Куди подівся теплород
Лід - вірний союзник дослідників теплоти
Завдяки відкриттям Коперника. Кеплера. Галілея. Ньютона були встановлені основні закони руху небесних і земних тіл. Перші поверхи величної будівлі класичної механіки були побудовані вже в XVII - XVIII століттях.
Якщо ж ми звернемося до зовні більш простому, повсякденно і постійно супроводжує наше життя виду руху - переходу тепла від одного тіла до іншого і переміщенню теплових потоків в просторі, то тут аж до середини XIX століття панували неправильні погляди. Майже всі вчені вірили в існування «теплорода». міфічного речовини - носія теплоти. Теплород йде з тіла - воно остигає, теплород з'єднується з тілом - воно нагрівається.
Хоча, звичайно, перебували прозорливі уми, що пояснювали теплові явища зовсім по-іншому.
У 1738 році в Страсбурзі виходить праця Данила Бернуллі «Гідродинаміка»; там можна було прочитати такі слова: «... всюди, де зростає внутрішнє рух частинок, теплота підвищується».
Передбачаючи уявлення, що існують в сучасній науці, Ломоносов фактично вводить поняття абсолютного нуля температур - «найбільшою і краю холоду», коли повністю припиняється «внутрішнє обертальний рух пов'язаної матерії», що породжує теплоту. Рух невидимих частинок викликає поява тепла, а ніякий не теплород, існування якого, як каже Ломоносов, «... суперечить перш за все досвіду, а потім здоровому глузду».
Крах теорії теплорода, як і передбачав Ломоносов, почалося з досвіду. Досвіду з негативним результатом. Як говориться при обгрунтуванні математичних висновків - за допомогою докази від протилежного ...
Всі досліди, що послідували за цим цікавим спостереженням, були зроблені Румфорда в тих же польових (так і хочеться сказати - бойових) умовах арсеналу ...
В гарматний ствол вводилося по черзі два свердла - гостре і тупе. За допомогою коней, які бігали по колу, важкі свердла оберталися всередині стовбура зі швидкістю близько 32 обертів на хвилину. Температура стовбура гармати піднімалася до 70 ° С дуже швидко, причому тупе свердло, яке виділяло, за загальноприйнятими тоді уявленням, менше теплорода, нагрівало стовбур більше, ніж гостре.
Прихильники існування теплорода, звичайно, могли б сказати, що в будь-якому випадку теплород надходив в стовбур з повітря, і Румфорд, розуміючи це, поміщає стовбур і свердла в величезний ящик з водою.
Через два з половиною години, обертаючи тупе свердло безперервно всередині стовбура за допомогою приводних ременів, Румфорд довів воду до кипіння.
«Здивування оточуючих, - писав він потім у своїй статті, - побачили, що така маса води закипає без вогню, було неймовірним».
Знаменитий фізик і хімік Гемфрі Деві не міг залишитися осторонь від суперечок про теплорода. Експеримент Деві був простий і дотепний: він спробував обертати в різні боки притиснуті один до одного два бруска ... з льоду. Через хвилину майже весь лід перетворився в воду під дією тепла, що виділився при безперервному обертанні!
Деві, так само як і раніше Румфорд, вирішив відвести підозру в тому, що під час досвіду теплород повітря брав участь в таненні льоду. Деві помістив свою маленьку установку під ковпак, з якого викачав повітря. Шматки льоду оберталися під ковпаком і терлися один об одного за допомогою годинникового механізму. На притиснутих поверхнях крижаних зразків і під ковпаком швидко стала виступати вода.
Експерименти Румфорда і Деві підготували грунт для створення істинно наукових уявлень про природу теплоти, про теплові явища в навколишньому світі. Це сталося, коли в науку прийшов дослідник, який зумів побачити крізь частокіл розрізнених дослідів і спостережень за рухами теплових потоків глибокі загальні закономірності.
Ще давньогрецький філософ Платон говорив: «Кінь побачити всякий дурень зуміє, а от побачити кінських - талант, який дається небагатьом».
Створити загальну теорію з одиничних фактів, закласти основи галузі фізики, що отримала згодом назву «термодинаміка», зумів молодий французький вчений Сади Карно.