Защо беше приета теорията за калориите, въпреки че беше забелязано, че топлината, причинена от триенето
Защо калорийната теория за топлината изглежда е била сериозно оспорена едва след като Ърл Ръмфорд е провел експерименти за пробиване на оръдия? Със сигурност имаше много ежедневни примери, преди топлината да се генерира от триене, като например нагряване на трион, рязане на дърво, затопляне на дърва при шлайфане, заточване на острие върху камък или просто триене на две пръчки, за да започнете Пожар. Просто никой преди Румфорд не е задал очевидния въпрос - откъде идва съдържанието на калории в тези случаи?
отговор
Има две различни теории за топлинната течност. По-ранният, флогистон, е въведен от Stahl през 1703 г. (вероятно през 1667 г. от Becher, който го нарича Terra Penguis), а по-късният, калоричен, от Lavoisier през 1780-те. Теорията беше успешна в обяснението на различни видове физични и химични явления, а именно топлообмен, горене, латентна топлина при фазови преходи и декалцификация (образуване на метали). При декалциране, например, добавянето на флогистон към "земи" (руди) обяснява тяхното придобиване на метални свойства. Това не би трябвало да е изненада. Съвременните теории възпроизвеждат ефективно теории за флогистон/калории (подобно на ефективни „частици“ като фонони) за повечето от явленията, които са използвали за обяснение.
Механичната теория се разглежда като алтернатива (например, предложена от Бейкън, Бойл, Хук, Лок и Кавендиш, както по-късно ще признае Ръмфорд), но се разглежда като по-ниска, ако не се изключи. Работата на Блек по латентно и специфично нагряване през 1757-1764 г. и Уилкс през 1772 г. се считат за решаващи при правенето на флогистон за предпочитане пред него. Трудно беше да се обясни механично къде отива латентната топлина, защо топлинният капацитет не е пропорционален на плътността или как се извършват фазовите преходи. Шварц, от друга страна, разбира се обясни всичко, латентната топлина се дължи на способността на флогистон да се комбинира химически с материя, а газообразното състояние беше разтвор на течност във флогистон. Стандартното обяснение за топлината, генерирана от триенето, беше, че напрежението на триенето на повърхностите заедно принуждава флогистона да бъде изтласкан между атомите и да действа като топлина. Вижте глава Химическа революция в книгата на Фридман .
Ревизията на Лавоазие се отнася до ефектите от добавянето на маса към изгарянето (изгарянето), което той успя да измери, което противоречи на флогистоничния възглед за изгаряне: според Stahl, флогистонът е избягал от вещество, докато според Lavoisier е добавен кислород. Теорията на Лавоазие за оксигенирането обаче все още изискваше топлинна течност, която той преименува на Калории, а също така беше необходима за поддържане на теорията за черната латентна топлина. В бележките към есето на Кирван за флогистона (1784) Лавоазие пише:
„Ако металът се нагрее до определена температура и ако частиците му се отделят чрез нагряване до определено разстояние една от друга и привличането им една към друга е достатъчно намалено, той става способен да разлага жизненоважен въздух, от който поема въздуха. " Основата, а именно кислородът, и определя другия принцип, а именно съдържанието на калории, на свобода. основно и почти изцяло от това вещество се разтварят съдържанието на калории и светлината ".
Една слабост на теорията беше, че отделената топлина ще се подчинява на закон за запазване на материала и няма да нараства пропорционално на механичната работа, както прогнозира механичната теория. През 1798 г. Ръмфорд се опитва да покаже, че според теорията за калориите доставката на калории в експериментите му с смилане за издълбаване на цевите на оръдията ще бъде практически неограничена. Но съвременните учени (като Далтън, Лесли и Хенри) не го считаха за достоверен, мотивите му не бяха точно научни, твърденията му за „неограничено“ предлагане бяха преувеличени и възпроизводимостта на резултатите му се оказа под въпрос. Освен това е известно, че електричеството се генерира от триене и по това време статутът му на течност е безспорен. По този начин Карно все още работи в рамките на теорията за калориите в своето изследване на парни машини през 20-те години на миналия век, особено използвайки аналогията с калоричното водно колело.
Въвеждането на вълновата оптика през 20-те години на 20-ти век е втори удар. Стана по-трудно да се обясни лъчистата топлина като калорични частици, течащи през пространството. Още по-категорично е, че експериментите на Джоул върху механичния еквивалент на топлина първоначално са взети студени през 1842 година. Едва след като Томсън научава за Закона за запазване на енергията от 1841 г. на Майер и обръща повече внимание на експериментите на Джоул през 1847 г. и след като Клаузий механично преинтерпретира теорията на Карно през 1850 г., нещата се събират, за да изместят теорията за калориите през 1850-те. Вижте Преподавателската топлина на Фаулър: Възходът и падането на теорията за калориите .
Теорията за калориите имаше обяснения за топлината, генерирана от триенето. Съдържанието на калории трябва да се съхранява във всеки обект. Една от теориите (не знам дали е единствената) беше, че триенето създава известно напрежение в телата и това води до освобождаване на част от калориите, съхранявани в телата. Тъй като теорията за калориите предполага, че общото количество във Вселената е запазено до известна степен, заключението, че нагряването чрез триене работи само докато всички запазени калории се освободят. Ръмфорд твърди, че това може да отнеме много дълго и многократно, без видимо изчерпване на калориите. Наблюденията му обаче не доведоха до незабавно отхвърляне на теорията за калориите. Вероятно някои хора се опитаха да го обяснят по някакъв начин.