Чому була прийнята теорія калорій, хоча було помічено, що тепло, спричинене тертям
Чому калорійну теорію тепла, здається, серйозно заперечували лише після того, як граф Рамфорд провів експерименти з гарматним бурінням? Звичайно, було багато повсякденних прикладів до того, як тепла створювалося тертям, наприклад, розпилювання пили, різання дерева, утеплення деревини під час шліфування, заточування леза на камені або просто натирання двох палиць для початку Вогонь. Просто ніхто до Румфорда не задавав очевидного питання - звідки в цих випадках вміст калорій?
відповісти
Існувало дві різні теорії щодо теплової рідини. Більш ранній, флогістон, був введений Шталем у 1703 р. (Імовірно, у 1667 р. Бехером, який називав його Терра Пінгвіс), а пізніший, калорійний, Лавуазьє у 1780-х роках. Теорія мала успіх у поясненні різних типів фізичних та хімічних явищ, а саме теплообміну, горіння, прихованого тепла при фазових переходах та декальцифікації (утворення металів). Наприклад, при декальцинації додавання флогістону в "землі" (руди) пояснювало їх набуття металевих властивостей. Це не повинно дивувати. Сучасні теорії ефективно відтворюють теорії флогістону/калорій (подібно до ефективних "частинок", таких як фонони) для більшості явищ, які вони використовували для пояснення.
Механічна теорія розглядалася як альтернатива (наприклад, запропонована Беконом, Бойлом, Гуком, Локком і Кавендішем, як пізніше визнає Румфорд), але розглядалася як нижча, якщо не виключена. Роботи Чорного щодо прихованого та специфічного нагрівання в 1757-1764 рр. Та Уілкеса в 1772 р. Вважалися вирішальними для того, щоб зробити флогістон кращим за нього. Важко було механічно пояснити, куди прямує приховане тепло, чому теплоємність не пропорційна щільності або як відбувалися фазові переходи. Шварц, проте, звичайно, все пояснив, приховане тепло обумовлене здатністю флогістону хімічно поєднуватися з речовиною, а газоподібний стан являв собою розчин рідини у флогістоні. Стандартним поясненням тепла, що створюється тертям, було те, що напруга стирання поверхонь разом змушувала флогістон витіснятися між атомами і діяти як тепло. Див. Розділ «Хімічна революція» у книзі Фрідмана .
Ревізія Лавуазьє стосувалася наслідків додавання маси до згоряння (згоряння), яку він зміг виміряти, що суперечило флогістонічному погляду на горіння: за Шталь, флогістон витікав із речовини, тоді як за Лавуазьє додавали кисень. Проте теорія оксигенації Лавуазьє все ще вимагала теплової рідини, яку він перейменовав на Калорії, а також була необхідна для підтримки теорії прихованого тепла чорних. У примітках до нарису Кірвана про флогістон (1784) Лавуазьє пише:
"Якщо метал нагрівається до певної температури і якщо його частинки відокремлюються теплом на певній відстані одна від одної і їх притягання одна до одної досить зменшується, він стає здатним розкладати життєво важливе повітря, з якого він бере повітря. " Основа, а саме кисень, і встановлює інший принцип, а саме вміст калорій, на свободі. в основному і майже повністю з цієї речовини розчиняються вміст калорій і світло ".
Слабкою стороною теорії було те, що тепло, що виділяється, буде підкорятися закону збереження матеріалу і не буде зростати пропорційно механічній роботі, як передбачає механічна теорія. У 1798 році Рамфорд намагався показати, що згідно з теорією калорійність, в його експериментах з подрібненням, щоб видовбати дула гармат, кількість калорій була б практично необмеженою. Але сучасні вчені (наприклад, Далтон, Леслі та Генрі) його не вважали достовірним, мотиви його були не зовсім науковими, твердження про "необмежену" пропозицію були перебільшені, і відтворюваність результатів виявилася сумнівною. Крім того, було відомо, що електроенергія генерується тертям, і на той час її статус рідини був безперечним. Таким чином, Карно все ще працював у межах теорії калорій у своєму дослідженні парових машин у 1820-х роках, особливо використовуючи аналогію калорійного водяного колеса.
Впровадження хвильової оптики в 1820-х роках стало другим ударом. Пояснити променеве тепло, як частинки калорій, що протікають через космос, стало важче. Точніше, досліди Джоуля над механічним еквівалентом тепла спочатку були холодними в 1842 році. Лише після того, як Томсон дізнався про Закон енергозбереження 1841 року Майєра і звернув більше уваги на експерименти Джоуля в 1847 році, і після того, як Клавзій механічно переосмислив теорію Карно в 1850 році, у 1850-х рр. Все замінило теорію калорій. Див. Тему Фаулера: Теплова теорія: підйом і падіння теорії калорій .
Теорія калорій мала пояснення тепла, яке утворюється тертям. Вміст калорій повинен зберігатися в кожному предметі. Одна з теорій (я не знаю, чи єдина) полягала в тому, що тертя створювало деяку напругу в тілах, і це призводило до вивільнення деяких калорій, що зберігаються в тілах. Оскільки теорія калорій припускає, що загальна кількість у Всесвіті певною мірою зберігається, висновок про те, що нагрівання тертям діє лише до тих пір, поки не збережуться всі накопичені калорії. Рамфорд стверджував, що це може тривати дуже довго і неодноразово без помітного виснаження калорій. Однак його спостереження не призвели до негайного відхилення теорії калорій. Напевно, хтось намагався це якось пояснити.