Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

С 180! г. профессор Лондонского Королевского института. С 1811 г. и до конца жизни— врач в больнице Св. Георгия в Лондоне. С 1818 г. одновременно секретарь Бюро долгот, в котором занимался изданием «Мореходного календаря». Юнг являлся разносторонним ученым, он автор многих работ в области физики, химии, медицины, техники. В предыстории термодинамики остался как последователь взгляда на теплоту как форму движения, а также автор работ, способствовавших становлению закона сохранения энергии в ранний период его развития, Более определенно в пользу волновой теории теплоты Юнг высказывается в своих «Лекциях по естественной философии» (1807): «Если теплота не субстанция, то она должна быть качеством; и зто качество может быть только движением.

Еще Ньютон высказал мнение, что сущность теплоты состоит в мгновенных колебательных движениях частичек тел и что несомненно ето движение передается через вакуум посредством волн упругой среды. Это движение имеет также отношение и к явлениям света. Если считать зти аргументы справедливыми е отноиынии волновой теории света, то тем более они будут справедлиеьь в отношении теплоты,, Свет и теплота состоят из совершенно одинаковых колебаний, отличающихся друг от друга тем, что тепловые колебания медленнее световых, доводы в пользу волновой теории теплоты даже сильнее доводов в пользу волновой теории света [87, т. 1, р. 28!1.

Таким образом, Юнг оказался проницательнее многих своих современников, признав безоговорочно корпускулярную теорию теплоты. Свою точку зрения он подкреплял ссылкой на успехи волновой теории и эксперименты в области теплового излучения; в частности, открытия Гершеля и Риттера он рассматривал как очень веский аргумент в пользу корпускулярной гипотезы теплоты. Точку зрения Юнга разделяли Дмпер, Румфорд, Дэви и ряд других физиков. Таким образом, в начале Х1Х в.

в области учения о теплоте физика оказалась на распутье: господство теории теплорода было поколеблено, ряд убедительных фактов определенно свидетельствовал против вещественности теплоты, но конкурирующая с ней корпускулярная гипотеза не была еще настолько убедительной, чтобы ее можно было безоговорочно признать в качестве единственно верной точки зрения на сущность теплоты.

Вследствие этого, а также и потому, что от старого и привычного способа мышления было довольно трудно отказаться, в последующие годы физики сделали выбор в пользу теории теплорода, продолжая по-прежнему рассматривать теплоту как флюид кэщ лепет!з». Вопрос о том, что же все-таки такое теплота — материальная субстанция или род движения, по-прежнему оставался открытым.

Необходимы были новые эсперименты и исследования, которые дали бы окончательный перевес в пользу одной из двух концепций. В первые десятилетия Х1Х в. интерес к изучению тепловых явлений явно возрос. Одной из причин этого был, естественно, чисто академический интерес к вопросу о природе теплоты, о чем говорилось выше. Но была и другая сторона повышенного интереэа к этим вопросам.

Открытие взаимосвязи между теплотой и механической работой, ее практическое применение в тепловых машинах стимулировало более глубокое проникновение в суще- ы См. монографию: Ц!ос й А., О ! БЬа го Р. ЧЬосваз т'оипн па!ига! РЫ!озорЬет. СавтЬт!Йяе, 1954. я.

М. Гельфео 85 ство тепловых процессов; возросло количество исследований, имеющих чисто практическую направленность, связанных с изучением свойств газов, паров, процесса теплопередачи и т. п. Все это привело к тому, что в рассматриваемый период были проведены исследования тепловых явлений, подготовившие почву, на которой в середине Х1Х в, на смену теории теплорода пришла механическая теория теплоты, основу которой составило представление о теплоте как роде движения.

Г Л А В А ПЕ ЗКСПЕРИМЕНТАЛЪНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ЯВЛЕНИИ В ПЕРВОИ ПОЛОВИНЕ Х!Х В. 5 6. Экспериментальные исследования Общие замечания ХЧП1 в. в истории учения о тепловых явлениях прошел главным образом в дискуссиях о природе теплоты. Многочисленные работы последователей двух конкурирующих точек зрения носили в основном качественный характер. Количественные исследования в этой области физики, так же как и в других ее областях, по существу, еще только намечались. И все же в учении о теплоте дело обстояло лучше, чем, скажем, в учении об электричестве и магнетизме, а тем более в оптике, т.

