Кіріспе
Америкада туған британдық физик және өнертапқыш сэр Бенджамин Томпсон, граф Рамфорд, ФРС (Reichsgraf von Rumford, 26 наурыз 1753 – 21 тамыз 1814) – колониялық Массачусетс штатында дүниеге келген британдық физик және өнертапқыш. Оның қалыптасқан физикалық теорияға қарсылығы 19 ғасырдағы термодинамикалық революцияның бір бөлігі болды. Америка революциялық соғысы кезінде ол британдық лоялистердің құрамындағы Корольдің американдық драгун полкінің подполковнигі қызметін атқарды. Соғыс аяқталғаннан кейін ол Лондонға көшіп, әкімшілік қабілетінің арқасында толық полковник атағын алды, ал 1784 жылы король Георг III-тен рыцарь атағын иеленді. Томпсон сонымен қатар әскери кемелердің жобаларын да жасады. Кейін ол Баварияға көшіп, мемлекеттік қызметке кірісіп, Бавария армиясының министрі болып тағайындалды және армияны қайта ұйымдастырды. 1792 жылы Киелі Рим империясының графы атанды.
Sir Benjamin Thompson, Count Rumford, FRS (Reichsgraf von Rumford; March 26, 1753August 21, 1814) was a British physicist, born in Colonial Massachusetts, and inventor whose challenges to established physical theory were part of the 19th century revolution in thermodynamics. He served as lieutenant colonel of the King's American Dragoons, part of the British Loyalist forces, during the American Revolutionary War. After the end of the war he moved to London, where his administrative talents were recognized when he was appointed a full colonel, and in 1784 he received a knighthood from King George III. A prolific designer, Thompson also drew designs for warships. He later moved to Bavaria and entered government service there, being appointed Bavarian Army Minister and re organizing the army, and, in 1792, was made a Count of the Holy Roman Empire.
Алғашқы жылдар
Томпсон 1753 жылғы 26 наурызда Массачусетс шығанағы провинциясындағы Вобурн ауылында дүниеге келді. Оның туған жері қазір мұражай ретінде сақталған. Ол негізінен ауыл мектебінде білім алды, бірақ кейде Гарвард колледжінің профессоры Джон Уинтроптың лекцияларын тыңдау үшін үлкен Лоамми Болдуинмен бірге Кембриджге шамамен он шақырымдай жол жүрді. 13 жасында ол көршілес Салемдегі саудагер Джон Апплтонның оқушысы болды. Томпсон өзінің кәсібінде өте жақсы жетістіктерге жетті және алғаш рет мәдениетті және білімді адамдармен қарым-қатынасқа түсіп, олардың көптеген қасиеттерін, соның ішінде ғылымға деген қызығушылықты қабылдады. 1769 жылы Вобурнда жарақаттан жазылып жатқанда Томпсон жылудың табиғаты туралы тәжірибелер жасады және Лоамми Болдуин және басқалармен осы мәселелер бойынша хат алмасуды бастады. Сол жылы ол бірнеше ай Бостон саудагерінің дүкенінде жұмыс істеді, содан кейін Уобурндағы дәрігерге қысқа мерзімге және сәтсіз оқушы болып барып қайтты. Томпсонның болашағы 1772 жылы күңгірт болды, бірақ сол жылы ол күрт өзгерді. Ол бай және жақсы байланыстары бар жесір әйел, Сара Рольф (туған тегі Уокер) есімді мұрагермен танысып, ғашық болып, үйленді. Оның әкесі пастор болған, ал қайтыс болған күйеуі оған Нью-Гэмпшир провинциясындағы Рэмфордтағы мүлікті қалдырған, ол қазіргі Конкорд қаласының құрамында. Олар Портсмутқа көшіп барды, және оның әйелінің губернаторға тигізген әсері арқасында ол Нью-Гэмпшир милициясында майор болып тағайындалды. Олардың баласы (оның да аты Сара) 1774 жылы дүниеге келді.
