连串的实验来证明他的话呢？譬如说吧，你
可以做这样一个实验。拿一只温度计，把温度记下来，然后把它裹在皮袄里。几小时以后，把它拿出来。你会看到，温度计上的温度连半度也没有增加：原来是多少度，现在还是
多少度。这就是皮袄不会给人温暖的一个证明。而且，你甚至可以证明皮袄竟会把一个物体冷却。拿一盆冰裹在皮袄里，另外拿一盆冰放在桌子上。等到桌子上的冰熔化完之后，
打开皮袄看看：那冰几乎还没有开始熔化。那么，这不是说明皮袄不但不会把冰加热，而且还在让它继续冷却，使它的熔化减慢吗？
你还有什么说的呢？你能够推翻这个说法吗？你没有办法推翻的。皮袄确实不会给人温暖，不会把热送给穿皮袄的人。电灯会给人温暖，炉子会给人温暖，人体会给人温暖，因为
这些东西都是热源。但是皮袄却一点也不会给人温暖。它不会把自己的热交给别人，它只会阻止我们身体的热量跑到外面去。温血动物的身体是一个热源，他们穿起皮袄来会感到
温暖，正是因为这个缘故。至于温度计，它本身并不产生热，因此，即使把它裹在皮袄里，它的温度也仍旧不变。冰呢，裹在皮袄里会更长久的保持它原来的低温，因为皮袄是一
种不良导热体，是它阻止了房间里比较暖的空气的热量传到里面去。
在这个意义上，冬天下的雪，也会跟皮袄一样地保持大地的温暖；雪花和一切粉末状的物体一样，是不良导热体，因此，它阻止热量从它所覆盖的地面上散失出去。用温度计测量
有雪覆盖的土壤的温度，知道它常常要比没有雪覆盖的土壤的温度高出摄氏10度左右。雪的这种保温作用，是农民最熟悉的。
所以，对于“皮袄会给我们温暖吗”这个问题，正确的答案应该是，皮袄只会帮助我们自己给自己温暖。如果把话说得更恰当一些，可以说是我们给皮袄温暖，而不是皮袄给我们
温暖。
地脚底下是什么季节
当地面上已经是夏天的时候，地底下，譬如说地面以下3m的地方，正是一个什么季节呢？
你以为那儿也同样是夏天吗？错了！地面上的季节和地底下的季节，并不像我们
平常所想象的那样以为它们是相同的，实际上它们根本不相同。土壤是很难导热的。比方说在列宁
格勒，即使在最严寒的冬天日子里，装在地面以下2m深的自来水管就不会冻裂。地面以上温度的变化，要很久才能够传到地面下很深的土壤，土壤层越深的，这个落后的时间也越
久。举例来说，在列宁格勒州斯卢茨克地方做的直接测量就告诉我们，在3m深的地方，一年里面最暖时间的到来要比地面上迟76天，而最冷时间的到来要迟108天。这就是说，假
如地面上最热一天是七月二十五日，那么在3m深的地下，最热一天要等到十月九日才到来！假如地面上最冷一天是一月十五日，那么在3m深的地下，最冷一天要在五月间才到来！
至于更深的地方，这个落后的时间也就更长。
向土壤进入越深，温度的变化不但要在时间上落后，而且还逐渐减弱，到了某一个深度，还完全停止了变化。在这地方，成年成世纪地都只有同一个固定不变的温度，这就是那个
地方的所谓全年平均温度。巴黎天文台的地窖里，在28m深的地方有一只温度计，这只温度计还是拉瓦锡放在那里的，已经近二百年了，在这样长的一段时间里，这只温度计指出
的温度竟一点也没有变过，始终是同一的温度（摄氏11．7度）。
所以，在我们脚底下的土壤里，从来没有跟我们这儿同样的季节。当我们这里已经是冬天的时候，3m深的地方还只是秋天——还不是地面上有过的那样秋天，而是温度减低更缓和
的秋天；而当我们这里到了夏天的时候，地底下还在过着冬天严寒的尽头呢。 这件事情，对于研究地下动物（例如金龟子的幼虫）和植物地下部分的生活条件，是非常重要的。譬如，各种树木根部细胞的繁殖所以在天冷季节进行，根部的所谓形成组织所以
几乎在整个温暖季节里停止活动，恰跟地面上树干的情形相反，根据上面所说的，我们也就不应该有什么奇怪。 温度计的由来
温度是热学中最重要的概念之一，温度计的出现标志着热学跨入定量科学的第一步。
最早的温度计是1593年伽利略制成的验温器，它由一个玻璃泡和长玻璃管组成，由于受到大气压变化的影响，又无科学的定标，所以很不完善，实际上是一个气体膨胀器。1631年
法国化学家詹2雷伊，把伽利略的长颈瓶倒了过来，直接用水的体积的变化来表
示冷热程度，也因管口未封闭水的蒸发而产生误差。1650年，意大利费迪南二世用蜡封了口，在玻
璃泡中装入染有红色的酒精，并把刻度附在玻璃管上，制成了现代形式的第一支温度计。1658年法国天文学家伊斯梅尔2博里奥制成了第一支用水银作为测温物质的温度计。 此后，人们精力集中在选用测温物质和确定标准点这两个方面。如德国的格里凯曾提出以马德堡地区初冬和盛夏的温度为两个定点温度。佛罗伦萨的院士们选择了雪或冰的温度为
