Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Вследствие своей простоты и наглядности теория теплорода получила большое распространение среди физиков и казалась весьма убедительной при объяснении различных теплофнзических явлений. Неудивительно поэтому, что почти полтора века она безраздельно господствовала в науке. Вот оценка теории теплорода, данная Энгельсом; «В течение почти двух столетий теплота рассматривалась не как форма движения обыкновенной материи, а как особая таинственная материя; только механическая теория теплоты осуществила здесь необходимое перевертывание. Тем не менее физика, в которой царила теория теплорода, открыла ряд в высшей степени важных законов теплоты. В особенности Фурье и Сади Карно расчистнлп здесь путь для правильной теории, которой оставалось только перевернуть открытые ее предшественницей законы н перевести их на свой собственный язык» 11, с.
31 — 32). Вместе с тем Энгельс указывает и на то, что в силу своей ложной основной посылки теория теплорода не давала возможности довести до конца разработку того илн иного вопроса: так, говоря о исследовании Сади Карно, он писал, что Карно ...«добрался почти до сути дела; полностью разобраться в вопросе ему помешал не недостаток фактического материала, а исключительно только предвзятая ложная теория..., которая была навязана физикам не какой-нибудь злокозненной философией, а придумана нми самими при помощи их собственного натуралистического способа мышления, столь якобы превосходящего метафизически-философствующий способ мышления» [1, с.
90] . О полонсительном вкладе теории теплорода в науку писали и некоторые физики. Так, английский ученый Г. Каллендер в своем докладе «Представление о теплороде в термодинамике» '" 11912) говорил: «Воображаемььй антагонизм между обеими теориями (теорией теплородз и молекулярно-кинетической.— Я. Г.) не имеет под собой реальной почоы. Эти две теории скорее следует рассматривать как два различных способа описания тех же явлений. Ни один из них не является исчерпывамьцим без другого». Переходя конкретно к характеристике теории теплорода, Каллендер отмечал: «Простого представления о теплороде кпк об измеримом количестве чего-то было достаточно для многих целей; зто представление в руках Лапласа и дру- '" В сбл Новые идеи и физике.
Спб., 1913, № 6, с. 125. 102 гих привело к верны.ч результатам при определении отношенил теплоемкостей газов (при постоянном объеме и посголнном давлении), для идиабпти«еского расширения газов и для других фундаментальных вопросовг но все же многие вопросы, касаюизиеся взаимоотносиения л»ежду теплотою и работой оставались темными».
Как стало ясно в дальнейшем, особенно большое значение имели исследования адиабатического процесса в газах. Именно эти исследования вплотную подвели ученых к открытию принципа эквивалентности теплоты и работы. Единственно, чего не хватало физикам, открывшим и изучившим адиабатические явления, так это понимания физической сущности этих явлений: «Не было понято, почему в опыте Дарвина изменение объема газа сопровождается изменением температуры, а в опыте Гей-Люссака — нет.
Не было понято, почему в опыте Румфорда пушки нагревались больше при холостом выстреле, чем прн.выстреле ядром. История покажет, что только этого понимания и недоставало для открытия одного из основных законов термодинамики — псрвого начала.
В сороковых годах Х1Х в. станет ясно, что отнрытне этого закона могло произойти в любое время после 1823 г. Уравнение состояния газа было установлено. Гей-Люссак провел свой опыт. Деларош и Берар измерили теплеем» кость воздуха при постоянном давлении. Пуассон вывел уравнение для отношения ср)ст. Дезорм и Клеман провели свой опыт. Лаплас правильно объяснил опыт Дезорма и Клемана.
Вычисление ср)ст по уравнению Пуассона стало возможным. Вся подготовительная работа для открытия закона была выполнена. Нс хватало только одного в понимания смысла полученных результатов» ' ". Таким образом, мы приходим к выводу, что теория теплорода была исторически необходимым этапом в развитии учения о теплоте. Ее положительная роль заключалась в том, что она объединила целый ряд фактов и частных теорий, систематизи. ровала их и объяснила с единой точки зрения.
Но не только в этом заслуга теории теплорода в истории термодинамики. Ее заслуга также и в том, что она в какой-то мере верно отражала некоторые действительные закономерности тепловых явлений и в ряде специальных случаев приводила к верным результатам (уравнение Пуассона, квазистатический цикл Карно, закон Гесса и т.
