Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жылу ағынының ескірген ғылыми теориясы
Obsolete scientific theory of heat flow
Калорикалық теория – жылу, ыстық денелерден суық денелерге ағатын, өзін-өзі итергіш деп есептелген калорикалық сұйықтығынан тұрады деген ескірген ғылыми теория. Сондай-ақ, калорикалық – қатты және сұйық заттардың тесіктерінен өте алатын салмақсыз газ деп ойлаған. "Калорикалық теория" 19 ғасырдың ортасында жылудың механикалық теориясымен ығыстырылды, бірақ бұл теория 19 ғасырдың соңына дейін кейбір ғылыми әдебиеттерде, әсіресе көпшілікке арналған жазбаларда кездесе берді.
The caloric theory is an obsolete scientific theory that heat consists of a self repellent fluid called caloric that flows from hotter bodies to colder bodies. Caloric was also thought of as a weightless gas that could pass in and out of pores in solids and liquids. The "caloric theory" was superseded by the mid 19th century in favor of the mechanical theory of heat, but nevertheless persisted in some scientific literature—particularly in more popular treatments—until the end of the 19th century.
Ерте тарих
Термодинамика тарихында жылудың алғашқы түсіндірмелері жанудың түсіндірмелерімен шатастырылды. 17 ғасырда Ж.Ж. Бехер мен Георг Эрнст Шталь флогистонның жану теориясын енгізгеннен кейін, флогистон жылудың заты деп есептелді. Калория теориясының бір нұсқасын Антуан Лавуазье ұсынды. Лавуазьедің калориялық теориясына дейін, жылу мен оның болуы туралы, химиялық реакциялардың факторы болудан басқа, жарияланған сілтемелер аз болды, тек Джозеф Блэк Розье журналында (1772) мұздың балқу температурасын келтірген. Блэкке жауап ретінде Лавуазьедің жеке қолжазбаларында ол мұздың тұрақты балқу нүктесімен бірдей құбылысқа тап болғанын және ол әлі жарияламаған түсіндірме жасағанын көрсетті. Лавуазье 1770 жылдары оттегі арқылы жануды түсіндірді. "Réflexions sur le phlogistique" (1783) еңбегінде Лавуазье флогистон теориясының өзінің тәжірибелік нәтижелерімен үйлеспейтінін айтып, жылудың заты ретінде калори деп аталатын 'нақты сұйықтық' ұсынды. Бұл теория бойынша, бұл заттың мөлшері бүкіл ғаламда тұрақты, және ыстық денелерден суық денелерге ағылады. Шындығында, Лавуазье химиялық реакция кезінде бөлінетін жылуды өлшеу үшін калориметрді қолданғандардың бірі болды. Лавуазье калоридің материяның жалпы заңдарына бағынатын, бірақ тығыз материя арқылы кедергісіз өте алатын, сондықтан оның әлсіздігіне байланысты нәзік сұйықтық екенін айтты; калоридің өзінің материалдық табиғаты жарылыс сияқты көп мөлшерде болғанда айқын көрінеді. 1780 жылдары граф Рамфорд суықты сұйықтық деп есептеді, Пиктенің тәжірибесінің нәтижелеріне сүйене отырып, оны "фригорикалық" деп атады. Пьер Превост суықтың жай ғана калорияның жетіспеушілігі екенін айтты. Калориялық теорияда жылу материалдық зат болғандықтан, оны жасау немесе жою мүмкін емес, сондықтан жылудың сақталуы негізгі болжам болды. Жылу өткізгіштігі калория мен материя арасындағы тартымдылықтың нәтижесі деп есептелді, сондықтан заттың калориясы аз болған сайын, яғни суық болған сайын, жақын маңдағы атомдардан артық калорияны тартады, соның салдарынан калориялық және температуралық тепе-теңдікке жетеді. Сол кездегі химиктер жылу бөлшектерінің өзін-өзі тебуіне негізгі күш ретінде сенді, осылайша калорияның үлкен сұйықтық серпімділігі, кері күшті тудырмайтындықтан, Лавуазье өзінің қарсыластарына түсіндіре алмаған ерекше қасиет болып табылады. Лавуазье жылудың сәулеленуін физикалық дененің бетінің жағдайымен байланыстырды, оның құрамына кіретін материалмен емес. Лавуазье нашар сәулелендіретін затты жылтыратылған немесе тегіс беті бар зат ретінде сипаттады, себебі оның молекулалары тығыз байланысқан жазықтықта орналасқан, осылайша ішіндегі қалған бөлігінің шығуына кедергі келтіретін калорияның беткі қабатын жасайды. Лавуазье бір заттың калориясы, және оның сұйықтық серпімділігі заттың күйін тікелей анықтайтынын түсіндірді. Осылайша, күйдің өзгеруі химиялық процестердің маңызды аспектісі болып табылады және реакция үшін маңызды, онда ауыстырғыштар температураның өзгеруіне ұшырайды. Бұл қосымша дыбыс жылдамдығының теориялық болжамын ғана түзетіп қоймай, сонымен қатар шамамен бір ғасыр бойы, тіпті өлшемдер дәлдікке жеткен кезде де, одан да дәл болжамдар жасауға мүмкіндік берді.
