Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Исследования в области скрытой теплоты явились серьезной поддержкой теории теплорода и ее основных концепций. Блэк, точно так же как Вильке и большинство их современников, был сторонником теории теплорода, и поэтому все его лекции, касающиеся тепловых явлений, выдержаны в духе этой теории. Объясняя результаты своих экспериментов с помощью теплорода, Блэк не высказывает сколько-нибудь определенной гипотезы о самой природе «теплового вещества».
Однако этот вопрос уже затрагивается некоторыми современниками Блэка. Так, например, Вильке считает теплород «тонкой материей, частицы которой взаимно отталкиваются, но болыиинством тел притягиваются в различной степени. Всякое тело содержит в себе свойственное ему количество теплового вещества, изменяющееся в зависимости ог состояния тела» [52, с.
320]. Еще более конкретизированные суждения о структуре теплорода мы найдем в трудах физиков конца ХЧП1 — начала Х1Х вв. еа Рассмотренные в настоящей главе исследования не только способствовали формированию основных калорнметрических понятий, которые явились основой термодинамики и вообще всей теплофизики. В рассматриваемый период они также явились экспериментальной основой вещественной теории теплоты— теории теплорода. В исследованиях Рихмана, Блэка, Вильке и других ученых последователи теории теплорода увидели один из решающих аргументов в пользу своей концепции. Предложенные ими термины «количество теплоты», «теплоемкость», «скрытая теплота» целиком были выдержаны в духе вещественной теории теплоты и в таком смысле воспринимались последующим поколением физиков.
Корпускулярная гипотеза теплоты в рассматриваемый период, по существу, была лишь в зачаточном состоянии и большинством физиков не принималась всерьез, тем более что она не опиралась на серьезные экспериментальные исследования. Поэтому теория теплорода была господствующей научной концепцией в мировоззрении физиков Хч'П1 в. О дру- " Сил Мс-К!е апо Л1. Не а1Лсо1е. ТЛе Риасочегу о1 аресщс апо 1а1еп1 Леа1. Лопооп, 1935.
36 гих более общих причинах широкого распространения теории теплорода, связанных с состоянием физических знаний этой эпохи, будет сказано в одной из последующих глав. Г Л А В А и. ДАЛЬНЕИШЕЕ РАЗВИТИЕ КОРПУСКУЛЯРНОИ ГИПОТЕЗЫ О ПРИРОДЕ ТЕПЛОТЫ.
КОРПУСКУЛЯРНАЯ ГИПОТЕЗА И ТЕОРИЯ ТЕПЛОРОДА Э 3. Развитие корпускулярной гипотезы Общие замечания Успехи вещественной теории теплоты в объяснении тепловых явлений и в связи с этим ее широкое распространение среди европейских физиков привели к тому, что о корпускулярной гипотезе почти не вспоминали.
Большинство физиков ХЪ'П1 в. в идеях Бэкона, Декарта, Бойля и Гука не усматривало ничего такого, что могло бы помочь представить сущность теплоты более наглядно и убедительно, чем это делала вещественная теория, тем более что корпускулярная гипотеза ХЪ'П в. не опиралась ни на какие заслуживающие внимания экспериментальные факты. Скорее дело обстояло наоборот. Имевшиеся в распоряжении физиков того времени факты, казалось, противоречили корпускулярной гипотезе и укладывались в рамки теории теплорода.
Победа вещественной теории теплоты над корпускулярной гипотезой к середине ХЪ'|11 в. не вызывала сомнений, и эта победа отнюдь не была случайной. Об исторической обусловленности победы вещественной теории теплоты в рассматриваемую эпоху Б. И. Спасский в своей «Истории физики» пишет следующее: «Тепловые явления изучались в силу исторических причин... вне связи с другими физическими явлениями, не затрагивая процессов превращения теплоты в другие формы движения нли других форм движения в теплоту. Физики имели главным образом дело с явлением перераспределения теплоты и с ее передачей, когда общее количество теплоты оставалось неизменным...
Это хорошо укладывалось в представление о теплоте как веществе; с помощью вещественной теории легко было объяснить наличие теплового баланса при калорнметрических измерениях, явление теплопроводности и т. п. Гораздо более трудными были эти вопросы для кинетической (корпускулярной. — Я. Г.) теории теплоты (учитывая тогдашнее состояние науки). Наблюдаемые тепловые явления казались противоречащими кинетической теории теплоты» '4. Развитие корпускулярной гипотезы Д. Бернулли и Эйлером Дальнейший прогресс в области корпускулярной гипотезы в ХЧП1 в. в первую очередь связан с трудами Д.
