溫度計的流行到布爾哈夫難題

1730年代,華倫海特(華氏溫標的創始人)發明的溫度計深入大眾生活,但大眾雖然會用溫度計,卻不曉得溫度是怎麼一回事。正在大學教書的布爾哈夫醫生,決定做實驗來說明溫度變化就是熱的變化。

布爾哈夫運用等量的冷水與熱水混合,會形成溫度剛好落在熱水與冷水中間的溫水。

他解釋說,溫度就是物體含有熱的多寡,熱水中的熱,會跑到溫度較低的冷水中,最後熱會平均分布在水中,因此最後才會形成溫度剛好在中間的溫水。

但是,當布爾哈夫把熱水換成熱的水銀,最後的溫度卻不是落在熱的水銀與冷水間,這件事情讓上面的解釋出現了錯誤,但布爾哈夫也沒其他的辦法,成了當時著名的難題之一。

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布爾哈夫難題


布萊克從學渣變成學霸之謎

布萊克起先就讀藝術,父親一直催他趕快選擇主修好畢業,但布萊克是個學渣,一直沒把學業放在心上。

在歐美學制中,大一新生可以選擇自己是「未決定主修」的,或者先選擇「藝術」、「科學」、「法律」作為「暫定主修」,大二後才依照學生的興趣選擇專業科目。

布萊克直到大四那年,才突然決定以醫學當作主修,並成為醫學系學霸,從此跟科學結下不解之緣。

至今我們還是不曉得布萊克發生了什麼事情,讓他在大四那年一改從學渣變成學霸,並立志成為一位醫生。

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布萊克還是大學生的時候

成為教授的布萊克


布萊克做了什麼實驗了解潛熱的存在

之後,他離開原本所在的大學,跑去愛丁堡大學找當時全英國最厲害的醫學教授-威廉.卡倫(William Cullen),並在他底下研究與學習。

在布萊克即將獲得博士學位時,卡倫教授向他展示了在低壓環境下,常溫的液體會變成氣體的實驗,布萊克被這個現象給吸引,開始對三態變化的機制產生興趣。

布萊克開始關注三態變化的各種細節,在實驗中,他發現水從冰塊變成水時,冰的溫度都維持在冰點,同樣的,在沸騰的水變成水蒸氣時,水的溫度也都維持在沸點。

之後,布萊克提出了潛熱的存在,並認為溫度與熱並不是相同的事情。

另外,他測量了不同物質在相同熱源下,上升到固定溫度的時間,發現不同物質所需要的時間並不相同,提出了不同物質,上升一度所需要的熱,並不是一樣的,解決了困擾科學界三十年的布爾哈夫難題。

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布萊克的實驗


瓦特的蒸汽機

1761年,布萊克的好友瓦特前來找他,商量關於蒸汽機運作效率的問題。

這時剛研究完潛熱問題的布萊克告訴瓦特,舊型的蒸汽機因為鍋爐內會存有大量廢熱,需要冷卻到沸點以下,才能準備下一次運動,而這冷卻過程需要耗費大量的熱,因此蒸汽機效率很差。

瓦特聽完布萊克的說法後茅塞頓開,立刻設計了一種將廢熱倒出冷卻的冷凝管,以此分離冷卻與加熱系統,讓鍋爐一直維持在高溫狀態。

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瓦特的拜訪