Америка революциялық соғысы
Америка төңкерісі басталғанда Томпсон Жаңа Англияда мүлікті және беделді адам болған және көтеріліске қарсы болды. Ол бүлікшілермен күресу үшін адалдарды белсенді түрде тартты. Бұл оған халықтың наразылығын тудырды, содан кейін көпшілік Томпсонның үйіне шабуыл жасады. Ол британдықтардың қатарына қашып, әйелін тастап кетті, бұл соңында мәңгілік болып шықты. Томпсон британдықтар тарапынан құрметпен қарсы алынды, ол оларға американдық әскерлер туралы құнды ақпарат берді және генерал Томас Гейдж пен Лорд Джордж Жерменнің кеңесшісі болды. 1781 жылы ол лоялист әскери бөлімін құрды – «Корольдің американдық драгундары», ол негізінен 1782 және 1783 жылдың басында Лонг-Айлендте қызмет етті, онда Хантингтондағы Голгофа бекінісін салу үшін шіркеу мен зиратты қиратып, жергілікті жағынан танымал болды. Америкада британдық әскерлермен жұмыс істеген кезде ол ұңғы күшін өлшеу үшін тәжірибелер жүргізді, оның нәтижелері 1781 жылы Корольдік қоғамның философиялық еңбектерінде жарияланғанда кеңінен мойындалды. Осының нәтижесінде ол соғыс аяқталғанда ғалым ретінде танымал Лондонға келді.
Бавариялық мерзімі
1785 жылы ол Баварияға көшіп, сайлаушы принц Карл Теодордың адъютанты болды. Ол Баварияда он бір жыл бойы әскерді қайта ұйымдастырып, кедейлер үшін жұмыс үйлерін ашты. Сонымен қатар, ол кедейлерге арналған "Рамфорд сорпасын" ойлап тапты және Баварияда картоп егуді енгізді. Ол тамақ дайындау, жылыту және жарықтандыру әдістерін, соның ішінде балауыз, май және сұлы шамдардың салыстырмалы бағасын және тиімділігін зерттеді. Принц Карлдың тапсыруымен ол 1789 жылы Мюнхенде Англиялық бақты (Englischer Garten) құрды; ол бүгінге дейін сақталған және әлемдегі ең ірі қалалық қоғамдық саябақтардың бірі ретінде танымал. 1789 жылы Америка өнер және ғылым академиясының шетелдік құрметті мүшесі болып сайланды. Осы еңбектері үшін 1791 жылы Томпсон Киелі Рим империясының графы атанды, Рейхсграф фон Рамфорд (ағылш. Imperial Count of Rumford) атағын алды. "Рамфорд" есімін ол Нью-Гэмпшир штатындағы Рамфорд қаласының атынан алды, ол ол үйленген Конкордтың бұрынғы атауы еді.
Жылумен тәжірибелер
Оның артиллерия және жарылғыш заттармен жүргізген тәжірибелері оны жылуға деген қызығушылыққа әкелді. Ол қатты дененің қатысты жылу сыйымдылығын өлшеу әдісін ойлап тапты, бірақ Йохан Вилке осыған ұқсас жаңалығын бірінші болып жариялағанда көңілі қалды. Содан кейін Томпсон түрлі материалдардың, оның ішінде жүн, былғары және қауырсынның жылу оқшаулағыш қасиеттерін зерттеді. Ол осы табиғи материалдардың жылу оқшаулағыш қасиеттері ауаның конвекциясын тежеуінен туындайтынын дұрыс түсінді. Ол содан кейін ауа және, шындығында, барлық газдардың жылуды мүлдем өткізбейтін заттар деген жаңылыс пікірге келді. Ол мұны жобалау аргументінің дәлелі ретінде қарастырып, Құдайдың жануарлардың терісін олардың жайлылығын қамтамасыз ететіндей етіп жаратқанын айтты. 1797 жылы ол сұйықтардың да жылу өткізбейтіні туралы пікірін кеңейтті. Бұл идея ғылыми қауымдастықтың қарсылығын тудырды, Джон Дальтон және Джон Лесли ерекше айқын сынға алды. Томпсонның тұжырымын растау үшін қолда бар құралдардың дәлдігі мен нақтылығынан әлдеқайда жоғары дәлдік пен нақтылыққа ие құрал-жабдықтар қажет болған. Ол діни сенімдерінің ықпалында болған сияқты және суға адам өмірін реттеуде ерекше және Құдайдан берілген мәртебе беруді қалаған болуы мүмкін. Ол қой етінің иығымен жасаған тәжірибесіне байланысты sous vide тағамдарын дайындау әдісінің негізін қалаушы деп есептеледі. Ол осы әдісті өзінің бір эссесінде сипаттаған.
