有關(guān)溫度和溫差的知識(shí)

溫度計(jì)發(fā)明以前，人們常常以自己的體溫，例如以手觸摸物體，來(lái)判別溫度高低。這種以體溫為標(biāo)準(zhǔn)的觸摸感覺(jué)法，只能判別一定范圍內(nèi)的溫差。古代人所謂冷、寒、涼、溫、熱、燙等，都是些溫差概念，而不是指特定的溫度。感覺(jué)法往往因人而異。在某種程度上，已被感覺(jué)到屬“寒冷”(或“熱”)的一類(lèi)物體，就很難再區(qū)分它們中哪一個(gè)更冷(或更熱)。因此，《淮南子·說(shuō)山訓(xùn)》寫(xiě)道：

寒不能生寒，熱不能生熱；不寒不熱，能生寒熱。

這正是古代人由感覺(jué)導(dǎo)致的溫差觀念。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)，體溫是古代最恒定的“溫度計(jì)”。因?yàn)檎Ｈ说捏w溫基本相同。古代人充分地認(rèn)識(shí)并利用這種“溫度計(jì)”。北魏賈思勰〔xie協(xié)〕在《齊民要術(shù)》中曾指出，牧民作奶酪，常使酪的溫度“小暖于人體”；作豆豉，“令溫如腋下為佳”。人的腋下溫度較為穩(wěn)定，迄今仍為醫(yī)療界所采用。王禎《農(nóng)書(shū)》述及養(yǎng)蠶氣溫時(shí)，指出養(yǎng)蠶人在蠶室內(nèi)需穿單衣，“以為體測(cè)”，即以自己的體溫來(lái)測(cè)定蠶室內(nèi)溫度：“自覺(jué)身寒，則蠶必寒，使添熟火；自覺(jué)身熱，蠶亦必?zé)?，約量去火”。在焙制茶葉過(guò)程中，茶農(nóng)“用火常如人體溫”，“若火多則茶焦不可食”(蔡襄：《茶錄》上篇)。

古代人以水的物態(tài)變化來(lái)判定天氣溫度。水結(jié)冰，天寒；冰化水，天氣轉(zhuǎn)暖。因此，古代人常說(shuō)：“見(jiàn)瓶中之水，而知天下之寒暑”(《淮南子·兵略訓(xùn)》)；或者說(shuō)：“睹瓶中之冰，而知天下之寒?！?《淮南子·說(shuō)山訓(xùn)》)

如前所述水的遞次沸騰現(xiàn)象，反之，人們以這種可見(jiàn)的現(xiàn)象來(lái)判定水溫。蘇東坡有一首詩(shī)描寫(xiě)煮水泡茶的情景：“蟹眼已過(guò)魚(yú)眼生，颼颼欲作松風(fēng)聲。”(轉(zhuǎn)引自《農(nóng)書(shū)·百谷譜集之十·茶》)水中的氣泡及其聲音都可供人們判斷水是否已沸。明代屠龍說(shuō)，燒水有三沸：“始如魚(yú)目微微有聲，為一沸；緣邊泉涌連珠，為二沸；奔濤濺沫，為三沸?！?《考槃?dòng)嗍隆肪砣恫韫{》)由現(xiàn)在的知識(shí)判斷，一沸約75℃—80℃，二沸約85℃—90℃，三沸為100℃。

在冶煉和燒陶過(guò)程中，工匠善于看火候，察顏觀色判別溫度高低?！盎鸷颉背蔀橹袊?guó)傳統(tǒng)科學(xué)文化中內(nèi)含豐富的知識(shí)之一。冶鑄青銅合金時(shí)，火焰的顏色可供判別銅與錫是否熔化，可否開(kāi)爐鑄造。春秋戰(zhàn)國(guó)之際的《考工記》寫(xiě)道：

黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之。然后可鑄也。

就今日冶鑄技術(shù)看，這些描述也有合理之處。首先熔解揮發(fā)的是那些不純雜物，呈現(xiàn)“黑濁”的焰色；然后熔點(diǎn)較低的錫熔解并揮發(fā)，呈現(xiàn)“黃白”的焰色；隨溫度上升，銅熔化并揮發(fā)，呈現(xiàn)“青白”焰色。最后，爐火純青，開(kāi)爐鑄造。這種察看火候的方法，不僅被歷代工匠沿用，也被煉丹家所發(fā)展。煉丹家以火焰顏色判斷丹砂和礦石中的成份。如“硝石”(硝酸鉀)火焰為“紫青”，氧化銅火焰“似紅金”，“硝汞”(汞與硫化合物)為“青焰”等等。直到18世紀(jì)，有關(guān)冶煉著作還寫(xiě)道：“凡煉，……綠火黃火，各如其礦色也。惟紅火為上，乃銅之光?！?檀萃：《滇海虞衡志》卷二《金石》)從這些文字記載看，火候的概念確實(shí)包括了在火焰顏色中反映出來(lái)的溫度高低。今天人們常說(shuō)的“火候足”或“火候不到”，多包含溫度或環(huán)境氣氛等多層意思。

值得指出的是，溫度高低常常與熱傳遞有關(guān)。在這方面，漢代王充的許多論述極為精彩。他寫(xiě)道：

近水則寒，近火則溫，遠(yuǎn)之漸微。何則？氣之所加，遠(yuǎn)近有差也。(《論衡·寒溫篇》)

這正是熱傳遞現(xiàn)象及其與遠(yuǎn)近距離的關(guān)系。王充以“氣”的觀念來(lái)解釋這種現(xiàn)象，也不是完全沒(méi)有道理的。他還寫(xiě)道：

夫熯〔han旱〕一炬火(即燭火)爨〔cuan竄〕一鑊〔huo獲〕水，終日不能熱也。倚一尺冰，置庖廚中，終夜不能寒也。何則？微小之感不能動(dòng)大巨也。(《論衡·感虛篇》)熯薪燃釜，火猛則湯熱，火微則湯冷。(《論衡·譴告篇》)

這些敘述，暗含著熱量大小以及與其發(fā)生熱傳遞的外界系統(tǒng)的關(guān)系。熱的能量太小，不足于影響或改變巨大的外界系統(tǒng)的溫度。王充的這些科學(xué)思想，在科學(xué)史上是罕見(jiàn)的。

傳教士進(jìn)入中國(guó)之后，17世紀(jì)下半葉溫度計(jì)才從西方傳入中國(guó)。

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