熱現象與熱運動
什麼是熱？
人類在原始時代就學會用火，接觸到了熱現象。關於熱是什麼的問題，很早就成為人們探討的對象，形成兩種截然相反的見解。
一種見解把熱看成是自然界的特殊物質。我國殷朝形成的“五行說”，把熱（火）看做和金、木、水、土一樣的東西，是構成宇宙萬物的物質元素。在古希臘產生的物質元素論中，也把熱（火）看做是一種獨立的物質元素，赫拉克利特認為，世界就是火。
另一種見解把熱看成是物質粒子運動的表現，我國古代樸素唯物主義思想家提出的“元氣論”，就認為熱（火）是物質元氣聚散變化的表現。在古希臘和古羅馬，也有一些學者，特別是原子論者，把冷熱看成是物質微粒（原子）在虛空中運動的一種表現。盧克萊修就曾經說過，運動可以使一切東西都變得很熱，甚至燃燒起來。
不過，在科學不發達的古代，這兩種見解都隻是直覺的猜測。
在漫長的中世紀，熱學幾乎毫無進展。直到17世紀以後，一些著名科學家根據摩擦生熱的現象，恢複了古人關於熱是物質粒子的特殊運動的猜測，比如，英國的培根就曾說過，熱是一種運動。法國的笛卡兒更把熱看成是物質粒子的一種旋轉運動。當時，牛頓、胡克、羅蒙諾索夫等人都相信和支持熱是運動的觀點。但是由於沒有充分可靠的實驗依據，這種正確的觀點還沒有形成係統的理論，更沒有贏得學術界的普遍承認。
到了18世紀，人們對熱的本質的認識，奇怪地走上了一條彎曲的道路，複活了古人把熱看成是特殊物質的錯誤猜測。英國的布拉克提出了係統的“熱質說”，又叫做“熱素說”。他認為熱是一種看不見、沒有重量的流質，叫做熱質。熱質可以滲透在一切物體之中，物體的冷熱取決於它所含熱質的多少。熱質可以從比較熱的物體流到比較冷的物體，就像水從高處流向低處一樣。自然界存在的熱質數量是一定的，它既不能創造，也不會消滅。
熱質說能夠順利地解釋許多人所共知的熱現象。比如，說物體受熱膨脹是熱質流入物體的結果，熱傳導是熱質的流動，對流是載有熱質的物質的流動，太陽光經過凸透鏡聚焦生熱是熱質集中的結果，等等。因此它壓倒了熱是運動的觀點，獲得了廣泛的承認。1789年，法國的拉瓦錫把熱列入他的化學元素表裏，用T表示，屬於氣體元素類，物理學中常用的熱量概念和它的單位卡路裏（簡稱卡），也是在熱質說的基礎上建立的。當時，熱量就表示熱質的多少。
熱質說取得勝利，成為熱學的正統理論後，仍舊不時受到一些新的實驗事實的衝擊。比如在冰熔解成水和水沸騰變成蒸汽的過程中，隻吸收熱量，溫度並不升高的事實，就向熱質說提出挑戰，按照熱質說，物質含的熱質越多，溫度應該越高。給冰加熱，就是把熱質注入到冰裏去，所以冰的溫度應該逐漸升高。然而冰熔解的時候，盡管每1千克冰吸收了80千卡熱，冰的溫度沒有升高，同樣，水沸騰的時候，每1千克水雖然吸收了539千卡的熱，水的溫度也沒有升高，冰或者水吸收的熱質跑到哪裏去了呢？
還是布拉克提出了一種“巧妙”的解釋，說這些熱質“束縛”到物質內部去了，或者說“潛伏”起來了。他把這部分熱質叫做“潛熱”。雖然這種解釋不能叫人滿意，但是也能搪塞過去。就這樣，熱質說在熱學中稱雄了近一百年。
熱質說究竟是不是真理呢？隻有科學實驗才能做出權威的判斷。
1798年，從美國移居歐洲的的科學家湯姆生，後來被封為倫福德伯爵，在用鑽頭鑽炮筒的時候看到，鑽頭、炮筒和鐵屑的溫度都升高了，而且產生的熱量和鑽磨量或多或少成反比。他發現，鈍鑽頭比銳利的鑽頭能夠給出更多的熱，但是切削反而少了。這和熱質說的觀點是矛盾的。根據熱質說，銳利的鑽頭應當更有效地磨削炮筒的金屬，放出更多的和金屬結合的熱質。倫福德還用一隻幾乎不能切削的鈍鑽頭，在2小時45分鍾裏使大約8千克的水達到了沸點。實驗使倫福德得到了“熱是由運動產生的，它決不是一種物質”的正確結論。
熱質說的維護者人多勢眾，對倫福德的發現進行了種種刁難和歪曲，譏笑他違反“常識”。他們說，鑽炮時候的熱是其他化學變化產生出來的。倫福德經過仔細檢查，沒有發現在鑽孔過程中有任何東西發生了化學變化。熱質說的維護者們又聲稱，熱是由於鑽頭把組成炮筒的金屬中的“潛熱”鑽出來了。倫福德又經過反複檢驗，沒有發現金屬發生了從液態到固態或者從氣態到液態的轉變。因此“鑽出了潛熱”的說法純屬胡扯。極力維護熱質說的人又說什麼這是由於金屬的比熱發生了變化。在激烈的唇槍舌劍中，雖然熱質說理屈詞窮，但仍不甘失敗，最後宣稱熱是由“外麵的熱質跑進來的”，千方百計把新發現納入自己的框框。