温度概述
当我们谈及世界万物的冷暖时,我们所指的究竟是什么呢?也许很少有人能够精准地解释其内涵。
在物理学中,温度被定义为表示物体冷热状态的物理量。从微观角度看,温度反映了物体内部微观粒子(如分子、原子)的热运动状态。
第一节 温度的起源
那么,温度究竟是如何产生的呢?我的理解是:物质吸收或释放能量后,其内部粒子能量大小的度量即为温度。
在我的《图解天工开物新篇》中提到,原子吸收外界能量时,其核外电子的轨道半径会扩大,这导致原子所处位置的磁场强度减弱,从而使得原子温度上升。相反,当原子核外电子的轨道半径缩小,则原子会释放能量,原子温度会降低。这种规律不仅适用于原子,宇宙中所有粒子都遵循这一原则。
实际上,物体的温度是由其内部原子的核外电子所处位置的磁场强度决定的。磁场强度的变化会导致原子半径的增减,进而影响原子的温度。
有一种名为“绝热去磁”的降温方法。这种方法在绝热条件下通过减弱介质的磁场强度来增大介质原子的核外电子轨道半径,从而使得介质原子吸收外界能量并从被降温物体上获取能量,达到降目的。
第二节 温度的传递方式
书中所述的温度传递方式包括传导、对流、辐射等,这些都是宏观现象的描述,而非温度传递的本质。
当两个原子靠近时,它们的磁场强度会相互中和并达到平衡。这一过程中,其实涉及能量的释放与吸收。具体来说,半径小的原子在磁场强度减弱时会增大其轨道半径,导致温度升高;而半径大的原子则会因磁场增强而减小其轨道半径,从而降低温度。
无论采用何种方式传递温度,这一过程总是遵循着相同的规律:即通过改变原子核外电子的轨道半径来调整原子的温度。
我们也可以通过改变物体内部的磁场环境等手段来改变物体的温度。
第三节 冷与热的界定
既然我们已经了解了温度的产生与传递,那么冷与热又是什么呢?传统的解释往往过于粗略:温度低即为冷,温度高即为热。但这种解释真的准确吗?
我们可以从微观角度进行深入分析。假设r代表一个物种或人,R代表环境中的原子。对于r来说,如果它觉得周围环境太热了,那么这就是热的感受;反之,如果r觉得周围环境太冷,那么这就是冷的感受。
进一步地,我们可以考虑基因原子的概念。基因原子所限定的半径对于物种或粒子内部的原子或粒子半径有着决定性的影响。当物种或粒子内部的原子或粒子半径小于基因原子所限定的半径时,我们称之为冷;而当其大于基因原子所限定的半径时,我们称之为热。
由此可见,冷与热的界定并非绝对,而是与物种或粒子的基因原子或粒子半径有关。
延伸思考与讨论
本文虽已详述了关于温度的多方面知识,但仍有一些现象值得读者深入思考。例如:火为何能烧痛我们?开水为何能烫伤我们?高温为何能熔化铁?这些问题并非简单的“是”或“不是”就能回答的。在此鼓励读者积极思考并探索其中的科学原理。
闲谈与联想
当我们的基因原子半径达到太阳内部的水平时,即便身处太阳内部也会感到寒冷;而当我们的基因原子半径缩小至极寒环境下的水平时,即使身处冰中也会感到炎热。这再次证明了冷与热的相对性以及它们与基因原子或粒子半径的密切关系。
希望读者在阅读本文后能对温度有更深入的理解和认识。