WikiDer > Экспериментальное исследование источника тепла, возбуждаемого трением

An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction
Термодинамика
Тепловой двигатель Карно 2.svg
Бенджамин Томпсон

"Экспериментальное исследование источника тепла, возбуждаемого трением"(1798 г.), которая была опубликована в Философские труды Королевского общества,[1] это научная бумага к Бенджамин Томпсон, граф Рамфорд это бросило серьезный вызов устоявшимся теориям тепла и в начале XIX века революция в термодинамика.

Фон

Основная статья: Теория калорийности

Рамфорд был противником теория калорий тепла, которое удерживало это тепло, было жидкостью, которую нельзя было ни создать, ни разрушить. Он далее развил точку зрения, что все газы и жидкости были абсолютно непроводники тепла. Его взгляды расходились с общепринятой наукой того времени, и последняя теория особенно подвергалась критике со стороны Джон Далтон[2] и Джон Лесли.[3]

Рамфорд находился под сильным влиянием аргумент от дизайна[4] и вполне вероятно, что он хотел предоставить воде привилегированный и провиденциальный статус в регулировании человеческой жизни.[5]

Хотя Рамфорд ассоциировал тепло с движение, нет никаких доказательств того, что он совершал кинетическая теория или принцип vis viva.

В своей статье 1798 года Рамфорд признал, что у него были предшественники в представлении о тепле как о форме движения.[6] Эти предшественники включали Френсис Бэкон,[7] Роберт Бойл,[8] Роберт Гук,[9] Джон Локк,[10] и Генри Кавендиш.[11]

Эксперименты

Рамфорд заметил фрикционный тепло, генерируемое скучный пушка на арсенал в Мюнхен. Рамфорд погрузил ствол пушки в воды и приспособлен для специально затупленного расточного инструмента. Он показал, что вода может быть вареный в течение примерно двух с половиной часов и что запас тепла от трения был, по-видимому, неисчерпаем. Рамфорд подтвердил, что никаких физических изменений в материале пушки не произошло, сравнив удельные плавки обработанного материала и оставшегося материала были такими же.

Рамфорд также утверждал, что кажущееся неопределенным генерирование тепла несовместимо с теорией теплоты. Он утверждал, что единственное, что сообщалось стволу, - это движение.

Рамфорд не предпринимал попыток количественно оценить выделяемое тепло или измерить механический эквивалент тепла.

Прием

Аппарат Джоуля для измерения механический эквивалент тепла.

Наиболее авторитетные ученые, такие как Уильям Генри,[12] а также Томас Томсон, считал, что в теории калорийности достаточно неопределенности, чтобы ее можно было адаптировать с учетом новых результатов. К тому времени он определенно доказал свою надежность и гибкость. Кроме того, Томсон,[13] Йенс Якоб Берцелиус, и Антуан Сезар Беккерель заметил, что электричество может бесконечно порождаться трением. Ни один образованный ученый того времени не желал утверждать, что электричество не является жидкостью.

В конце концов, заявление Рамфорда о «неисчерпаемом» источнике тепла было безрассудным. экстраполяция из исследования. Чарльз Халдат высказал проницательную критику воспроизводимость результатов Рамфорда[14] и можно рассматривать весь эксперимент как несколько тенденциозный.[15]

Однако эксперимент вдохновил на работу Джеймс Прескотт Джоуль в 1840-х гг. Более точные измерения Джоуля сыграли решающую роль в установлении кинетической теории за счет калорийности.

