Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики.djvu), страница 12

При этом было установлено важное положение, согласно которому для разложения соединения на составные части необходимо затратить столько теплоты, сколько ее выделяется при образовании этого соединения из его составных частей. Не останавливаясь на других экспериментах Лавуазье и Лапласа в области тепловых явлений, как не имеющих непосредственного отношения к предыстории термодинамики, рассмотрим их точку зрения на природу теплоты. Совершенно естественно, что, изучая тепловые явления, они не могли оставить этот вопрос в стороне. И действительно, как в упоминавшихся выше работах, так и в ряде других («О действии теплорода на твердые тела», «О переходе твердых тел в жидкое состояние под действием теплорода») они довольно обстоятельно обсуждают сущность теплоты. В «Мемуаре о теплоте» говорится, что «тела содержат различное количество теплоты при одинаковых температурахь и что «имеется уже немало измерений геплоемкосги и теплосодержания Лаплас Пьер Симон (1749 †18) Французский математик и физик.

Родился в местечке Бомон в Нормандии. С 1785 г. член Парижской Академии наук. С 1776 г. профессор Парижской военной школы. Один из основателей знаменитых Нормальной и Политехнической школ. С 1790 г. директор Пала- ты мер и весов. В предысторив термодинамики остался как соавтор Лавуазье в проведении калориметрических исследований. Ему также принадлежат работы по теории капиллярности, введение адяабатической поправки в формулу скорости звука и вывод барометрической формулы 47 но все зти определения, хотя и весьма остроумны, основаны на гипотезах, которые требуется еще проверить большим количеством экспериментов» 119), Анализируя известные им тепловые явления, Лавуазье и Лаплас не высказываются определенно в пользу какой-либо из двух конкурирующих точек зрения на природу теплоты. «Возможно, что обе теории справедливы одновременно»,— замечают они.

Оба ученых считают, что теория теплорода имеет определенное эвристическое значение и объясняет многие факты удовлетворительно. Но наряду с этим они пытаются найти и более убедительное обоснование корпускулярной гипотезе. Они справедливо видят фундамент этой гипотезы в принципе сохранения живых сил, полагая, что «теплота есть живая сила, происходящая от неощутимых движений молекул газа». Говоря о работах Лавуазье, нельзя не отметить общую методологическую непоследовательность его точки зрения на флюидную концепцию вообще.

Последовательно шаг за шагом и при том весьма аргументированно опровергая теорию флогистона, Лавуазье не проявил такой последовательности в борьбе с теорией теплорода, и это несмотря на то, что многие аргументы против первой теории могли бы с успехом быть им использованы и против второй. В этом отношении мировоззрение Ломоносова, упорно изгонявшего «невесомые флюиды» как из физики, так и из химии, отличалось гораздо большей целостностью и последовательностью. Работы Лавуазье, составившие эпоху в химии, не прошли бесследно н для физики. Несмотря на «резко критическое отношение» к корпускулярной гипотезе, его борьба против теории флогистона вольно или невольно заставляла физиков задумываться над реальным смыслом тех гипотетических начал, которые продолжали господствовать в физике.

Философское, методологическое значение исследований великого французского химика в том, что он сделал следующий после Ломоносова решающий шаг на пути к разрушению всей метафизической концепции «невесомых флюидов». Какое влияние оказало крушение теории флогистона на теорию теплорода? Можно ли утверждать, что доказательство несостоятельности теории существования материального начала огня оказало существенное влияние на мировоззрение сторонников существования материального начала теплоты в том смысле, что заставило последних отказаться от теории теплорода? Подобного вывода мы сделать не можем. Последующее развитие учения о теплоте показало, что, хотя в общефилософском плане исследования Ломоносова и Лавуазье и положили начало крушению всей концепции «невесомых», тем не менее в этот период они не подорвали устоев теории теплорода.