Бернулли и М. В. Ломоносова. " Спасский Б. И. История физики. М., 1977, ч. 1, с. 331. 37 Б 1738 г. в Страсбурге вышел основной труд Даниила Бернулли «Гидродинамика» [11], в десятой главе которого он развивает свои взгляды на природу теплоты. Следует отметить, что этот труд писался много лет и, кроме того, около восьми лет ушло на подготовку его к печати. Поэтому можно предполагать, что изложенные в упомянутой главе взгляды возникли у Бернулли примерно между 1725 и 1730 гг. Хотя мы и не находим у него определенных ссылок на труды более ранних авторов, писавших о корпускулярной гипотезе, можно думать, что с с '."..:;:.' У трудами Гука и Бойля Бернулли был, во всяком случае, знаком.
Рассмотрим некоторые из идей Бернулли в с ' у такой форме, как они изложены в десятой части его трактатазь. Он совершенно правильно представляет себе строение газа (воздуха), рассматтаза (по Вер. ривая его состоящим из совокупности мельчай- нуллн) ших частичек: «Переходя теперь к рассмотрению упругих жидкостей, мы позволим себе приписать им такое строение, которое находится в соответствии со всеми до сих пор установленнылш их свойствами и, таким образом, открывает возможность подойти и к остальным их свойстваль до сих пор еи1е недостаточно изученным». Применив впервые ставшую затем общераспространенной схему рассуждения, основанную на использовании газа, помещенного в цилиндр, закрытый подвижным поршнем (рис.8), Бернулли следующим образом представляет себе строение и поведение газа: «Пусть имеется цилиндрический сосуд АСВО, крышка ЕР которого совершенно свободно движется; представим себе, что весь сосуд как бы помещен в пустоте, но что его крышка несет на себе груз Р.
Пусть в пространстве ЕСОР содержатся мельчайшие частицы, движущиеся чрезвьшайно быстро в различных наиравлениях; таким образом, частицы, ударяясь о крышку ЕР и поддерживая ее своими непрерывно повторяющимися ударами, образуют упругую жидкость, которая при удалении или уменьшении тяжести Р расширяется, а при ее увеличении сжимается и которая тяготеет к горизонтальному дну СО совершенно так же, как если бы она совсем не была одарена свойством упругости... Подобную жидкость, отвечающую главнейшим свойствам упругих жидкостей, мы поставим на место воздуха и таким образом объясним другие свойства, уже открытые у воздуха, а дальше поясним еще иные, до сих пор недостаточно исследованные его свойства» [41, с.
16]. На рис. 8 показан цилиндр с поршнем в том виде, как он изображен Бернулли в <Гидродинамике». После открытия закона Бойля — Мариотта не было сделано попыток его теоретического истолкования. Д. Бернулли был первым, кто, применив корпускулярную гипотезу к газам, не только дал правильное истолкование закону Бойля — Мариотта, но и установил условие, при котором он должен выполняться. Бернулли также указал на приближенный характер этого зако- 38 г' Отдельный перевод этой части («Гидродинамика») опубликован в [4Ц.
на, применив впервые, по существу, понятие и д е а л ь н о г о газа. Приведем те места из «Гидродинамики», в которых Бернулли касается указанных вопросов. Рассматривая поведение частиц в сосуде с подвижным поршнем, Бернулли пишет: «Пространство ЕСОР заключает в себе мельчайшие тельца, обладающие чрезвычайно быстрым и постоянно равномерным движением во все стороны; таким образом, зги частицы будут взаимно ударяться друг о друга и.
получив удар, отскакивать или отталкиваться. Некоторые из них будут ударяться о крышку ЕР, одни в прямом, но большая часть в косом направлении. Зги непрерывные толчки препятствуют крышке опуститься вниз; если бы зти тельца не двигались, крышка опускалась бьс до тех пор, пока частицьь не соприкоснутся вплотную друг с другом и не займут минимального пространства,. Число толчков, если скорость, как мы помним, будет оставаться неизменной, зависит от пространства, не занятого частицами, рассеянными по ЕСОР, и если объемом всех телец пренебречь по сравнению с пространством ЕСОР, как зто, пожалуй, можно сделать при не очень сгущенном воздухе, упругости будут вполне пропорциональны плотностям; но так как объем всех телец не совсем равняется нулю по сравнению с пространством ЕСОР, особенно же в очень плотном воздухе, то упругости будут возрастать в несколько большем отношении, чем плотности» [2, с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
