热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。

　对中国山西芮城西侯度旧石器时代遗址的考古研究，说明大约180万年前人类已开始使用火；约在公元前二千年中国已有气温反常的记载；在公元前，东西方都出现了热学领域的早期学说。中国战国时代的邹衍创立了五行学说，他把水、火、木、金、土称为五行，认为这是万事万物的根本。古希腊时期，赫拉克利特提出：火、水、土、气是自然界的四种独立元素。这些都是人们对自然界的早期认识。

　历史上对热的认识，出现过两种对立的观点。18世纪出现过热质说，把热看成是一种不生不灭的流质，一个物体含有的热质多，就具有较高的温度。与此相对立的是把热看成物质的一种运动的形式的观点，俄国科学家罗蒙诺索夫指出热是分子运动的表现。

　针对热质说不能解释摩擦生热的困难，许多科学家进行了各种摩擦生热的实验，特别是朗福德的实验，朗福德于1798在慕尼黑注意到，当用镗具钻削制造炮筒的青铜坯料时，金属坯料烫得象火一样，因而必须不断用水来冷却。传统的解释是，当金属被切削成刨花时，热质就从金属中逸出。但朗福德注意到，只要镗钻不停止，金属就不停地发热;如果把这些热都传给原金属，则足可以把它熔化。换句话说。从青铜逸出的热质，比它可能包含的热质还要多。事实上，如果镗具很钝，不能切削出刨花，热质却并不会因此而不从金属中流出;恰恰相反，金属件会变得比以前更热。朗福德的结论是，镗具的机械运动转化为热，因此热则是一种运动形式。这个观点被F.培根、波义耳及胡克等人摸索了一个多世纪。而在这一点上，现在看来，他们和朗福德是正确的。朗福德还试图计算一定量的机械能所产生的热量。这样朗福德首次给出一个我们现在称为热功当量的数值。不过他的数值太高。半个世纪以后，焦耳提供了正确值；1840年以后，焦耳做了一系列的实验，证明热是同大量分子的无规则运动相联系的。焦耳的实验以精确的数据证实了热功当量概念的正确性，使人们摈弃了热质说，并为能量守恒定律奠定了实验基础。与此同时，热学的两类实验技术——测温术和量热术也得到了发展。

　热学主要研究热现象及其规律，它有两种不同描述方法——热力学和统计物理。热力学是其宏观理论，是实验规律。统计物理学是其微观描述方法，它通过物理简化模型，运用统计方法找出微观量与宏观量之间的关系。

　几乎每个人都发过烧，几乎每个发过烧的人都有过用温度计测量体温的经历：将温度计放到嘴里或是腋下，保持5分钟以上，抽出来对照刻度就能知道自己当下的准确体温。那么这种简单方便的仪器是什么时候发明的呢?在温度计发明之前, 医生看病用，要想知道病人的体温，用的是什么方法呢?

　首先让我们来了解第二个问题。温度计发明之前，不论是东方还是西方的医生，了解病人“热度”的工具就只有——手！是的，你没听错！医生用自己的手接触病人的身体来判断病人体温的高低，如果碰巧那天医生也有轻微发热或是刚刚摸了比较凉的物体，那么，呃，绝对谈不上精确甚至靠谱的测量结果就出现了。因此，如何准确测量体温就成为医生们需要解决的一个难题。

　这个难题的解决要感谢世界科学史上一位伟大的科学家——伽利略。是的，这次你也没听错！作为意大利著名的数学家、物理学家、天文学家，科学革命的先驱，他认为经验是知识的唯一源泉，主张用实验—数学方法研究自然规律，因此格外注重对实验数据的精确测量和记录。1593年，伽利略利用气体热胀冷缩的原理制成了世界上第一只温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。玻璃管的一端制成空心圆泡形;另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。当外界温度升高时，玻璃泡内气体膨胀，玻璃管中的水位就会降低；反之，当外界温度降低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就回上升。