п.). Как будет показано дальше, непротиворечивые результаты в этих случаях получались потому, что исходные предпосылки содержали те условия, при выполнении которых количество теплоты в данной системе могло быть рассматриваемо как неизменное. Убедительных экспериментов, указавших на несостоятельность теории теплорода, на протяжении этого отрезка ее истории сделано не было. Теория теплорода не могла, однако, объяснить выделение большого количества тепла при сверленни орудийных стволов в опытах Румфорда. Этот факт, несомненно, указывал на возникновениб теплоты при затрате работы и поэтому свидетельствовал о том, что теплота не является веществом, Все же считать "' Кричевский И.
Р. Понятия и основы термодинамики М., 1962, с. 72 — 73. 103 этот эксперимент решающим в судьбе теории теплорода (такая мысль высказывалась неоднократно в исторической литературе по физике) не было оснований, поскольку он не был подкреплен количественными расчетами н не получил в то время убедительного обоснования. Именно поэтому В. Томсон и Тэт критиковали точку зрения Тиндаля, считавшего эксперименты Румфорда «прекрасными и поучительными» и вместе с тем «рокоеыми для материальной теории теплоты> '". «Роковыми» для теории теплорода оказались исследования Р. Майера и Д. Джоуля.
Именно они завершили крах всей метафизической концепции невесомых флюидов, начало которому было положено Ломоносовым и Лавуазье. Что касается корпускулярной гипотезы, то, как мы видели, она также постоянно находилась в поле зрения физиков и философов, пытавшихся в какой-то степени разработать ее основы, поскольку многим исследователям было ясно, что точка зрения на теплоту как род движения давала возможность глубже проникнуть в механизм тепловых явлений. Однако практическое осуществление такой программы в то время было просто невозможным из-за отсутствия каких-либо достоверных сведений об атомах и молекулах.
Поэтому приверженцы корпускулярной гипотезы вынуждены были прибегать при построении своих концепций к весьма искусственным гипотетическим допущениям, подчас весьма неубедительным и экспериментальную проверку которых практически невозможно было осуществить. Естественно поэтому, что большинство физиков отдавало предпочтение теории теплорода, как более простой и наглядной, тем более что она соответствовала и наблюдаемым фактам. Противопоставление корпускулярной гипотезы теории тепло- рода, проводившееся на протяжении ХИ11 и первой половины Х1Х вв., с современной точки зрения не имело под собой реальной почвы и могло быть объяснено лишь тем, что учение о теплоте в этот период находилось лишь в зачаточном состоянии.
Нам думается, что если бы теории теплорода не существовало, а господствовала только корпускулярная гипотеза в том варианте и при той разработке, как это было в рассматриваемое время, то вряд ли теория теплоты достигла бы тех успехов, о которых говорилось выше. !(орпускулярная гипотеза, правильно, в общем-то, трактовавшая понятие температуры как меры движения частичек тела, не содержала главного — понимания связи между свойствами теплоты и механическими характеристиками движущихся частичек. Возникшая во второй половине Х1Х в. молекулярно- кинетическая теория, как дальнейшее развитие и завершение корпускулярной гипотезы, показала, что ее основные положения связаны с понятием внутренней энергии, которое было чуждо и незнакомо физикам эпохи господства теории теплорода. Основ- '" Твида д ь Д.
Теплота, рассматриваемая как род двяжеяяя. М,, !888, с. 39. !04 ное понятие теории теплорода — количество теплоты — былодостаточно наглядным, оно поддавалось измерениям и могло быть количественно подсчитано. Поскольку теплота рассматривалась как материальная субстанция, то закон сохранения вещества распространялся и на теплород и это позволяло легко составлять уравнение теплового баланса и, следовательно, проводить различные расчеты. В рамках теории теплорода и на ее основе было выполнено еще одно исследование, явившееся отправным пунктом развития термодинамики как науки.
Речь идет о работе французского инженера и ученого Сади Карно. Часть вторая СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ ГЛАВА 17. ИССЛЕДОВАНИЯ САДИ КАРНО. ЗАРОЖДЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ В 8. Работа С. Карно «Размышления о движущей силе огня» Анализ работы тепловой машины. Цикл Карно Важнейшим событием, вехой в истории термодинамики, явилась публикация классического сочинения французского физика и инженера Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» ', первое издание которого появилось в 1824 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
