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1、热的本质是什么？阳光本身并不是热的，有人吸收才有了热！2014-12-09晏成和众缘和合热的本质是什么？热学百年迷茫（一）晏成和2014年11月26日提要：用实验证明了流传了一百年的金属中靠自由电子传热的理论是臆造的。通过火光综合实验，说明核外电子的运动是随温度有规律地变化的，温度=核外电子的速率。热是最普遍的自然现象，是物理学的一个专门分支。热的本质究竟是什么？今天的热力学仍然沿袭百年前的理论：“热现象是大量分子无规则振动的表现”，写在教科书并制造了“焓”“熵”这样貌似高深又不能自圆其说的新名词。热是怎么传递的？教科书说：“金属是由其内部自由电子传热导电”。在此，我们只是做几个简单的实验，请
2、大家关注实验细节，然后思考热究竟是什么。【实验1】金属是能够传热导电，但传热缓慢导电神速。拿一根40厘米长的铁丝在炉火上烧，几分钟后前端烧红了，烧了20分钟，我还能拿着它；但我不敢拿这根铁丝去插入电源的插孔里，因为不到0.0001秒，电就能传导到人。“自由电子”的作用为何同时快如闪电、又慢如蜗牛? 传热与导电的速度相差数亿倍！一百年来学者们对此都没有解释。因为“热现象是大量分子无规则振”，那么“自由电子传热”也就是自由移动的电子造成了大量分子无规则振动。物理学的教授一百年都是这么讲述，怎么就没有人来认真考察这个理论？我们就以传热较好的铜为例来再现这个过程：大家知道，一个质子的质量是电子的180
3、0倍，铜的原子量是63.55，“铜分子”的质量是电子的228780倍。如果电子是颗黄豆，铜分子则是一个几百斤的大石磨。按热力学理论，是电子的运动传递造成了分子的振动扔几颗黄豆，打得石磨晃悠振动，可能吗？这“自由电子传热”的天方夜谭的理论，在教科书上忽悠了一百年。【实验2】中国古代哲人就有用汝之矛刺汝之盾的妙思，于是就效法古人，让矛和盾同时上场。设计了个简单的实验，让金属在传热的同时导电。在普通直流电路中（如电池点亮小电珠），串接一根烧热的铜棒（长80,直径8mm。约400 C）。通电2分钟，电子在线路中、在高温的铜棒中穿行了几万个循环，如果电子传热，就应该把铜棒的热均匀地传递到电路（导线、电池
4、）各处。然而事实是，电路各处的温度仍然如初。【实验3】我们前些年电脑及电视使用的显像管，其荧光屏上的图像是电子的打击产生的，电子来自温度大于800 C的阴极。一天下来，至少有万亿个电子打在屏上，若电子传热，此时的荧光屏至少也有个100 C,不烫手起码也是个热的，然而这种现象从来没有发生。今天的物理学对热的解读存在了太多荒唐和谬误，因为不关心细节，对电子的特性茫然不知、连最基本的物质的“热”的本质究竟是什么都没有弄清楚。热不是“分子无规则振”而是核外电子运转的速度，电子的运动与热密切相关，我们再用实验来看核外电子与热的关联。【实验4】我们把一根铁丝插入燃烧着的炉火中，铁丝的一端被烧红、发亮，拿出
5、炉的铁丝光色黄亮，随着温度逐渐降低，铁丝的发光逐渐由亮黄变橙、变红、变暗红，最后火光熄灭，尚有余热，这说明铁丝还在辐射红外光波。分析人们已经知道，物质发出的光，实际上是电磁波。温度升高，电磁波的频率从微波、红外波、到可见光赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫由低到高。将以上几项物理现象联系起来，加以归纳，我们就可以得到下表：火焰颜色：暗红色红橙黄蓝白白（青蓝紫）光波频率：1014Hz3.84.85.05.26.27.5火焰温度：1002.25.57.68.81422核外电子速率：低高从列表中我们不难看出，温度由低到高，光波的频率也由低到高，其火光颜色由暗变亮。物质的温度与其发光频率有着准确的对应（正比）
