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来源：中科院物理所  ，

你们有谁还记得 ，整个夏天都在喊天气炎热的小编。最近这几天竟然被冻服了！

真是应了那句老话：“天道好轮回，‘冷暖’饶过谁。”没想到寒冷竟然来的如此猝不及防！犹记得那天还穿着半袖  ，第二天穿着半袖打开宿舍楼门的一刹那。在风持续吹拂下  ！我的体表温度迅速下降 ，然后就是一连串的“喷嚏” 。而反观大家都裹得严严实实！留下了在冷风中凌乱并且打着喷嚏的小编，

然后我就有了一个问题 ，热量究竟是什么呢？。

Heat and thermodynamics  ，

“我觉得”首先应该明确什么是“热”，液体和气体中的原子。分子或离子等微小粒子运动的结果！热能可以从一个物体传递到另一物体，由于两个物体之间的温度差而引起的能量传递或流动称为热量。

对热能的现代理解起源于汤普森（Thompson）于1798年提出的热机械力学理论（关于摩擦激发的热源的实验性探究）  ，而后法国著名的军事科学家和物理学家萨迪·卡诺（Sadi Carnot）在19世纪20年代也做出了类似的研究。与哥白尼一样！卡诺只在1824年出版了一本著作—《关于火的动力学》  ，该书概述了卡诺热机、卡诺循环和动力之间的基本能量关系。它标志着热力学作为现代科学的开始 ！所以卡诺通常被称为“热力学之父”，他的主要贡献就是以他名字命名的卡诺热机与卡诺循环。

也就是在十九世纪五十年代 ，差不多同时发现了热力学第一定律和热力学第二定律  。

热力学第一定律指出：一个孤立的系统的内部能量是恒定的 ，也就是大家耳熟能详的能量守恒定律。而热力学第二定律是指：热量不能自发的从较冷的地方流动到较热的地方！而由此引出了在非平衡系统的所有行为都是使其熵最大的熵增原理  ，第二定律基本解释了自然界中的不可逆现象。

而后发现的第三定律是：作为一个系统的温度接近绝对零度，所有的进程停止。该系统的熵接近最小值！也就是说系统不可能达到绝对零度 ，除了三大热力学定律。还有一个基本的热力学第零定律：如果两个系统都与第三个系统处于热平衡 ！他们也彼此热平衡，

热力学发展至今已经发展出好几个相关的分支，每个分支都是用不同的基本模型作为理论或实验基础。或者是将原理应用于各种类型的系统！主要分为：经典热力学、统计热力学、化学热力学、平衡热力学和非平衡热力学等，[3]

热力学与退火 ，

Thermodynamics and annealing，

当物体在加热的时候，可以液化或者汽化从而变成液体或者气体。但是一旦冷却下来！就只能变成固态，做一个静静的美男子  。人其实也这样！以前天气暖和的时候  ，可以到处蹦跶到处跑。但是突然降温！添衣服不及时的话，屋子里才是待着最舒服的地方 。

这个原理被称为退火  ，本来这是一个冶金里面的专有名词。是对材料的一种处理手段！就是将材料加热后再经特定速率冷却  ，其目的是增大晶粒的尺寸  。并减少晶格里面的缺陷！原本材料刚成型的时候，材料中的原子只会停留在能量局部最小值的位置  。并不会自动优化到更好的结构！原子就能够随机地在其他位置中移动，

这种方法实在是很有效，其使用也远远地超出了材料领域。人们把这个算法抽象出来  ！用在实际问题中，用来求解全局的最值问题。我们可以设想有一个池子！池子里面原本有很高的水位，所以到处都是水。随着池子里面的水位逐渐下降！能去的地方就只能是原来的小凹槽了  ，假设我们还可以晃一晃这个池子。让水可以遍布各个凹槽 ！水位继续下降的时候  ，高的凹槽里面的水会越来越少 。我们最终也就得到了依概率收敛的系统全局最优解  ！这样的算法就被成为‘模拟退火算法’，麻麻说：你该穿秋裤了_上海随缘食品经营许可证办理平台 。

如果退火冷却时速度越慢，那么原子就有更多的可能可以找到比原先更低的位置 。要给他们摸鱼的时间！同理降温也不要降这么快啊，我摸鱼还没有摸够  。还没有退火完成找到最舒服的位置呢（哭）！

如何让自己“暖”起来 ，

How to warm yourself up ，

那么热量是如何在身上逃出去的呢？一般找到了原因也就可以找到解决问题的方法了，保暖也不例外。

热能一般通过三种方式进行传输和流动，也就是热传导、对流和辐射。

在微观尺度上，当快速移动或振动的原子（分子）与相邻的原子（分子）相互作用时  。就会将其一些能量转移到这些相邻的粒子中  ！这就是热传导，因为金属还包括了自由电子的移动 。所以它传热速度更快！传导是固体内部或固体之间热接触的最重要的传热手段  ，[4]

你不能够在冬天去舔大铁门（虽然啥时候都不太行），这样子你不仅会和铁门黏在一起 。还会损失很多的热量（是不是感觉贼亏） ！而且热传导定律结合热力学第二定律的话，我们应该去触摸比体温温度更高的物体来吸收热量。比如舍友的“脖颈”（逃）！

而流体主要的热传输过程是对流 ，对流是指通过流体的运动将热量从一个地方转移到另一个地方。这一过程实质上是通过质量转移进行的热量转移  ！流体的整体运动在许多物理情况下（例如，在固体表面和流体之间）增强了热传递  。对流通常是液体和气体中热传递的主要形式！当由于流体温度变化引起密度变化而引起大量流体运动（水流和水流）时，就会发生自然对流。

而人不是液体，所以这一条是不是不太适用？。

但是人是活在流体的世界中的  ，比如周围的空气和水。又因为对流传热是由流体在人体表面上运动带走的热量！所以对流强度取决于接触的身体表面积，空气流速以及皮肤表面与周围空气的之间的温度梯度  。而这个时候要想在冷风中立于不败之地！一定要裹紧自己的小外套，不裸露自己的皮肤 。这样就可以让冷风少带走一些热量  ！

如果我能和风一个速度 ，它是不是就带走的少了呢？还更多的创造了热？（我真的是太机智了）  。

最后一种热传递方式就是热辐射，热辐射是物质以电磁波的形式把热能发射出去。这是因为所有物质的温度都超过绝对零度！正因为热辐射是电磁波，所以它可以在真空中传播。热辐射其实是物质中原子或分子随机运动的直接结果  ！由于这些原子和分子由带电粒子（质子和电子）组成 ，因此它们的运动会发射电磁波。从而将能量从表面带走 ！[6] 虽然辐射通常对非常热的物体或温差较大的物体很重要，

麻麻叫我穿的秋裤，

Mom told me to put on my long pants，

这个时候就需要拿出看家本领——麻麻认为该穿的“秋裤”  ，这个不仅可以减少空气对流带走的热。还能减缓辐射带走的热 ！并且能够在接触凉板凳的时候  ，也能减少与凉板凳过度接触造成的热量损失。简直是防寒利器！