溫度與物質
熱的重要性
懂得用火的人類
化學反應的速率
生物的演化與生命的依存
蒸汽機帶來的工業革命與社會革命
物質宇宙的宿命
熱的本質
歷史上 先以為是熱素，或流體
後來才知道不是（觀察鑽砲身）
溫度的定義與意義
溫度的巨觀 (操作型) 定義
溫標
攝氏
與華氏的轉換
TC = (5/9) (TF - 32)
Kelvin
TK = TC + 273.15
Kelvin 本身是單位，不必再講 "度" 或 "degree"
溫度的微觀 (統計上的) 定義
<KE> = 3/2 n k T ，故 T = 2/3 <KE> / (nk)
n 是分子數
k 是波玆曼常數
T 是 溫度
溫度就是平衡時的平均動能
熱力學第零定律
A 與 B 同溫、B 與 C 同溫，則 A 與 C 同溫。
我們為什麼需要這種看起來有點阿達的定律？答案：替我們使用溫度計來測量各種物體的溫度建立一個合理性。（就不會發生，量鐵與銅時溫度計讀數一樣，但材質上的不同造成記錄溫度時鐵的值要填高一寫。）
溫度的範圍
見課本有趣的整理
超低溫下的研究
蒸發冷卻技術（液氦沸點 4.2K）
超高溫下的研究
核融合反應器（電漿磁束縛，不使接觸爐壁）
粒子對撞所產生的瞬間溫度
溫度對物質的效應
脹縮
熱膨脹
熱脹冷縮是物質在不同溫度下的一個重要現象，參考教科書中舉了很多例子（其中鐵軌、溫控、假牙、噴射機身等）。
線膨脹
ΔL = L α ΔT
其中 α 是線膨脹係數，幾種表見參考書，注意冰的很大。
體膨脹
ΔV= V β ΔT
β= 3 α
作業：證明 β= 3 α
原因：ΔV = Vnew -V = (L+ΔL)3 - L3 =[ L(1+αΔT) ]3 - L3 ≈ 3 α L3 ΔT = βL3 ΔT = βVΔT
相變
一個與溫度很有關係，就是晶體在不同溫度時的相變。
從統計力學的角度看，溫度會放大熵（亂度）的效應。普通物理之熱力學與大二熱力學就少在 TdS 貢獻。
反應
化學反應
核反應
Bose condensation
超導 與 超流性
地表的溫度
不是靜態的 (有冰河期幾萬年的循環），以更長時間尺度而言，地表溫度也有過大變動（是什麼驅動了這樣的大變動？）
全球暖化的原因？
例題：地球升溫一度時海面因海水熱膨脹而導致的海水升高幅度
宇宙的溫度
背景溫度 2.7 K (1965 量到)
由電磁波頻譜測得
怎麼會這樣均勻？（請記得天空很大很遠）大霹靂，目前沒有其他更合理而有說服力的理由。
（宇宙膨脹是二十世紀重大發現）
宇宙膨脹怎知道？
(1) 恆星如何定遠近（視角差，或，火車上看遠物不動近物動的原理）
(2) 哈柏定律（Hubble's law）
紅位移程度大小與恆星遠近的關係式（來自越遠的星光，紅位移程度越大，呈線性）
經光柵分光後的光譜線，如下圖例
有名的 鈉雙黃線 (Double - D Lines) 由富朗豪斐 (Fraunhofer) 最早提出
公路上常用的鈉燈
不像聲音的都卜勒效應那樣，光並不需透過媒介傳播，那麼為什麼光會有紅位移？
光速對任何觀察者而言，光速是固定的，這是是狹義相對論的基本假設（很多實驗證實狹義相對論是對的，因此未來較可能是小幅修正，而非全面推翻）。由於光速固定，光源對觀察者有相對速度，因此只可能是波長變長（光源遠離中）或變短（光源逼近中）。
另一種說法或看法，空間變大了，光子被拉長（科學人 2011 物理專輯）。
黑體幅射（下圖是新數據）
量測值與理論上應有的曲線完全重合，一致性超高，代表其來源是理想黑體。詮釋：初期宇宙結構單純、極高溫但達平衡。是膨脹讓看起來的光譜變冷很多，但曲線的樣子仍仍是典型的黑體幅射。
我們將在近代物理單元裏作更多熱幅射的介紹
背景溫度的微小變化 (2001量到)
代表初期宇宙的不均勻性
藉此 (1) ：推測宇宙年齡（與其他結果一併使用）137 億年
藉此 (2) ：預測有暗物質與暗能量
熱
熱的定義
熱在機械上的等校性
焦耳實驗：熱功當量
一開始別人不相信他做得出來。使用超大溫度計（為獲精密讀取值）、成功關鍵是維持溫差小，一直持續做，（請注意上圖只是示意圖，真正的裝置相當精密，在倫敦的科學博物館）另有一個有名的持續不斷做的實驗是 "邁可森–莫利" 兩人量光速之以太效應的實驗。
作業：焦耳實驗的歷史回顧
熱就是能量
理想氣體的經驗公式
波以耳定律
定溫下
p1 V1 = p2 V2
查爾斯定律
蓋–路薩克定律
亞佛加厥定律
同溫同壓下
V / n = 常數
亞佛加厥數
NA = 6.022 x 10^23
理想氣體方程式
P V = n R T
前提假設是，只與容器壁碰撞（也就是分子無體積、之間也無交互作用力）。
