Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 4
Текст из файла (страница 4)
2, с. 488]. Обращают на себя внимание в приведенной цитате два момента: утверждение о существовании «максимальной степени холода»„ которой будет соответствовать состояние с полным покоем «неосязаемых частиц». Это одно из наиболее ранних упоминаний о необходимости существования абсолютного нуля температур и первая попытка обоснования его существования на основе корпускулярной гипотезы теплоты.
В более развитой форме мы встретим подобное высказывание спустя 50 лет в трудах М. В. Ломоносова. Второй момент связан с тепловыми ощущениями. Дело в том, что уже во времена Локка весьма распространенной точкой зрения было утверждение об ошибочности тепловых ощущений человека. В качестве подтверждения говорили, например, о том, что в одном и том же сосуде с водой обе руки температуру воды Бойль Роберт (1627 — 1691) Английский физик и химик.
Родился в Лисморе (Ирландия). Образование получил во франции и Италии. С 1654 г. поселился в Оксфорде и всецело посвятил себя науке. С 1680 по 169! г. президент Королевского общества. Бойлю врииадлежит много работ в области физики и химии. В историю термодинамики вошел как один из авторов газового «закона Бойля — Мариотта», а также как автор многочисленных исследований в области тепло- вых явлений и газов. 16 ощущают по-разному.
На этот факт указывал еще раньше Ф. Бэкон (1660) ". Локк в общем правильно представлял себе природу теплового. равновесия, пытаясь объяснить его с точки зрения корпускулярных представлений [27, т. 1, с. 159]. По-видимому, английский ученый Дж. Блэк был первым, кто обратил внимание на общий характер термического равновесия. В своих лекциях, прочитанных во второй половине ХЪ'П1 в., он говорил: «Все тела, находящиеся в сообщении друг с другом в одинаковых внешних условиях, приобретают одну и ту же температуру, которую указывает термометр. Все тела будут иметь температуру окружающей среды» (64, р. 77).
У Ф. Бэкона и Р. Декарта учение о теплоте развивается как составная часть их философских и естественнонаучных концепций При этом они трактуют теплоту как особый вид движения частичек тел [1О]. Выдающийся английский физик Р. Бойль пришел к своим взглядам на природу теплоты в результате опытного изучения различных физических явлений, связанных с тепловыми процессами.
Ко времени его занятий экспериментальной физикой уже были изобретены простейшие приборы (термометр, барометр, гигрометр, воздушный насос), с помощью которых ученые открыли некоторые новые факты из области тепловых явлений. Так были открыты расширение воды при замерзании, влияние атмосферного давления на точку кипения воды и некоторые другие явления. В 1643 г.
Э. Торричелли открыл существование атмосферного давления. Это открытие вызвало большой резонанс в научном мире и широко обсуждалось среди ученых Европы. После того как в Англии стало известно об изобретении Герике воздушного насоса и опытах, проведенных с ним, этим изобретением сразу же заинтересовался Бойль. Ои построил более усовершенствованный насос — «большую пневматическую машину» (1659), о которой Б. Паскаль писал: «Бойль, пользуясь машиной, изобретенной в Магдебурге, значительно усовершенствовал ее и нашел способ производить пустоту в большом стеклянном сосуде, имеющем сверху большое отверстие, через которое можно было помещать в сосуд что угодно и наблюдать через стекла, что происходит в пустоте» [26, с. 162).
С помощью своей машины (рис. 6) Бойль смог получить давление в 25 мм рт. ст., что само по себе уже было значительным достижением науки ХЧП в. Он провел также целую серию опытов, подробно описав их в сочинении «Новые физико-механические опыты, касающиеся упругости воздуха, и их эффекты, сделанные главным образом с помощью новой пневматической машины» (1660) [65, ч. 1].
" Смл Бэкон Ф, Новый органон. М., 1938, с. 130. 2 я. м. Гьльфен 17 Здесь он описывает свои наблюдения зависимости точки кипения воды от изменения давления, образование теплоты при трении двух тел, возникновение огромных сил при расширении воды в процессе ее замерзания, опыты с охлаждающими смесями и др. Весьма красочно описывает период, связанный с открытиями Герике и Бойля, А. Г.
Столетов в своей работе «Очерк развития наших сведений о газах»: «Левый мир невиданных яв«6 е» лений открылся с изобретением йй ~~ Герике и взволновал ученую Европу. На имперском сейме 1664 г. в Регенсбурге Герике показал мно- Ъ' гочисленной публике свои грандиозные опытьс опыт с полушариями, которых не могли разнять 16 лошадей; опыт с цилиндром, в котором поршень, по устранении Г лод ним воздуха, не мог быть под- ф нят усилиями более 20 человек и г лр...
Спор о пустоте казался окончательно решенным; пустота осуществима, связующая цепь природы может быть расторгнута. Снаряд Герике позволял самыми различными способами исследовать безвоздушное пространство и убе- % даться в справедливости итальянской теории. Последние приверженцы Аристотеля еще силились утверждать, что «ни ангел, ни демон не могут произвести пустоты», что «самое небо спустилось бы, чтобы ее наполнить», но лагерь уверовавших в пустоту становился все сильнее и сильнее,. Ви' В этих опытах непосредственная причина явлений — уже не вес атРис.