　1603年伽利略在演讲中演示过这种测温器:他把玻璃泡用手捂热，管中水面下降了一段高度，当玻璃泡冷却下来，水在管中又上升到原处。

　但是，这种温度计有个很大的缺点：由于水是露在大气里的。水柱的升降除受气温的影响外，还受到大气压的影响，所以，水柱的高低并不能准确反映气温的变化。但不管怎么说，这仍然不失为是一项伟大的发明，为人类准确测量外界温度指明了方向。当然，这种温度计仅限于测量气温变化，类似于现在的“寒暑表”，还没有被应用到医学上。

　伽利略身后，又有很多科学家对这种“原始”温度计进行了改良。

　1616至1636年间，伽利略的朋友，意大利帕多瓦大学的教授桑克托瑞斯（S.Sanctorius，1561-1636）首次将量度观念应用到医学中，他把伽利略的发明进行了改进，并首次将其应用到医学领域。他的改进主要在外形上，他把原来的细长笔直的玻璃管改成弯曲蛇形状，体积也变得更小，玻璃管的圆球一端让病人进嘴里，用来测出体温。

　1654年，伽利略的学生伏迪南又将改造更进一步：为了使温度计不受大气压力的影响，必须把盛水的瓶子密封起来。但是在这样密封的瓶里，空气的膨胀和收缩就不大明显了。那能不能将空气换成热胀冷缩更为明显的其它材料呢？伏迪南想到了液体。他试验了许多种液体，发现酒精在受热或变冷的时候，体积变化很大。于是他将酒精装在玻璃球里。再把玻璃球加热，让一部分酒精成为蒸汽。等到酒精蒸汽把玻璃管里的空气全赶跑了，就把玻璃管的口子封闭。这样，不受大气压影响的温度计诞生了。

　酒精温度计比伽利略的气体温度计要准确了很多，但也有不可克服的缺点：酒精的沸点是78摄氏度，如果所测温度在78摄氏度以上，玻璃管里模糊不清了。

　1659年，法国人布利奥更进一步，将测温物质改为水银，这就是现代温度计的雏形。水银要到357摄氏度才沸腾，因此水银温度计可以测的温度，就比酒精温度计高得多。再加上水银是一种亮闪闪的银色的液态金属，观察起来也更清晰。

　在温度计发明史上，还有一个不可忽略的名字就是华伦海特。丹尼尔·加布里埃尔·华伦海特(DanielGabriel Fahrenheit，1686-1736)，荷兰物理学家、工程师。他曾在德国、英国、丹麦和瑞典旅行学习，拜访过许多科学家和仪器制造者，后来也成为仪器制造专家。

　在华伦海特之前，人们制作的温度计上的刻度各不相同，在实际应用时很不方便。他就把温度计放在冰雪和盐的混合物里，看玻璃管里的水银降到哪儿，就在玻璃管上刻一条线，这时的温度计作为零度（当年所了解的最低温度）。再把温度计放在自己嘴里，看水银升到哪儿，又刻一条线。把这两条线之间平分成96格，从0度到96度。再用同样大小的格子，刻出零度以下和96度以上的度数。其他的液体（如酒精）也可以用同样方法来定刻度。这就是著名的“华氏温标”（Fahrenheit temperature scale）。用符号℉来表示。1724年，以华伦海特名字命名的“华氏温标”正式确立，同年他被选为英国皇家学会会员。在华氏温标创立后相当长一段时间，它都是最被人接受的温度量度。时至今日，美国人仍然在日常生活中使用华氏温标。

　此外，华伦海特还发明了净化水银的方法，他制作的这种改良版水银温度计能精确测量和读数，也被称为“华氏温度计”。

　至此，在距伽利略发明第一支温度计100多年后，水银温度计的改良已基本完成。改良后的温度计不论从精确度还是方便性上都实现了质的飞越，它让伽利略的发明变得更伟大，更完善。