Жылудың механикалық эквиваленті
Рамфордтың ең маңызды ғылыми жұмысы Мюнхенде өтті және ол жылудың табиғатына қатысты болды. Ол "Серпіліс арқылы пайда болатын жылудың көзі туралы тәжірибелік зерттеу" (1798) еңбегінде, сол кездегі ғылыми ой-пікірдегі калория емес, қозғалыс түрі екенін айтты. Румфорд Мюнхендегі арсеналда зеңбіректерді тесіп жасау кезінде пайда болатын ыстықты байқаған. Румфорд зеңбірек трубасын суға батырып, арнайы дөңгелектелген бұрғылау құралын қолданды. Ол суды шамамен екі жарым сағаттың ішінде қайнатуға болатынын және серпілістен туындаған жылу көзінің шексіздей көрінетінін көрсетті. Румфорд зеңбірек материалында ешқандай физикалық өзгеріс болмағанын, алынып тасталған және қалған материалдың қатысты жылу сыйымдылығын салыстыру арқылы растады. Румфорд жылудың шексіз пайда болуы калория теориясымен үйлеспейтінін дәлелдеді. Ол трубаға тек қозғалыс берілгенін мәлімдеді. Румфорд жылудың механикалық эквивалентін өлшеуге немесе пайда болған жылуды одан әрі мөлшерлеуге тырыспады. Бұл жұмыс қарсылыққа ұшырағанымен, кейіннен 19 ғасырда энергияны сақтау заңдарын орнатуда маңызды рөл атқарды.
Жылу және суыту радиациясы
Ол Пиктенің суықтың шағылысуын көрсететін тәжірибесін, барлық денелер көзге көрінбейтін сәулелерді, эфирлік сұйықтықтағы толқындарды шығарады деп есептеу арқылы түсіндірді. Ол жылулық және суықтық сәулелену теорияларын қолдау үшін тәжірибелер жасады және жылудың таралуы – жылулық (ыстық) сәулелердің, суықтық (салқын) сәулелердің және дененің өзі шығаратын сәулелердің жалғыз нәтижесі екенін айтты. Егер бір зат жылырақ заттан сәулеленуді сіңірсе (жылулық сәулелер), оның температурасы көтеріледі, ал салқын заттан сәулеленуді сіңірсе (суықтық сәулелер), температурасы төмендейді. "Философиялық еңбектер" журналының 112-беттен басталатын 8-ескертпесіне қараңыз.
Өнертабыстар мен жобалаудың жетілдірілуі
Томпсон белсенді және жемісті өнертапқыш болды, 1810-1814 жылдар аралығында мұржаларды, каминдерді және өнеркәсіптік пештерді жетілдірді, сондай-ақ қос қазандықты, ас үй плитасын және кофе қайнатқышты ойлап тапты. Бавария армиясындағы пионерлік жұмысынан кейін ол кофе құюға арналған ыдысты ойлап тапты, онда ол солдаттардың тамақтануын және киімдерін жақсартты. Рамфорд камині Лондонда сенсация тудырды, өйткені ол түтін шығаруды шектеу арқылы жоғары тартуды күшейту идеясын енгізді, бұл бұрынғы каминдерге қарағанда бөлмені жылытудың әлдеқайда тиімді тәсілі болды. Ол және оның жұмысшылары оттық орнының қабырғаларын бұрышты ету үшін отқа кірпіштерді орнатып, каминдерді өзгертті, ал түтінге ауа ағынының жылдамдығын арттыру үшін тартқыш қосты. Бұл орынды ауа ағынын қамтамасыз етті, сондықтан барлық түтін бөлмеге тарамай, түтін мұржасынан жоғары көтеріледі. Бұл оттың тиімділігін арттырып, отынның – ағаш немесе көмірдің – жану қарқынын қосымша бақылауға мүмкіндік берді. Лондонның көптеген сәнді үйлері оның нұсқауларымен өзгертілді және темекісіз болды.
Өнеркәсіптік пештер
Томпсон сондай-ақ, тез өртеу әгін өндіруге арналған пештердің құрылымын едәуір жетілдірді, және Рамфорд пештері жақын арада Еуропаның барлық жерінде салына бастады. Негізгі жаңалық – отынды әктастан бөліп, пештің қызуынан алынған әктің от күлімен ластануын болдырмау болды.