Примечания

  1. ^ Бенджамин граф Рамфорд (1798) «Вопрос об источнике тепла, возбуждаемого трением», Философские труды Лондонского королевского общества, 88 : 80–102. Дои:10.1098 / рстл.1798.0006
  2. ^ Кардуэлл (1971) п.99
  3. ^ Лесли, Дж. (1804 г.). Экспериментальное исследование природы и распространения тепла. Лондон.
  4. ^ Рамфорд (1804 г.) "Исследование о природе тепла и способах его передачи" Философские труды Королевского общества п.77
  5. ^ Кардуэлл (1971) pp99-100
  6. ^ С п. 100 статьи Рамфорда 1798 года: «Прежде чем я закончу эту статью, я прошу разрешения заметить, что, хотя, рассматривая предмет, который я пытался исследовать, я не упомянул имена тех, кто прошел через то же самое. передо мной, ни об успехе их трудов; это упущение было не из-за недостатка уважения к моим предшественникам, а просто для того, чтобы избежать многословия и иметь большую свободу следовать, без перерыва, естественному ходу мои собственные идеи ".
  7. ^ В его Novum Organum (1620), Фрэнсис Бэкон заключает, что тепло - это движение частиц, составляющих материю. У Фрэнсиса Бэкона, Novum Organum (Лондон, Англия: Уильям Пикеринг, 1850 г.), из стр. 164: «… Тепло кажется движением». С п. 165: "… Сама суть Жара, или Существенное Я Жара - это движение и ничего больше… » С п. 168: «… Тепло - это не равномерное расширяющееся движение всего тела, но мелких частиц тела;…»
  8. ^ «О механическом происхождении тепла и холода» в: Роберт Бойль, Эксперименты, заметки и т. Д. О механическом происхождении или производстве различных особых качеств: … (Лондон, Англия: Э. Флешер (печатник), 1675). В заключение эксперимента VI Бойль отмечает, что если гвоздь полностью вбивается в кусок дерева, то дальнейшие удары молотком заставляют его нагреваться, поскольку сила молотка преобразуется в беспорядочное движение атомов гвоздя. Со стр. 61-62: «… Импульс, данный ударом, будучи не в состоянии ни забить гвоздь дальше, ни разрушить его внутреннюю часть [то есть целостность, целостность], должен быть израсходован на создание различных неистовых и кишечных волнений частей между собой и в таком то, что мы ранее наблюдали в природе тепла ".
  9. ^ «Лекции света» (май 1681 г.) в: Роберт Гук с Р. Уоллером, изд., Посмертные произведения Роберта Гука … (Лондон, Англия: Сэмюэл Смит и Бенджамин Уолфорд, 1705 г.). Со страницы 116: «Тепло, как я позже докажу, есть не что иное, как внутреннее движение частиц тела; и чем горячее тело, тем сильнее движутся частицы ...»
  10. ^ Где-то в период с 1698 по 1704 год Джон Локк написал свою книгу. Элементы естественной философии, которая была впервые опубликована в 1720 году: John Locke with Pierre Des Maizeaux, ed., Собрание нескольких произведений мистера Джона Локка, никогда ранее не напечатанных или не сохранившихся в его произведениях (Лондон, Англия: Р. Франклин, 1720). С п. 224: "Высокая температура, это очень быстрое возбуждение неощутимых частей объекта, которое вызывает в нас то ощущение, от которого мы называем объект горячей: Итак, что в нашем ощущении является теплом, в объекте нет ничего, кроме движения. Это, кстати, является причиной образования тепла: ведь мы видим, что трение медным гвоздем о доску делает ее очень горячей; и оси телег и экипажей часто горячие, а иногда до такой степени, что они поджигаются от трения о них ступицей колеса ".
  11. ^ Генри Кавендиш (1783 г.) «Наблюдения за экспериментами мистера Хатчинса по определению степени холода, при которой замерзает ртуть», Философские труды Лондонского королевского общества, 73 : 303-328. Продолжение сноски на стр. 313: «… Я думаю, что мнение сэра Исаака Ньютона, что тепло заключается во внутреннем движении частиц тел, наиболее вероятно…»
  12. ^ Генри, Уильям (1802). «Обзор некоторых экспериментов, которые должны были опровергнуть материальность тепла». Манчестерские мемуары (V): 603.
  13. ^ Томсон, Т. «Калорийность», добавка по химии, Британская энциклопедия, 3-е изд.
  14. ^ Халдат, C.N.A (1810) "Запросы относительно тепла, производимого трением", Journal de Physique lxv, п.213
  15. ^ Кардуэлл (1971) п.102

Библиография

  • Cardwell, D.S.L. (1971). От Ватта до Клаузиуса: расцвет термодинамики в раннюю индустриальную эпоху. Хайнеманн: Лондон. ISBN 0-435-54150-1.