热究竟是什么？是物质还是运动？这是十八世纪科学界争论的问题之一。持“热质说”者认为，热是一种物质，燃烧现象的产生是因为自然界有燃素。先秦时期，人们崇尚“五行”观念。五行，即金、木、水、火、土，认为火也是自然万物之一。古人大胆地从五行观念中找寻摩擦生火的根据，发明钻木取火的方法。史籍记载，这个方法是由原始社会初期的燧人氏发明，故称“燧人氏钻木取火”。通过钻木取火，人们在春秋战国时期懂得了一条热学的基本规律：木与木相摩则燃。中国是世界上最早发现并利用高温燃料的国家，如开发与利用煤炭、石油、天然气，在历代典籍中的记载屡见不鲜。

人们首先从天气变化中观察到物态的变化，如水结冰，天寒；冰化水，天气转暖。物质有固态、液态和气态三种状态。温度改变能使这三种状态相互转换。1789年西方学者本杰明‧汤姆森提出“热是一种运动”，中国古时学者对“热”也有持运动说。在古代，对于物态变化最有研究的当属炼丹家。他们为了炼制长生不老药或点铁成金，终生隐居山林，将一些药物、矿物加热、锻烧、蒸煮、冷却，使其物态发生变化。最早的炼丹家之一葛洪曾说：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”其次，据《华阳国志》载，在战国末期，秦国的李冰为开凿都江堰，曾利用热胀冷缩原理打碎拦路巨石；甚至，东汉时，成都太守虞诩主持西汉水（嘉陵江上游）航运整修工程，也用了同样方法。

虽然古人观察到物态的变化，也可以感知冷、寒、凉、温、热、烫等温差概念，但很难再区分它们中哪一个更冷或更热。为了区分热程度，古人以水的递次沸腾现象来判定水温。明代屠龙说，烧水有三沸：“始如鱼目微有声，为一沸；缘边泉涌连珠，为二沸；奔涛溅沫，为三沸。”由现在的知识判断，一沸约75℃至80℃，二沸约85℃至90℃，三沸为l00℃。对热度的判断也体现在冶炼和烧陶过程中。工匠通过察颜观色判别温度高低，观察“火候”成为中国传统科学文化中的重要一环。

通过对热学的观察和积累，古人创造出许多关于热力的玩具，如走马灯、仙音烛等。走马灯又称“马骑灯”，当灯笼内点燃灯烛后，热气上升，剪纸随立轴旋转。从外表看，就成“车驰马骤、团团不休”。宋代的“仙音烛”与走马灯的发明相类似。烛火燃烧时，铁丝拨动轻小玲珑玩物，发出叮哨响声。烛火灭，就没有热气流推动叶轮旋轴，于是音响停止。