第三章 熱
仔細觀察，生活中隨時隨地都可以看到熱的現象。
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水壺加熱時，壺內的水溫會逐漸升高；
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當水沸騰時，水大量地變成了水蒸汽，但水溫卻不會再增加。
熱的現象處處可見，熱的本質又是什麼？人類對熱的認識與理解在歷史上有一段極有趣的過程。
熱是什麼？
十七世紀的科學家們多半認為熱是一種存在於物質內部的一些「活潑而不斷騷動的微小粒子」。荷蘭萊頓大學教授布爾哈夫（Hermann Boerhaave，1668-1738）首創熱質說，主張熱是一種卡質（calorie）。
在十八世紀中葉以前，科學家們的觀念裡，「溫度」與「熱」並沒有什麼不同，直到蘇格蘭科學家布萊克（Joseph Black，1728-1799）提出溫度是熱的強度的說法，這兩種觀念才為人認知有所不同。
十八世紀末，法國科學家拉瓦謝（Antoine Lavoisier，1743-1794）進一步推論熱質應是一種無色、無味且具有高滲透性的流質，加強了所謂的熱質說，此說法獲得當時大多數科學家的認同。
十九世紀初，湯普生發現鑽磨砲管時，銅屑和砲管同樣會變熱，認為熱是由於鑽磨砲管作功而來。英國科學家戴維（Humphry Davy，1778-1829）則發現兩塊冰互相摩擦，竟然可使冰塊熔化。這些現象使得熱質說開始動搖，因為熱質說無法解釋何以熱可以源源不絕地產生。
數十年後，英國科學家焦耳經過多次的實驗，證實了湯普生的說法：作功可以生熱。他證實了功和熱可以轉換，測出了熱功當量。他得出1卡（熱的單位）約等於4.2焦耳（功的單位），從此確認了熱是能量的一種形式。
手摩擦生熱的實驗就是做功生熱的最佳例子，但你有辦法把這些熱收集以測量大小嗎？可知，得到熱功轉換之確實數據並不容易。 ----- 你知道嗎？焦耳這一系列實驗前後共花了十年的時間。
二十世紀後，由於原子和分子被證實存在，使我們對於熱有進一步的認識，任何物體內的原子或分子都在不斷地運動，這些原子或分子的能量（包括動能和位能）統稱為該物體的內能（internal energy）。若原子或分子的平均動能愈大，即運動得愈激烈，則代表物體的溫度愈高。
當熱能從溫度高的物體傳到溫度低的物體時，實際上是物體內能的轉移。輸出熱能的物體，其內能減少，原子或分子的運動減緩，即溫度降低；反之，獲得熱能的物體，其內能增加，原子或分子的運動加快，即溫度升高。
由於歷史的因素，熱量的單位1卡過去被定義為使1克的純水從14.5℃加熱至15.5℃所需的能量。1948年，國際度量衡大會為表明熱是代表轉移的能量，熱量的單位應和能量的單位相同，即焦耳（joule），因此1卡直接定義為4.186焦耳，而不再藉由水的加熱來測定。