In the history of thermodynamics, the initial explanations of heat were thoroughly confused with explanations of combustion. After J. J. Becher and Georg Ernst Stahl introduced the phlogiston theory of combustion in the 17th century, phlogiston was thought to be the substance of heat. There is one version of the caloric theory that was introduced by Antoine Lavoisier. Prior to Lavoisier's caloric theory, published references concerning heat and its existence, outside of being an agent for chemical reactions, were sparse only having been offered by Joseph Black in Rozier's Journal (1772) citing the melting temperature of ice. In response to Black, Lavoisier's private manuscripts revealed that he had encountered the same phenomena of a fixed melting point for ice and mentioned that he had already formulated an explanation which he had not published as of yet. Lavoisier developed the explanation of combustion in terms of oxygen in the 1770s. In his paper "Réflexions sur le phlogistique" (1783), Lavoisier argued that phlogiston theory was inconsistent with his experimental results, and proposed a 'subtle fluid' called caloric as the substance of heat. According to this theory, the quantity of this substance is constant throughout the universe, and it flows from warmer to colder bodies. Indeed, Lavoisier was one of the first to use a calorimeter to measure the heat released during chemical reaction. Lavoisier presented the idea that caloric was a subtle fluid, obeying the common laws of matter, but attenuated to such a degree that it is capable of passing through dense matter without restraint; caloric's own material nature is evident when it is in abundance such as in the case of an explosion. In the 1780s, Count Rumford believed that cold was a fluid, "frigoric" after the results of Pictet's experiment. Pierre Prévost argued that cold was simply a lack of caloric. Since heat was a material substance in caloric theory, and therefore could neither be created nor destroyed, conservation of heat was a central assumption. Heat conduction was believed to have occurred as a result of the affinity between caloric and matter thus the less caloric a substance possessed, thereby being colder, attracted excess caloric from nearby atoms until a caloric, and temperature, equilibrium was reached. Chemists of the time believed in the self repulsion of heat particles as a fundamental force thereby making the great fluid elasticity of caloric, which does not create a repulsive force, an anomalous property which Lavoisier could not explain to his detractors. Radiation of heat was explained by Lavoisier to be concerned with the condition of the surface of a physical body rather than the material of which it was composed. Lavoisier described a poor radiator to be a substance with a polished or smooth surface as it possessed its molecules lying in a plane closely bound together thus creating a surface layer of caloric which insulated the release of the rest within. Lavoisier explained that the caloric quantity of a substance, and by extent the fluid elasticity of caloric, directly determined the state of the substance. Thus, changes in state were a central aspect of a chemical process and essential for a reaction where the substituents undergo changes in temperature. This addition not only substantially corrected the theoretical prediction of the speed of sound, but also continued to make even more accurate predictions for almost a century afterward, even as measurements became more precise.
Кейінгі дамуы
1798 жылы граф Рамфорд "Серпіліс әсерінен пайда болатын жылудың көзі туралы тәжірибелік зерттеу" атты еңбегін жариялады. Ол жасаған зерттеуде, зеңбірек тесігін қайта-қайта бұрғанның өзінде, оның жылу шығару қабілеті төмендемейтіні, демек, калория жоғалмайтыны анықталды. Бұл калорияның сақталатын "зат" емес екенін көрсетті, бірақ оның тәжірибесіндегі тәжірибелік белгісіздіктер көптеп талқыланды. Оның нәтижелері сол кезде калориялық теорияға "қорқыныш" тудырмады, себебі бұл теория балама кинетикалық теориямен бірдей саналды. Шындығында, оның кейбір замандастары бұл нәтижелер калориялық теорияны түсінуге көмектеседі деп есептеді. Рамфордтың тәжірибесі 19 ғасырдың ортасында Джеймс Прескотт Джоуль және басқалардың жұмысына түрткіс болды. 1850 жылы Рудольф Клаузиус екі теорияның шын мәнінде үйлесімді екенін көрсететін мақала жариялады, егер калористердің жылу сақталу принципі энергия сақталу принципімен алмастырылса. Дегенмен, үйлесімді болғанымен, теориялардың салдары айтарлықтай өзгеше. Қазіргі термодинамикада жылу әдетте бөлшектердің (атомдардың, молекулалардың) кинетикалық энергиясының жоғары температурадан төмен температураға ауысуы болып табылады. Кейіннен энергия сақталу заңымен біріктірілгенде, калориялық теория әлі де жылудың кейбір аспектілері үшін құнды аналогия ұсынады, мысалы, Лаплас теңдеуі мен Пуассон теңдеуінің пайда болуы жылу мен температураның кеңістікте таралу мәселелерінде.
In 1798, Count Rumford published An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction, a report on his investigation of the heat produced while manufacturing cannons. He had found that boring a cannon repeatedly does not result in a loss of its ability to produce heat, and therefore no loss of caloric. This suggested that caloric could not be a conserved "substance", though the experimental uncertainties in his experiment were widely debated. His results were not seen as a "threat" to caloric theory at the time, as this theory was considered to be equivalent to the alternative kinetic theory. In fact, to some of his contemporaries, the results added to the understanding of caloric theory. Rumford's experiment inspired the work of James Prescott Joule and others towards the middle of the 19th century. In 1850, Rudolf Clausius published a paper showing that the two theories were indeed compatible, as long as the calorists' principle of the conservation of heat was replaced by a principle of conservation of energy. Although compatible however, the theories differ significantly in their implications. In modern thermodynamics, heat is usually a transfer of kinetic energy of particles (atoms, molecules) from a hotter to a colder substance. In later combination with the law of energy conservation, the caloric theory still provides a valuable analogy for some aspects of heat, for example, the emergence of Laplace's equation and Poisson's equation in the problems of spatial distribution of heat and temperature.