6、关系，这不是巧合，而是存在必然的、稳固的因果联系。那么，因是什么，是谁、以何种方式在颜色（频率）与温度之间建立着这种紧密的联系？现代研究表明：物质的热发光是电子跃迁时所发出的电磁波辐射，火光是由运转着的电子跃迁所发出的，这不同颜色的光是由不同速率电子跃迁的结果。这是大自然在昭示我们：物质温度高-核外电子速率高-跃迁时发出高频光波；反之，温度降低时电子速率下降，跃迁发出光波的频率随之下降。核外电子的运转速率随温度有规律地变化，这是一个被当今物理忽略的重要细节。除铁丝等金属外，玻璃、石头等非金属、化合物、混合物也同样都能烧红发光，都具有上述实验特征，说明核外电子随温度规律运动是物质的普遍属性。【实
7、验5】与上述简易的实验不同，以下是一个高、精、尖的实验。华裔科学家朱棣文在“激光冷却捕获气体原子”实验方面做出了杰出贡献，获得了1997年诺贝尔物理学奖。为人们认识物质世界打开了一扇新大门。激光冷却实验中，设备、仪器虽然复杂，但作用的双方却很简单激光、钠气体（Na2）。激光是一种方向性好、平行、相干的单色光，是发散角度小、相位稳定、频率稳定的电磁波。实验概况：把3台二极管激光器分别从轴、轴、轴三维方向对准真空的石英管，然后向石英管内通入钠蒸气，激光器调频对准蒸气照射。激光冷却原子的原理是：一定温度的钠蒸汽的核外电子以稳定的速率运转着并且伴生着速率稳定的电磁波（伴生，见我的博文2、电子运动时伴生
8、着电磁波）。激光的光波与钠气体核外电子伴生的电磁波发生干涉，通过调频，使核外电子的运转停顿。实验所囚禁的实际上是核外电子，使之在原地振动、绕核运动的速度接近零，分子温度也就冷却而接近零，于是就形成了激光对钠原子的冷却。激光冷却实验已经把钠冷却到1。怎样测得如此低温？用的是飞行时间法（TOF），测量的是原子的初始速度，由速度分布可推出原子初始温度。即：用气体运动的速度推测其温度。这种测量与以上“温度速度”思路一致：温度高气体的价电子速率快，气体分子运动速度就快；反之，温度低核外电子速率慢，气体分子运动速度就慢；温度接近0K的钠气体的价电子的速率接近0（在原地振动）。此时的钠已经不是钠气体（Na2
9、），形成两两分散的原子，纷纷往下掉。结论自然的火光启示我们：物质的核外电子的运转速率随着温度变化，跃迁时所辐射的电磁波频率亦随之变化，是核外电子随着温度规律运转从而在发光颜色与温度之间建立着这种紧密的联系。这是大自然在昭示我们：物质内核外电子运转速率与跃迁频率是整齐一致的，是极有规律的。温度高核外电子速率高；温度低核外电子速率降低。核外电子运动的速率是热（温度）的载体、也是能量的载体。在此，细心读者应该理解到，热是整个原子才有的表现、原子整体才是热的载体。即有原子核、有绕核电子运转的速率才有热。即自然界没有热电子、冷电子。那些“金属是由其内部自由电子传热”的理论是一个百年错误。反思.(缘和注：
10、电子云和测不准原理，我觉得应该是表示电子是刹那生灭，只有统计学规律。)无人敢把温度与电子的规律运动进行逻辑联系。关注物质核外电子的运转规律、跟踪电子速率随着温度变化，大家将会看到：物质的构成、物质的相变、磁性物质的居里点、记忆合金、超导、超流等当代物理不能解释的自然之谜都将迎刃而解，凡是与温度相关的物质现象都是核外电子规律运转的结果。晏成和，修改于2014年11月4日。热是怎样传递热的？热学（二）晏成和在中学，我们就学习了热传递的三个途径，即热传递的三要素热对流、热传导、热辐射。三要素中有两个要素的理论有问题（热传导和热辐射）。热对流，很好理解，就是热从温度较高的物质、如热的液体、气体流向了温