一个定点，牛或鹿的体温为另一个定点。1665年，惠更斯建议把水的凝固温度和沸腾温度作为两个固定点。1703年，牛顿把雪的熔点定为自己制作的亚麻子油温度计的零度，把人
体温度作为12度等等。
第一支实用温度计，是迁居荷兰的德国玻璃工华伦海特（1686—1736年）制成的。他把冰、水、氨水和盐的混合物平衡温度定为0°F，冰的熔点定为32°F，而人体的温度为96°F
，1724年，他又把水的沸点定在212°F，后人称这一温标为华氏温标。法国人勒奥默（1683—1757年），选用酒精作为测温物质，他通过实验发现，酒精和五分之一的水的混合物
的体积在水的冰点时取1000单位，当它达到水的沸点时体积为1080单位，因此，1730年他制作的酒精温度计采用水的冰点为0°R，水的沸点为80°R，在两个固定点中间分成80等
分，这就是勒氏温标。1742年，瑞典天文学家摄尔修斯（1701—1744年）用水银作测温物质，以水的沸点为0℃，冰的熔点为100℃，其间为一百个等分。八年之后，摄尔修斯接受
了同事施特默尔的建议，把两个定点值对调了过来，这就是至今仍广为使用的百分温标，通常又称为摄氏温标。
18世纪前半期，实用温度计的制作和应用为19世纪热学理论的建立提供了先决条件。
温度计中的液柱是什么
天气冷了，温度计里的红色（或银白色的）液柱，一天天在下降；天气暖了，这液柱又一天天地回升，它能迅速地告诉我们气温的变化。（如图4-9所示）
温度计中的液柱是什么东西？
红色的液柱是酒精，银白色的液柱是水银。
为什么有的温度计里灌酒精，有的温度计里装水银呢？
酒精和水银各有不同的职能，酒精是很“耐寒”的，它在-117℃才会凝结，就是在地球上温度最低的南极洲，酒精温度计也能用。水银就不同了，在-39℃就凝结。水银凝固后，
失去了流动性，即使周围的温度继续下降，水银也不能再指示温度了。在我国东北有些地方，冬季的气温常在-40℃，因此在这些比较寒冷的地方只适宜用酒精温度计。
酒精温度计还有一个优点，就是读数清楚。因为酒精柱的膨胀能力比水银要大几十倍，在同样的温度变化下，酒精温度计中的红色酒精柱（加了红颜色的缘故）比水银温度计里的
银白色水银柱的升降变化要显著得多。 可是，酒精也有个大缺点，就是同样重量的酒精和水银，要使它们的温度升高1℃所花的热量，酒精比水银大得多。使酒精升高（或降低）1℃的热量，大约可以使水银升高（或降
低）20℃。对于同样的温度变化，水银温度计比酒精温度计又灵敏得多。因此在
作科学实验中，或是在测量人的体温时，一般都用水银温度计。水银温度计还有一个优点，就是能
用来测量高温，因为它的沸点高达356.6℃。
除了用水银、酒精作液柱的温度计以外，还有用丙酮、甲醇、苯、乙醚、甘油等物质作液柱的温度计。 反常膨胀现象
自然界存在一些反常膨胀现象，水的膨胀就是这样。由于水在4℃时的密度最大，在4℃以上时，水是热胀冷缩的。但是，在3.98℃以下却会出现冷胀热缩的反常现象，0℃的冰和4
℃时水的体积相比，大约胀大了11%。水结冰时的反常膨胀会使水缸冻裂，流入岩石缝隙的水结冰时甚至会使岩石崩裂。严冬季节，湖泊、河流的表层的水冻结了，但深处却不结
冰。这是因为4℃时水的密度最大。上层的水在温度低于4℃时，体积胀大，密度变小，只能浮在上层，直至结冰。以后，冰下面的水的冷却主要靠传导。由于水是热的不良导体，
深处的水依然保持着4℃，鱼、虾等水生生物便在那里过冬。除了水，还有一些物质也会反常膨胀，例如液态的铁水在凝固时体积要膨胀，这样浇铸的工件便能与模型紧密吻合。
我国古代的铸工就利用铁水的反常膨胀，在巨大的钟体上铸出凸起的经文。 水的反常膨胀特性的研究 一、水的反常膨胀特性的实验
图4-10演示水的反常膨胀的实验种类有多种，但一般学校里都没有这类设备。现在介绍一种简易的实验装置：如图4-10所示，将水放在小烧瓶中，并在橡皮塞中插入温度计及细长玻璃管，管后附一标尺，使水的表面达到玻璃管的中部，然后把烧瓶放在加盐的冰（可用棒冰代）水混合物中，观察烧瓶中水的温度和体积的变化。开始时水的温度很快地下降，玻璃管中水面也下降。当降至4℃以下，则见管中水面反而升高。玻璃管越细现象越明显，若取不到适当的细玻璃管，可用医院里精盐水针的白色透明的细塑料管来代替，只要将针头从橡皮塞下面穿上去，把细塑料管套插在塞头上面的针头上，然后把塑料管拉直固定就行。