Cтраница 3
С другой стороны, известное из древности превращение механического движения и теплоту указывало на то, что и теплота является формой движения материи. Это положение получило особенную поддержку в открытии превращения теплоты в механическое движение, приведшее к созданию паровой машины. Необходимо подчеркнуть, что когда создались условия для изгнания из учения о теплоте представления о теплороде, то, хотя стройное здание теории тепла казалось и лишилось своего фундамента, оно отнюдь не рухнуло, ибо, хотя существовавшая теория и не позволяла правильно ответить па вопрос о сущности тепловых явлений, она, являясь феноменологической теорией, правильно отражала закономерности тепловых явлений. Сущность таких явлений была вскрыта механической теорией тепла, которая, рассматривая теплоту как форму движения материи, пошла по пути, намеченному гениальными атомистами прошлого, среди которых следует отметить нашего соотечественника Ломоносопа. [31]
Можно было думать, что здесь сказываются особые свойства эфира, но в 1907 г. Эйнштейн применил тот же принцип к тепловым колебаниям твердых тел и сразу предсказал найденное вслед затем школой Нернста исчезновение теплоемкости с приближением к абсолютному нулю. Оказалось, что упругие постоянные тела вполне определяют все его тепловые свойства, а вместе с тем и все его физико-химические свойства. Создалась упругостная теория тепла, объединяющая и объясняющая структуру, упругость, звук, теплоту и химическое сродство тела, - теория не менее важная, хотя и менее известная, чем электромагнитная теория света. [32]
В этом курсе впервые в России были изложены основы механической теории тепла. Интересные исследования по молекулярно-кинетической теории газов проведены И. А. Вышнеградским ( 1876 г.), Н. Н. Пироговым ( 1885 - 1899 гг.) и другими учеными. В области теории тепла весьма плодотворной была деятельность русских физиков, возглавляемых А. Г. Столетовым ( Московский университет) и М. П. Авенариусом ( Киевский университет), а также деятельность великого химика Д. И. Менделеева - ими были подробно изучены критические состояния вещества. После Великой Октябрьской социалистической революции в Советском Союзе были созданы специальные научно-исследовательские институты: Энергетический институт им. [33]
Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу ( Париж, 1824 г.) имеется нижеследующая, важная для хода рассуждений Карно ссылка на калориметрическую аксиому ( стр. Поэтому производимую телом работу Карно принужден был объяснить падением тепла ( теплорода) с высшего температурного уровня на низший. Карно пишет далее: Это положение никогда не подвергалось сомнению; оно было сперва принято без рассуждений и затем подтверждено многочисленными калориметрическими измерениями. Отрицать его, значит, разрушить всю теорию тепла, основывающуюся на этом положении. Впрочем, заметим мимоходом, основные положения, на которые опирается теория тепла, требуют внимательного исследования. [34]
Равновесие между хлором и водяным паром, как газами, водою, жидким хлором, льдом и твердым кристаллогидратом хлора, очевидно, очень сложно. Розебом ( 1887); но здесь было бы неуместно входить в ее подробности; их место в физической и теоретической химии. Достаточно, во-первых, сказать, что ныне несомненно ( по теории тепла и по прямым наблюдениям, напр. Рамзая и Юнга) различие упру-гостей при одной и той же температуре для твердого и жидкого состояния веществ; во-вторых, обратить внимание на сказанное за сим далее и, в-третьих, сообщить, что в присутствии кристаллогидрата вода при температурах от 0 24 до - ( - 28, 7 ( когда могут единовременно находиться гидрат и раствор) растворяет иное количество хлора, чем в случае отсутствия кристаллогидрата. [35]
Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу ( Париж, 1824 г.) имеется нижеследующая, важная для хода рассуждений Карно ссылка на калориметрическую аксиому ( стр. Поэтому производимую телом работу Карно принужден был объяснить падением тепла ( теплорода) с высшего температурного уровня на низший. Карно пишет далее: Это положение никогда не подвергалось сомнению; оно было сперва принято без рассуждений и затем подтверждено многочисленными калориметрическими измерениями. Отрицать его, значит, разрушить всю теорию тепла, основывающуюся на этом положении. Впрочем, заметим мимоходом, основные положения, на которые опирается теория тепла, требуют внимательного исследования. [36]
На первом месте надо упомянуть в этом отношении законы так называемой механической теории теплоты. В сущности это есть сумма сведений или обобщений, полученных при изучении явлений движения или явно механических, происходящих при нагревании и охлаждении. Здесь неуместно вдаваться в эту область, полную большого интереса как с философской, так и с прикладной стороны. Нам нужно только два из крайних выводов этой науки, сущность и некоторые подробности которой вы найдете во многих современных сочинениях, как специально относящихся к теории тепла, так и в курсах практической механики и физики. [37]
Истоки борьбы атомистической и феноменологической теории тепла восходят еще ко временам первых попыток Бойля ( 1627 - 1691) и Ньютона ( 1642 - 1727) представлять теплоту как молекулярное движение. В то время еще не было создано какой-либо количественной кинетической теории, и теория теплорода представлялась более совершенной, хотя и она не находилась еще на уровне удовлетворительной количественной физической теории. Дальнейшее развитие теории тепла связано с работой Даниила Бернулли ( 1700 - 1782), предложившего в 1738 г. первые наброски количественной кинетической теории газов, объяснившей закон Бойля - Мариотта, и с работами М. В. Ломоносова ( 1711 - 1765), развившего в 1745 - 1747 гг. более или менее последовательную молекулярно-кинетическую теорию тепла, из которой следовал целый ряд как количественных, так и качественных выводов. Ломоносов высказал предположение о существовании абсолютного нуля температуры и обосновал представление о превращении механического движения в тепловое. Таким образом, первая количественная теория тепла была создана как молекулярно-кинетическая теория, но она встретила ожесточенные нападки со стороны сторонников теплорода, которые оказались в большинстве. В результате атомистическая теория Ломоносова была отвергнута, предана забвению и более столетия теория тепла развивалась как феноменологическая теория теплорода. [38]
Практика тепловых двигателей начинала постепенно вносить свои коррективы в ряд представлений ученых, что особенно отчетливо проявилось в развитии учения о водяном паре. Практика паровых двигателей, как было показано, начала свое развитие, отталкиваясь от познания об упругой силе пара. Однако сведения о природе пара были крайне бедны и неточны. Некоторые ученые, например, принимали пар за воздух, выделяющийся из воды при ее кипячении, причем предполагалось, что вода содержит в себе неисчислимые количества воздуха. Так, например, Ньюкомен и Коули по опыту своих установок утверждали, что пар восстает путем кипячения воды пропорционально ее количеству; И. И. Ползунов также писал о парах, из воды восстающих. Кинетическая теория тепла возникла не сразу. Однако наиболее глубокое и последовательное объяснение ряда тепловых процессов было сделано М. В. Ломоносовым, решительно отвергавшим флюидную теорию тепла и разработавшим первые основы кинетической теории. В своих Размышлениях о причине теплоты и холода, написанных в 1744 г., Ломоносов утверждает, что достаточное основание теплоты заключается в движении. [39]