Жарық және фотометрия
Рамфорд фотометриямен, яғни жарықты өлшеу саласында жұмыс істеді. Ол фотометр ойлап тапты және шамның алдыңғы нұсқасы болған, жарық күшін өлшеу бірлігі ретінде стандартты шамды енгізді. Оның стандартты шамдары қатаң талаптарға сәйкес, кашалот майынан жасалды. Ол сонымен қатар екі жарықтың – біреуі ақ, екіншісі түрлі түсті – тудырған көлеңкелердің әсерінен пайда болатын "алданулы" немесе субъективті толықтыратын түстерді зерттеу туралы еңбектер жариялады; осы байқаулар 1839 жылы Мишель Эжен Шеврольдің "бір уақыттағы түс контрасты заңы" ретінде сілтеме ретінде келтіріліп, жалпыланды.
Кейінгі өмірі
1799 жылдан кейін ол уақытын Франция мен Англия арасында бөліп өткізді. Сэр Джозеф Бэнкспен бірге ол 1799 жылы Ұлыбритания Корольдік институтын құрды. Екеуі бірінші лекция оқушысы ретінде сэр Хамфри Дэвиді таңдады. Институт Дэвидің жаңалыққа толы зерттеулерінің арқасында гүлденіп, әлемге әйгілі болды. Оның көмекшісі Майкл Фарадей институтті жетекші зерттеу зертханасы ретінде орнатып, сонымен қатар ғылымды насихаттаған көптеген қоғамдық лекциялар сериясымен де танымал етті. Бұл дәстүр бүгінге дейін сақталуда, ал Корольдік институтының Жаңа жылдық лекциялары телеарналар арқылы көп көрермендерді қызықтырады. Томпсон Корольдік қоғам мен Америка өнер және ғылым академиясының Рамфорд медальдарын, сондай-ақ Гарвард университетіндегі Рамфорд физика кафедрасын құрды. 1803 жылы ол Швеция Корольдік ғылым академиясының шетелдік мүшесі және Америка философиялық қоғамының мүшесі болып сайланды. Бірнеше махаббат оқиғасынан және Мэри Темпл, Палмерстон виконтессасымен жақын достықтан кейін, 1804 жылы ол атақты француз химигі Антуан Лавуазьенің жесірі Мари-Анн Лавуазьеге үйленді. (Америка революциясы басталғанда тастап кеткен американдық әйелі Сара 1792 жылы қайтыс болды.) Томпсон екінші әйелінен үш жылдан кейін ажырасып, Парижге қоныстанды және 1814 жылғы 21 тамызда қайтыс болғанға дейін ғылыми жұмысын жалғастырды. Томпсон Париждегі Отейльдің шағын зиратында, Адриен Мари Лежандрдің қарама-қарсысында жерленген. Ол қайтыс болғаннан кейін оның бірінші некеден туған қызы Сара Томпсон графша Рамфорд титулын мұраға алды.
Құрметтер
Полковник, Корольдің американдық драгун полкі. 1784 жылы рыцарь атағы берілген. Қасиетті Рим империясының графы, 1791 ж. Ай бетіндегі Рамфорд кратері оның құрметіне аталған. Рамфорд пісіру ұнтағы (1859 ж. патенттелген) оның есімімен аталады, оны Гарвард университетінің бұрынғы Рамфорд профессоры, Эбен Нортон Хорсфорд (1818–1893) ойлап тапқан, ол сондай-ақ Род-Айленд штатының Шығыс Провиденс қаласындағы Рамфорд химиялық зауытының негізін қалаушы болған. Чикагодағы Дүниежүзілік көрмедегі Рамфорд асханасы, 1893 жыл. Мюнхен қаласының орталық бөлігіндегі бір көше оның есімімен аталған. Ливерпульдегі Рамфорд көшесі (және жақын жердегі Рамфорд алаңы) граф Рамфордтың жоспарымен салынған, бұрын Рамфорд көшесіне жақын жерде орналасқан халыққа тамақ дайындау орталығына байланысты осылай аталған. Польша-Литва одағы: Ақ бұрқут ордені (1789).