摄氏温度是怎样产生的（温度是怎么来的）

在物理学中，声、光、电、力、热是主要的研究方向。在古代，许多学者都研究过“热现象”。但是没有人搞得清楚，最早的1000多年都是走在了错误的道路上。所以，“物质为什么会有温度”这件事看似很简单，但实际上却很复杂。那具体是咋回事呢？

今天，我们就来聊一聊这个问题。

在欧洲的中世纪，当时的学者认为“热现象”的本质是一种叫做“热质”的东西，这也就是热质说。这个理论认为热是一种类似于空气一样的物质，看不见、摸不着、附着在物体上，这样物体就可以显示出温度了。

这种想法实际上很符合我们日常生活的直觉，而且一般人也很难反驳这样的说法。而且也确实可以解释一些现象，比如：热传递。当一个高温的物体和一个低温的物体接触，热量最终会变得均匀，这说明有一部分“热质”从高温物体转移到了低温物体上。

可是，后来就有人发现：热质说也是有缺陷的。我们来举个例子，到了冬天，天气都比较冷，这个时候我们就会习惯性地搓手，搓手的过程中，就会有热产生。在整个过程中，并没有物质的转移，只有手掌之间的相对运动。

因此，热质说面临了前所未有的挑战。后来，经过一代又一代学者的研究，他们认为热并不是一种物质，而应该是一种能量。就拿上文中提到的“搓手”的例子，在搓手的过程中，手掌之间的相对于运动中，手掌之间会有摩擦，而且在摩擦力的方向上有位移，也就是做功了，所以热来自于摩擦力的做功。这和钻木取火其实是一个道理。

不仅如此，当时有一位啤酒商叫做焦耳。他为了做出口感和口味更好的啤酒，制作出了非常精良的温度计。他对热现象特别痴迷，并且长年研究。

因为他是啤酒商，因此，他尤其对能量转化的问题特别痴迷。要知道传递热量和作功的方法都可以改变物质系统的能量，那就意味着传热热量和做功之间存在着一定换算关系。于是，他通过大量的实验最终确立了这个换算关系。

这也被我们称为热功当量。焦耳当时测算出来的结果已经是比较精准了。后来，我们规定了下面这样的换算关系。

在研究这个过程中，焦耳还得到了大名鼎鼎的能量守恒定律，如今能量的单位之一就是以他的名字命名的。

科学家其实并没有止步于此，对于“热现象”的研究后来更加深入。科学家还从微观视角找到了“热现象”的本质。在焦耳的时代，他就和物理学家开尔文合作得到了热力学温标。这个温标对应的物理量就是开氏温度，用符号K表示。我们日常生活中用到的是摄氏温标，两者其实是可以相互转化的。开氏温度的零度就是绝对零度，用摄氏温标表示就是-273.15℃。因此，两者的转化关系就是：[°C] = [K] − 273.15。

那么问题来了，温度是衡量冷热现象的物理量，那么高温和低温到底有什么区别呢？

从微观的角度来看，热的本质其实是微观粒子的热运动。这句话该如何理解呢？

我们知道，万物都是由粒子构成的，但粒子并不是整整齐齐排列的，而是会乱动。

这动起来就会有动得快慢的说法。但是微观世界，粒子数实在太多太多，我们没有办法一个个去测量。科学家用到的办法就是统计粒子的平均动能。他们发现，粒子整体上动得很快，也就是平均动能很高时，温度就越高。反之，粒子整体上动得很慢，也就是平均能量很低时，温度就越低。

通过这样的方式，热现象就和微观粒子建立起了联系。而开氏温度中的绝对零度其实就是粒子平均动能最低时所对应的温度。（多说一句，根据热力学第三定律，绝对零度是不可能达成的。）

知道了这些，就可以回答我们开头的问题“物质为什么会有温度？”。

在宇宙中，任何物质都是由粒子构成的，这就意味着这里粒子会存在动能，那么这个物质的温度就是构成这个物质的粒子的平均动能。如果压根不存在粒子，也就不是物质了，当然也就没有温度的概念了，比如：空间、时间就没有温度的一面。因此，只要是物质，就会对应温度。