100℃的水和100℃的油，到底誰更燙？

溫度其實(shí)是力學(xué)中的一個(gè)載荷，我們叫它溫度載荷，主要是熱脹冷縮引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的變化。我也曾寫過多篇關(guān)于熱應(yīng)力的文章，有興趣的可以檢索一下。所以，我對(duì)這個(gè)問題也有自己的答案。這個(gè)問題中，水和油雖然都是100攝氏度，但是由于對(duì)流換熱系數(shù)的不同，單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量有差異。單位時(shí)間內(nèi)，傳遞熱量多的，人體會(huì)更快的感覺到燙。那么，到底是水還是油呢？

1、溫度是什么？

發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的問題，盡管回答的人較多，但是都沒有明確給出溫度到底是什么，可能是覺得溫度太基礎(chǔ)了。但是，如果不知道溫度是什么，那么可能無法繼續(xù)下面的熱量傳遞。

要知道，溫度其實(shí)是我們?nèi)藶槎x出來的。早期的時(shí)候，人們覺得溫度高的燙人，溫度低的凍人?？茖W(xué)家為了衡量，就定義了一個(gè)溫度標(biāo)準(zhǔn)。沸水對(duì)應(yīng)的溫度是100℃，冰水混合物對(duì)應(yīng)的溫度是0℃，這是攝氏溫標(biāo)的定義。一年四季的溫度變化，是我們最直觀的感受，如下圖。

上圖中，出現(xiàn)了另一個(gè)溫標(biāo)，華氏溫標(biāo)℉，這也是一個(gè)較為常見的溫標(biāo)，主要是美國人在用。此外，在學(xué)術(shù)上，著名的溫標(biāo)是開爾文溫標(biāo)，也叫熱力學(xué)溫標(biāo)K。除了這些溫標(biāo)外，還有其他很多的溫標(biāo)，如下圖，它們之間都有轉(zhuǎn)換關(guān)系。

說到開爾文溫標(biāo)，這里不得不要提一下，絕對(duì)零度就是Ｋ＝０對(duì)應(yīng)的溫度。實(shí)際上，這個(gè)絕對(duì)零度一直是神一般的存在，只可仰望，無法企及。我曾經(jīng)在某大佬關(guān)于絕對(duì)溫度的問答跟了一貼，說的是“如何測(cè)量絕對(duì)溫度？”結(jié)果引來一堆人攻擊。事實(shí)是，既然無法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也就無從測(cè)量了。

回到正題，絕對(duì)零度其實(shí)是物體內(nèi)部粒子靜止時(shí)候表現(xiàn)出來的溫度。宏觀上，物體可以靜止、可以運(yùn)動(dòng)。在微觀上，組成物體的粒子始終處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)（上圖），有運(yùn)動(dòng)就有能量。宏觀角度來說，粒子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的能量，就是物體的內(nèi)能。內(nèi)能的一個(gè)衡量，就是溫度。所以，溫度宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上表示物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。

2、傳遞熱量的時(shí)間如何衡量？

既然溫度是衡量物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的，那么只要溫度相同，不同物體內(nèi)部的分子熱運(yùn)動(dòng)應(yīng)該都是接近的。我們?nèi)绻脙x器來測(cè)量題主所說的100℃的水和油，得到的溫度顯然都是100℃。但是，如果你細(xì)心，且用的溫度計(jì)是基于熱傳導(dǎo)原理，那么你應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)升溫的速度不一樣。也就是說，不同的材料（液體），熱量的傳遞是不一樣的。

前幾天，我剛計(jì)算過沸水煮密封玻璃瓶，里面用到了一個(gè)物理參數(shù)，沸水的對(duì)流換熱系數(shù)是2500w/m2k，這個(gè)數(shù)據(jù)表示單位面積內(nèi)，溫度變化1K所傳遞的熱量。而空氣的對(duì)流換熱系數(shù)約8w/m2k，非常小的一個(gè)數(shù)據(jù)。這也就意味著，同樣的100℃，水和空氣中的物體，升溫的快慢會(huì)有顯著的差別。對(duì)流換熱系數(shù)越高，代表著熱量的傳遞速度越快。這個(gè)系數(shù)與溫度和流速密切相關(guān)，也不是一個(gè)正比的關(guān)系，如下圖。

100℃的時(shí)候，油還沒有開始沸騰。通過查閱資料，油類的對(duì)流換熱系數(shù)在50-1500之間，遠(yuǎn)低于水的對(duì)流換熱系數(shù)。這也就意味著，同樣的物體浸入100℃的水和油中，在水中的物體溫度上升更快。

人體感覺到燙，就是由于熱量傳遞到人體后，單位面積內(nèi)的熱量超過了人體承受的范圍，人體局部溫度過高。相同的情況下，在100℃的水中的人體，溫度上升更快，熱量傳遞更快，所以更早會(huì)感覺到疼痛，表現(xiàn)的結(jié)果就是，更疼。

3、總結(jié)

相同的條件下，水和油的對(duì)流換熱系數(shù)級(jí)別不一樣，水的對(duì)流換熱系數(shù)要遠(yuǎn)大于油的對(duì)流換熱系數(shù)。物體在水中熱量的傳遞更快，溫度也就升的更快。以人體來說，人體在水中會(huì)更快感覺到燙人，表現(xiàn)出來的結(jié)果就是100℃的水更“燙”。