е. в тех разделах физической науки, которые в рассматриваемую эпоху развивались параллельно с учением о теплоте. Термометр и калориметр, разграничение понятий о температуре и количестве теплоты, четко определенное понятие теплоемкости — все это создавало определенную базу для проведения экспериментов с целью получения достаточно надежных количественных выводов. Полученные результаты, в свою очередь, можно было использовать для проверки существующих теоретических концепций относительно природы теплоты.

Рассматриваемый отрезок времени — первая половина Х1Х в. — является чрезвычайно важным в предыстории термодинамики, поскольку именно в этот период экспериментальные и теоретические исследования, проведенные как в области тепловых явлений, так и в области электричества, магнетизма, химических явлений, непосредственно подготовили почву, на которой были сформулированы основные термодинамические законы— закон сохранения и превращения энергии и второе начало термодинамики. В области тепловых явлений все исследования группировались главным образом вокруг трех основных проблем.

П е р в а я г р у п п а исследований, наиболее важная в плане термодинамическом, охватывала большой круг вопросов, связанных с открытием и изучением тепловых свойств газов и возникающих в них тепловых эффектов, сопровождающих расширение 66 или сжатие. Исследования эти касались определения коэффициента объемного расширения газов и паров, а также их удельных теплоемкостей. Все эти исследования имели самое прямое отношение к попыткам вычисления механического эквивалента теплоты, а следовательно, и к установлению закона сохранения и превращения энергии.

Указанная группа исследований проводилась главным образом блестящей плеядой французских физиков, среди которых были Гей-Люссак, Пуассон, Дюлонг, Клеман н ряд других. Именно им термодинамика обязана открытием важнейших закономерностей в газах, имевших непреходящее значение. Правда, поскольку названные ученые были сторонниками теории теплорода, то они сами не могли понять в полной мере важность того, что было ими сделано для науки о теплоте. Полное понимание важности и физического смысла их открытий пришло только после установления закона сохранения энергии. В дальнейшем газы явились теми простейшими объектами, на которых были проверены основные выводы классической термодинамики. В т о р а я г р у п п а исследований также имела непосредственное отношение к установлению закона сохранения энергии, Она касалась тех открытий, с помощью которых была установлена взаимосвязь между теплотой и электрическими явлениями, а также явлениями химическими.

Этот круг исследований подготовил твердую почву, на которой стало возможно распространение принципа «живых сил» на немеханические явления. Большое научное и методологическое значение этих работ не подлежит сомнению. Начатые еще Амонтоном, а затем Рихманом, Румфордом и некоторыми другими исследователями работы по изучению процесса теплообмена между телами были продолжены в первой половине Х1Х в.

Они составили т р е т ь ю г р у п п у исследований, которые охватывали явление теплового излучения и теплопроводность твердых тел. Несмотря на то что указанная группа исследований стоит несколько в стороне от главной линии развития термодинамики в период предыстории, тем не менее полученные здесь результаты в дальнейшем оказались тесно связанными и с термодинамическими закономерностями. Это видно на примере рассмотренных в конце предыдущей главы работ в области теплового излучения, которые во многом способствовали выяснению сущности теплоты. Другим примером может служить установленный экспериментально Дюлонгом и Пти известный закон о теплоемкости твердого тела.

Закон этот сыграл большую роль в развитии термохимии, атомистики и вообще всей молекулярно-кинетической теории в целом. В области же теплового излучения в рассматриваемый период были проведены важные экспериментальные исследования процессов лучеиспускания и лучепоглощения, которые подготовили почву для открытия Кирхгофом одного из основных законов теории теплового излучения.

5* 67 Мы здесь не указываем исключительно важных исследований С. Карно и Клапейрона, связанных с установлением второго начала термодинамики. Им будет посвящена следующая глава настоящей работы. Рассмотрим теперь на конкретном материале, что было сделано физиками в каждой из указанных групп исследований. Изучение теплового расширения газов В области изучения физических свойств газов, имеющих отношение к проблемам теплоты, ученые не продвинулись достаточно далеко.

Характеристики

Список файлов книги