Я читал об истории термодинамики и наткнулся на идею Лавуазье о теплоте. Он предположил, что теплота является жидкостью. Мне любопытно узнать, каковы основные недостатки этой теории. Я знаю, что если тепло жидкое, то оно должно иметь массу, а это значит, что если тело нагревается, то его масса должна увеличиваться. Однако, это не так. Можно ли добавить к этому списку какие-либо другие серьезные разногласия?
Спасибо.
Современные теории воспроизводят калорийность в эффективном смысле (аналогично эффективным «частицам», таким как фононы) для большинства явлений, для объяснения которых она использовалась. Масса на самом деле не была проблемой, потому что предполагалось, что жидкость очень «тонкая», чтобы легко проникать в обычную материю, и, следовательно, иметь незначительную массу (с современной точки зрения, нагрев действительно добавляет некоторую ничтожную массу из-за эквивалентности массы и энергии). Одна слабость появилась в 1820-х годах с принятием волновой оптики: стало трудно продолжать интерпретировать лучистое тепло как тепловые частицы, движущиеся в пространстве. Но главная слабость заключалась в калорическом объяснении нагрева от трения, а именно в том, что трение вытесняет некоторую жидкость из пространства между атомами. Если бы это было так, то выделяющееся тепло подчинялось бы закону сохранения материала,
Это мотивировало эксперименты Румфорда в 1798 году. Он был относительно успешным, но теория калорий имела преимущества в других областях, и защитники указывали на недостатки в экспериментах Рамфорда, которые он не мог компенсировать. Таким образом, в 1820-х годах Карно все еще вдохновлялся аналогией теплового водяного колеса в своих работах по паровым машинам, а усовершенствованные эксперименты Джоуля по механическому эквиваленту теплоты в 1842 году все еще были встречены холодно. Формулировка закона сохранения энергии Майером в 1841 г., Томсон, уделяющий пристальное внимание экспериментам Джоуля в 1847 г., и механическое переосмысление Клаузиусом теории Карно в 1850 г. должны были сойтись вместе, чтобы вытеснить калорическую теорию в 1850-х гг. См. «Учебное тепло Фаулера: взлет и падение калорийной теории» .
PSСуществовало две различные теории теплового флюида, первая, флогистонная, была введена Шталем в 1703 г., и более поздняя, калорическая, выдвинутая Лавуазье в 1780-х гг. Теория успешно объясняла несколько типов физических и химических явлений, а именно теплообмен, горение, скрытую теплоту фазовых переходов и декальцинацию (образование металлов). При декальцинации, например, добавление флогистона к «землям» (рудам) объясняло приобретение ими металлических свойств. Работы Блэка по скрытой и удельной теплоемкости в 1757–1764 гг. и работы Вильке в 1772 г. считались решающими в предпочтении флогистона механической теории. Было трудно механически объяснить, куда уходит скрытая теплота, почему теплоемкость не пропорциональна плотности или как происходят фазовые переходы. Черный, с другой стороны,
Но добавление массы при сгорании (горении) со временем стало заметным и было тщательно измерено Лавуазье. Это привело к его критике теории флогистона и ее объяснению горения в 1780-х годах: согласно Шталю, флогистон выделялся из вещества, тогда как, согласно Лавуазье, к нему добавлялся кислород. Хотя эта часть упоминается в современных описаниях, другая часть часто опускается, но теория оксигенации Лавуазье по-прежнему требовала теплоносителя. В примечаниях к «Опыту Кирвана о Флогистоне» (1784 г.) Лавуазье пишет:
« …Когда металл нагрет до известной температуры, и когда его частицы разнесены друг от друга на известное расстояние теплотой, и их притяжение друг к другу достаточно уменьшено, он становится способным разлагать жизненный воздух, из которого он захватывает основу, а именно кислород, и освобождает другой принцип, а именно теплород... Если поэтому мы присоединим к слову воспламеняемость идею разъединения теплорода и света, как это имеет место в явлениях горения и кальцинации, мы должны заключить, что жизненный воздух или кислородсодержащий газ является наиболее легковоспламеняющимся телом, так как именно из этого вещества главным образом и почти полностью выделяются тепло и свет ».
Более того, калорийность была необходима, чтобы сохранить часть теории Блэка.
Статья по истории Википедии не очень хороша, к сожалению, см. главу «Химическая революция» в книге Фридмана .