б. Воздушный насос Бойля и нри- мосФеры, а упругость воздуха, раэ боры к нему ею сжатого. Герике ясно осознает эту силу упругости; еще яснее выражается о ней англичанин Роберт Бойль» ~», Очень важными в истории физики газов явились те эксперименты Бойля, в которых исследовалась зависимость между объемом газа и его давлением. Для этой цели он изготовил специальные трубки, изображенные на рис. 7. Записывая полученные данные в таблицу 126, с. 167), Бойль первоначально не обратил внимания на характер этой зависимости.
По его словам это сделал его ученик Ричард Тоунлей: числа, выражающие объемы сжимаемого воздуха, находились в обратно пропорциональной зависимости от чисел, выражающих соответствующие давления. Так был 'з Столетов А. Г. Собрание сочинений'. М.— Ль 1941, т. 11, с. !09. открыт около 1660 г. первый газовый закон, сформулированный Бойлем следующим образом: давления и объемы находятся в обратном отношении. Этот закон сыграл в дальнейшем большую роль в развитии молекулярных представлений.
Независимо от Бойля подобная зависимость между объемом газа и его давлением была обнаружена в 1676 г. французским аббатом Э. Мариоттом ". Уже сам Бойль выразил некоторые сом- дл»Р'Р«м„липа «мд«Ра н пения в точности этого закона. Поэтому в последующие годы появилось много исследований, авторы которых пытались выяснить границы его действия и условия, при которых он выполняется.
Однако только в 40-х годах Х1Х в, появились первые указания на возможные отклонения от закона Бойля — Мариотта. Это было сделано в исключительно точных по тому времени опы- Рпс. 7. Приборы Бойля тах, поставленных замечательным француз- "лп опР«а«лопая да»ло- пая воздуха ским экспериментатором В. Реньо. Исследования Бойля, его химические и физические наблюдения привели его к воззрению на теплоту как на особую форму движения частичек тела. Бойль и ранее придерживался такой точки зрения, но теперь он окончательно утвердился в ее достоверности.
В одной из его работ (! 665) «Новые эксперименты и наблюдения, касающиеся тепла и холода» [65, ч, 1Ц ои описывает множество экспериментов в области тепловых явлений, которые, по его мнению, убедительно показывают, что теплота не может быть некоей материальной субстанцией, а только движением.
Здесь и опыты с охлаждающими смесями, наблюдения над свойствами замерзающей воды, явления теплового расширения и многие другие. Через десять лет, в 1685 г., Бойль публикует сочинение «Механическое происхождение качеств» [65, ч. П1], которое открывается главой «О теплоте и холоде». Здесь уже последовательно проводится взгляд на теплоту как форму движения частичек тел.
Он прямо говорит, что «сущность теплоты состоит во внутреннем движении частичен тела», н этот вывод обосновывает экспериментально. Так, одним из убедительных фактов в пользу своей точки зрения Бойль считает нагрев куска железа при частых ударах по нему молотком. Здесь теплота образуется потому, что удары «приводят частийьг железа в движение, и железо, будучи ранее холодным, нагревается благодаря этому движению частиям Предполагаемые свойства этого внутреннего движения частиц Бойль рассматривает (1685) в специальном сочинении «Слабые и нечувствительные движения» [65, ч.
1ч'[. Последние две работы Бойля являются первыми, наиболее ранними попытками изло- м Сил Маг!о11е Е. 11« !а па!ого бе Г«1г (Е. Маг1оме. Оепчге. 1е1беп, 1717, ч. 1). »« 19 жить основные представления корпускулярной теории теплоты в ее еще примитивной форме. Взгляды на природу теплоты Бэкона, Декарта и Бойля являются в какой-то мере типичными для немногочисленной группы ученых ХЧП в. — сторонников корпускулярной гипотезы.
Эта гипотеза не только возрождала атомистические идеи античного мира, но качественно изменяла и само представление об атоме. Если для античных натурфилософов атом представлял собой отвлеченное понятие, обозначавшее предел познания материи, то у названных ученых атомистика приобретает несколько иную форму. Они рассматривают не однородные, бескачествевные атомы, а приписывают им различные свойства, форму, наделяют крючочками для сцеплений и т. п. Для объяснения упругих свойств воздуха Бойль даже переносит свойство упругости на сами атомы. В упоминавшихся выше «Новых экспериментах» он пишет: «Воздух состоит...
из таких частиц, которые, будучи согнуты или сжатьь либо весом окружающей атмосферы, либо каким-нибудь другим телом, сопротивляются сжиманию и ао возможности стремятся освободиться от давлгния>. Бэкон и Декарт были первыми представителями науки нового времени, объявившими борьбу схоластическим представлениям о «стихиях» и «тайных силах».
Особенно непримиримым к учениям схоластов был Декарт. Именно он положил начало длительной борьбе против метафизической концепцить «невесомых флюидов», которая, по существу, являлась несколько видоизмененным вариантом средневекового схоластического учения о «скрытых качествах и субстанциональных формах» и получила широкое распространение в ХЧП1 в. Одним из таких «флюидов> являлось и гипотетическое начало теплоты — теплород, некая материальная субстанция, существованием которой сторонники этой концепции пытались объяснить наблюдаемые тепловые явления.
Первое систематическое изложение взглядов сторонников теории теплорода (свойства которого полагали аналогичными свойствам гипотетического начала огня — флогистона) мы находим в сочинении немецкого физика и философа Христиана Вольфа «Физические эксперименты, или всевозможные полезные опыты, которыми прокладывается путь к точному познанию природы и искусства», изданном в 1721 г. в Галле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