11、度较低的区域，也把自身的热带到了新的地方。当然也可以说是冷的液体、气体流向了温度较高的区域，也把自身的低温带到了新的地方。 热传导，人们早就注意到，物质内部，不同的物体其导热能力大不相同。当固体物质局部受到高温时金属物质传热快，而非金属及化合物传热缓慢，为什么会有这样大的差异，不是因为金属内有什么“自由电子”。我在热学（一）热的本质是什么已经用实验论证：热是核外电子绕核运转速率、是整个原子才会有的现象，也就是说只有原子才会有温度，电子自身根本就不携带温度、世上没有热的电子、冷电子。所以自然界也根本不存在自由电子传热。金属靠自由电子传热是个流传百年的错误。热是核外电子绕核运转速率、是一种运动状态
12、，那么，传热就是牵动和影响、加快或降低邻近电子的速率、改变核外电子运动状态。如何改变电子运动状态、弄清楚物体导热原理，先要回顾物质的微观构成，探讨电子的运转在此构造中如何牵动、传导在 晶体形成的物理原因说到：原子有几个价电子，就能构成几个结构元，价电子大于、等于4的元素，能够形成空间价和结构。如族元素碳、硅，就形成了金刚石结构（见图2-1左）。同样，族元素，形成了菱方结构的晶格。图2-1：价和结构（左侧），电磁力结构（右侧）。价电子数等于或小于3的金属物质，如金、银、铜原子只有1个价电子，两个原子结合起来只能建立1个结构元。当金属的价和电子高速运转时，在旋转平面椭圆焦点产生着南北向的磁场，磁场
13、力南北极相互吸引，把结构元相互紧紧吸引在相对固定的位置。图2-1右图为金属物体的结构示意。核外电子的规律运动，既形成晶体结构也携带物体的温度。物体的传热是:当物体局部受热时，物体内的某局部热量增加，该局部的核外电子速率增加，而且牵动、影响到邻近结构元的核外电子使其速率增加，从而把热传递到邻近的地方。金属物质传热快，不是因为金属内有什么“自由电子”。而是因为金属内各个结构元由电磁力维持其相对位置，每个结构元内的价和电子的速率相对独立，与其他价和电子的速率没有直接牵连，不受其他结构元的价和电子的直接影响。（图2-2右）金属受热时，价和电子速率立即升高，使得电磁力增加，增大的电磁力对邻近的结构元产生
14、影响，邻近的结构元的价和电子因而立即增加速率，以维持电磁力的平衡。这样，金属内局部的升温，由于电磁力的增大而较为迅速地在金属内传播、扩展，从而导致了金属良好的导热性能。我们看到：物体的导热不是热的搬运、移动，而是物质内相邻结构元电子运动状态的逐步传递。因此相对于导电的神速，物体的导热是缓慢的。那种金属由自由电子导热是流传百年的错误。图22：非金属与金属结构示意图，非金属（硅，左侧），金属（右侧）再回答非金属导热，非金属的导热更缓慢，因为非金属体价电子数较多。如硅结构示意图（图22左），每个核心周围有4 个或更多的价和轨道的环绕，而每个轨道的另一端连着另一核心，另一核心又环绕着许多轨道，如此有序
15、连续地构成（充满）了整个物体。每个结构元的价和电子的速率都是相互牵制的，它们的速率必须相对同步。当物体局部受热时，价和电子的速率加快受到周围结构元的制约，只能逐步协调缓慢增加，因而热量也得不到较快的扩散、传播，故非金属物体的导热性能很差。化合物是由金属与非金属结合而成，每个核心周围有4 个或更多的价和轨道的环绕，其导热情形与价和晶体相同。当非金属物体局部突然受热（冷）时，局部的价和电子的速率升高（降低）或是有升降的趋势，而未受热的部位的价和电子仍维持其原有的速率。于是在冷热交界处价和电子的速率紊乱，拥挤、移位，导致了结构元的损坏，由于其结构元之间是互相牵连的，结构元的损坏使得这一局部的价和电子更加混乱，导致结构元纷纷解体，于是物体就炸裂了。如：冷玻璃杯中突然注入开水，热的砂锅置于冷水时，它们的炸裂都是这个原因。在中学，我们学习到：热总是由高温物质向低温物质传播。有的同学就想，热为什么就不能由低温物质向高温物质传播呢？这是因为热是物质核外的电子的运动现象，高温物质电子速率高，低温物质电子速率低。当一组高速的价和电子与一组低速的价和电子靠近时，两组价和
