釋說新語之五:溫與熱大不同

2008/09/10 – 下午 8:34

劉源俊

  早在伽利略的年代,溫度計就發明(1592)了;但熱學的成熟發展,相對於力學、光學、電學與磁學而言,算是較晚近的。為什麼?主要是因為卡在三個個觀念的問題上──一是把誤熱與溫度混為一談;二是誤把熱當成一種物質;三是當知道熱是一種能量後,又誤把熱與內能混為一談。

  最早把熱與溫度兩個概念分清楚的,是化學家布萊克 (Joseph Black, 1728-1799);他發現加熱不一定會使系統的溫度上升(例如冰與水的混合物)。但當時他仍認為熱是一種「流體」(其後拉瓦錫稱之為caloric,熱質);直到1798年,湯普生(Benjamin Thompson,即Count Rumford)做實驗發現作功也可產生熱,1840年代焦耳(James P. Joule)做實驗更得出「熱功當量」,大家才清楚:熱原來是能量在傳遞時的一種形式(稱為熱能,heat)。

  有了以上這些基本知識後,就不難發現,許多有關的名詞長期以來都譯得不好。Thermometer譯成溫度計是不錯的(還好沒譯成「熱度計」,calorimeter則譯為量熱計),顧名思義,是指測量「溫度」(temperature)的「計」(meter)。既然如此,則以thermo為字首,或用thermal形容,而其意義與溫度有關的詞都宜冠以「溫」而非「熱」。例如,thermostat當然應譯為「恆溫器」;thermo-couple應譯為「溫差電偶」而非「熱電偶」;thermal radiation宜作「溫輻射」(有溫度的東西發出的輻射)而非「熱輻射」;thermal neutrons宜作「溫中子」而非「熱中子」。

  至於以thermo為字首而與熱有關的詞,則仍應用「熱XX」譯之,例如thermal energy是「熱能」,thermal conductivity是「導熱係數」,thermal capacity是「熱容」等。總之, thermal的原名含混了溫度與熱;在中文譯名裡,與溫度有關或與熱有關,則應分清楚。

  Thermodynamics當如何翻譯才好呢?許多人指出,原名本就是一「訛名」(misnomer),因為該門學問專研究溫度、另一外在因(例如壓強、磁場強)與物態(例如密度、磁化)三種量之間的關係,並無關dynamics(「力學」)。一般稱之為「熱力學」當然不對;譯為「溫學」與「熱學」也都不達意;我主張譯為「溫熱學」,以表示它是一研究溫度與熱有關的學問。我們看:「溫熱學」第一律是關於溫度(T)這一物理量;「溫熱學」第二律是關於熱(Q)、內能(U)與作功(W)三者變化間的關係。