煉鐵爐礦石與木炭一起放入爐中點火後熔煉，利用自然氣流與什麼供應氧氣?
人力風箱
太古宙結束於25億年前的大氧化事件。最初的細胞相信全是異養生物，使用周圍的有機分子來作為原料與能量來源，但食物供應漸漸減少，部份細胞進化出新的生存戰略。與其依靠逐漸減少的自由存在的有機分子，這些細胞選擇了太陽光作為能量來源。這個轉變的時間難以確測，但大約為假設時鐘的上午8時，與現在的光合作用相類的功能在此刻可能已發展出來了。這使得太陽的能量不只被自營生物採用，而異養生物亦能攝取太陽能量。光合作用使用含量豐富的二氧化碳與水作為原料，配以太能光的能量，產生了富能量的有機分子。此外，光合作用過程亦生成了氧氣。最初其在海洋裡與石灰岩、鐵和其他礦物質結合，但當所有可利用的礦物皆已與其結合，氧氣開始冒出水面在大氣層裡積聚。雖然每一個細胞只會產生少量氧氣，但積少成多，經過長時間，大量細胞的新陳代謝作用慢慢地使地球大氣層變為現在的狀態。這就是地球的第三道大氣層。部份氧氣變為臭氧，並在大氣層上方凝聚，就是現在的臭氧層。
冶金學屬於材料科學，是研究從礦石中提取金屬，並用各種加工方法製成具有一定性能的金屬材料的學科。冶金學也研究金屬、金屬互化物或其混合物的物理及化學特性。冶金學也是一門金屬的技術，有關金屬製造的科學，也和金屬零件的工程特性有關。金屬的製造包括從礦石中提煉金屬，以及金屬混合物以製造合金。冶金學和金屬加工的工藝不同，不過金屬加工和冶金學有關，正如隨著技術的發展，醫學和醫學科學有關一樣。冶金學可以分為鋼鐵冶金學及非鐵金屬冶金學。鋼鐵冶金學是有關鐵的合金及其製造，而非鐵金屬冶金學是以不含鐵的合金及其製造為主，世界上的金屬生產中，鐵、鈷、鎳及其有關合金的黑色金屬佔了95%。史前時代已能冶煉並使用青銅、銅、金、銀、鐵、鉛、錫等金屬。最早冶煉的金屬應該是在自然界以元素態存在的金，一個舊石器時代末期的西班牙洞穴時有發現少量的元素態金，時間約在西元前40,000年。而銀、銅、錫及隕鐵也會以自然金屬存在，配合早期文化中的金屬加工即可使用。西元前三千年埃及的武器即以隕鐵製成，當時譽為天上來的匕首。像錫、鉛及銅等金屬，只要將礦石加熱即可得到其金屬，這種冶煉方式稱為熔煉。最早用熔煉方式冶煉金屬的證據是西元前五千年至六千年之間，在塞爾維亞馬伊丹佩克的考古遺址中找到。到目前為止，最早的銅熔煉是在巴爾幹半島的Belovode，發現一個西元前5500年溫查文明的銅斧。其他早期熔煉金屬的文明約在西元前三千年，在葡萄牙的Palmela、西班牙的Los Millares、英國的巨石陣。不過如同其他史前的研究一樣，因為仍可能有新的發現，可能還會有更早期的證據出現。
溫度出現在各種自然科學的領域中，包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中，二物體的熱平衡是由其溫度而決定，溫度也會造成固體的熱漲冷縮，溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中，岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一，在化學中，溫度會影響反應速率及化學平衡。大氣層中氣體的溫度是氣溫，是氣象學常用名詞。它直接受日射所影響：日射越多，氣溫越高。溫度也會影響生物體內許多的反應，恆溫動物會調節自身體溫，若體溫升高即為發燒，是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱，但感受到的溫度受風寒效應影響，因此也會和周圍風速有關。
鐵的冶煉要比銅或錫要困難很多，冶煉方式可能是西臺人在西元前1200年發明的，開始了鐵器時代，鐵的冶煉及加工的秘密是非利士人成功的秘訣之一。許多不同的文化及文明也有煉鐵的技術，像是古代及中古時中東及近東的王國、古伊朗、古埃及、古努比亞、安那托利亞、古諾克、迦太基、古歐洲的希臘及羅馬、中古時期的歐洲、中國、印度、日本等地。許多冶金學的應用、實務及工具都是古中國發明的，例如高爐、鑄鐵、水力杵錘以及雙作用活塞風箱。歐洲約西元前一千年開始製鐵。最早使用的煉鐵爐為空氣式爐或用土石堆砌的熔鐵爐、鍛鐵爐。將洗淨的礦石與木炭一起放入爐中點火熔煉，利用自然氣流或人力風箱供應氧氣，爐裡產生一氧化碳將鐵礦還原成鐵，所得之產品再以人力捶打除去殘渣。後來利用水車帶動風箱，氧氣供給量增加，所以爐身與爐的截面積也可以加高，可裝入更多礦石及木炭，得到更大的鐵碇，由於超過人力捶打加工的限度，也以水力取代人力。由此鍛鐵爐慢慢發展成高爐。隨著高爐的增加，木炭便發生短缺的現象，即開始嘗試以煤取代木炭，至十八世紀中，英國人成功將煤炭煉成焦炭，此後爐溫增加而使產量增加。蒸氣機出現後，被用來驅動鼓風機，使鼓風量增大而使爐溫上升，產量也大幅增加。十六世紀時格奧爾格·阿格里科拉的論礦冶描述了當時高度發展的採礦、金屬提取及冶金學等知識，被譽為冶金學之父。