很多人接觸過這樣一個問題:一千克鐵和一千克木頭,哪個重?這個問題經常被用來當作腦筋急轉彎來逗樂子。如果問這樣一個問題:100攝氏度的水和100攝氏度的水蒸氣,哪個熱?這個問題和上一個問題有一些類似,要回答這樣的問題需要弄清楚其中涉及到的物理概念。
兩個物體哪一個重?「重」在物理學上指物體受到的重力,物體受到的重力等於物體的質量乘以所在位置的重力加速度。兩個質量相等的物體在同一位置所受到的重力是相等的,不論是不是同一種物質。100攝氏度的水和100攝氏度的水蒸氣,哪個熱?在物理學中也能用一個物理量去反應熱還是不熱,這個物理量就是溫度。簡單地說,溫度是物體冷熱程度的反映,溫度高的物體就要比溫度低的物體熱。這樣的話,100攝氏度的水和100攝氏度的水蒸氣應該是一樣熱。
如果問100攝氏度的水和100攝氏度的油,哪個燙?這個問題就麻煩了,因為「燙」不是一個科學上的概念,物理學上能夠用溫度去衡量熱,卻沒有一個物理量能夠去衡量燙。從字面上看,「燙」側重於人的感受,燙能夠反映物體的高溫有可能對人造成的傷害。
人可以被100攝氏度的水燙傷,也可以被100攝氏度的水蒸氣燙傷。同是100攝氏度,燙傷的結果卻不一樣,被100攝氏度的水蒸氣燙傷後果往往更嚴重一些。這是因為100攝氏度的水蒸氣要釋放熱量才能變成100攝氏度的水,這就意味著接觸到人體後,100攝氏度的水蒸氣要比100攝氏度的水能夠釋放更多的熱量。
人之所以能夠感到燙,就是因為熱量從高溫物體轉移到自己身上。一般而言,熱量轉移得越多越快,人就越容易被燙傷。水和油同是100攝氏度,它們和人接觸後釋放出的熱量卻是不一樣的。一般而言,水傳給人體的熱量要比油傳遞的熱量多,因為水的比熱容比較大,1千克的水溫度降低1攝氏度大約能夠釋放4200焦耳的熱量,而油只能釋放1800至2400焦耳的能量。相比較而言,100攝氏度的水要比100攝氏度的油更容易讓人感到燙。