Более того, можно согласиться с А. Я. Кипнисом, писавшим, что устранение флогистона привело «к очищению вещественной теории теплоты от аристотелевского представления о стихийном огне. В результате теория теплорода приобретает законченный вид и в известных рамках становится 48 удовлетворительной научной теорией, охватывающей большинство тепловых явлений, разумеется, взятых вне связи с другими формами движения» 123, с. 18]. Крушение теории теплорода произошло значительно позже, только в середине Х1Х в., в связи с открытием принципа эквивалентности теплоты и работы, хотя первые экспериментально обоснованные указания на несостоятельность этой теории появились гораздо раньше.

5 5. Экспериментальные исследования природы теплоты Опыты Румфорда и Дэви, их историческая оценка Одно из основных положений теории теплорода заключалось в утверждении, что теплород — несоздаваемое и неуничтожимое вещество и потому общее его количество в данном системе тел должно оставаться неизменным. В силу тех или иных причин он мог лишь перераспределяться между телами. В частности, это перераспределение происходило и прн трении тел, в результате чего они нагревались. Удовлетворительное объяснение этому явлению теория теплорода не находила. Объяснение же образования тепла при трении тем, что теплород «выжимается» из пор трущихся тел при их тесном контакте друг с другом, было весьма искусственным и неубедительным. Именно поэтому некоторым ученым казалось, что можно было ожидать, что несостоятельность теории теплорода обнаружится именна в этом пункте.

Правда, защитники вещественной теории теплоты могли бы дать и иное, казавшееся более правдоподобным, объяснение явлению образования тепла при трении. Это объяснение сводилось Румфорд Томпсон Бенджамин (1753 †!4) Американский физик, инженер и политический деятель. Родился в г. Вобарнс (штат Массачусетс). Хорошее домашнее образование привила ему любовь к точным наукам.

Некоторое время работал сельским учителем. С 1776 г. живет в Англии, выполняя государственные поручения н одновременно занимаясь зкспериментальной физикой. С 1784 г. живет в Баварии, находясь на военной службе и занимая ряд ответственных постов, в том числе пост военного министра. В Баварии получил титул графа Румфорда. С 1778 г. член Лондонского Королевского обшества. Один из организаторов Королевского института. В предыстории термодинамики остался как автор зкспериментальных исследований о природе теплоты. 4 я. М.

Г фер бы к тому, что трение каким-то образом перемещает теплород из окружающей среды в трущиеся тела, причем таким образом, что он переходит всегда от тела с менее высокой температурой к телу, температура которого выше. Возможны были и другие варианты объяснения указанного явления. В частности, можно было предположить, что трение изменяет свойства трущихся тел, вследствие чего теплоемкость их уменьшается. Тогда опять-таки при неизменном количестве теплорода в телах их температура будет повышаться. Искусственность всех подобных объяснений не могла не вызвать сомнений у всякого непредубежденного физика, а тем более у тех из них, кто был вообще противником теории теплорода. Отсюда ясно, что эксперименты, ставившие своей целью детальное изучение явления образования тепла прн трении, и проверка указанных выше (или же им подобных) объяснений могли быть решающими в судьбе теории теплорода.

Это обстоятельство хорошо понимал Румфорд, когда приступил к своим известным опытам в области тепловых явлений. Бенжамен Томсон, вошедший в историю науки под именем графа Румфорда, был выдающимся человеком своей эпохи. Широко образованный инженер, он был также блестящим организатором, политическим деятелем и в не меньшей мере великолепным ученым. Главная область его научных интересов — тепловые явления, изучению которых он отдавал свой досуг на протяжении многих лет. В своем сочинении «Исторический обзор различных экспериментов», которые автор проводил в разное время относительно теплоты, Румфорд пишет следующее: «Постановка и проведение опытов в области теплоты всегда было моим приятным занятием.

Уже с давних пор этот предмет овладел моим вниманием, с тех пор, как я семнадцатилетним юношей прочел превосходную книгу Бургаве об огне. В последующие годы, несмотря на то, что мои многочисленные обязанности отрывали меня от этого, я все же время от времени возвращался вновь к занимавшему меня вопросу... Зта многолетняя привычка помогла мне уяснить многое из того, что имело отношение к теплоте и ее действиям. И я страстно желал провести эксперименты, которые подтвердили бьг мои выводьш г'.