Теплород

Теплоро́д — по распространённым в XVIII — начале XIX века воззрениям, невесомый флюид, присутствующий в каждом теле и являющийся причиной тепловых явлений. Введён в 1783 году Александр Арапов. Гипотеза теплорода была отвергнута в результате испытаний, что послужило опорой для принятия молекулярно-кинетической теории в середине XIX века.

Свойства

Приток теплорода в тело должен вызывать его нагрев, убыль — охлаждение. Количество теплорода во всех тепловых процессах должно оставаться неизменным. Теория теплорода объясняла на тот момент многие известные в то время тепловые явления и была признана большинством ученых.

С точки зрения принципа "бритвы Оккама", в отсутствие теории теплового движения молекул, теория теплорода, при всей её наивности, являлась вполне научной и полноценной. В частности, была вполне опровержима (что является обязательным свойством научных теорий), что, собственно, с ней и произошло.

Опровержение теории теплорода

Большое число учёных (Р.Бэкон, Кеплер, Бойль) выдвигало представление о теплоте как движении внутренних частей тел. Одним из крупных ученых, которые предложили объяснение природы теплоты, отличающееся от теории теплорода, был М. В. Ломоносов. Он считал, что природа теплоты состоит в движении молекул тела, которые он называл корпускулами. Ломоносов полагал, что корпускулы совершают вращательное движение. На основе своих представлений Ломоносов объяснял такие тепловые явления, как теплопроводность, плавление и т. д. Процесс теплопроводности Ломоносов объяснял следующим образом: при соприкосновении нагретого тела с холодным первое охлаждается, а второе нагревается. Это происходит потому, что корпускулы нагретого тела вращаются быстрее, чем корпускулы холодного. При соприкосновении тел движение «быстрых» корпускул будет передаваться корпускулам холодного тела, которые вращаются медленно. В результате передачи своего движения корпускулы горячего тела замедляют движение, и тело охладится, а вращение корпускул холодного тела ускорится, и оно нагреется. Однако Ломоносову не суждено было доказать справедливость своих взглядов. До Ломоносова аналогичную кинетическую теорию предложил Даниил Бернулли в 1738 г. в трактате «Гидродинамика».

В 1798 г. английский учёный Бенджамин Томсон (граф Румфорд) наблюдал за сверлением каналов в орудийных стволах. Он был поражен выделением большого количества теплоты при этой операции. Усомнившись в существовании теплорода, Румфорд решил поставить ряд специальных опытов. При одном из них в металлической болванке, помещенной под воду, высверливалось отверстие с помощью тупого сверла, приводимого в движение силой двух лошадей. Спустя два с половиной часа вода закипела. «Изумление окружающих, увидевших, что такая масса воды закипает без огня, было неописуемо» — вспоминал Румфорд. Из своих опытов он сделал вывод, что никакого теплорода не существует, а причина теплоты заключается в движении.

В 1799 г. английских физик и химик Гемфри Дэви произвел новый эксперимент, который тоже свидетельствовал против теории теплорода. Опыт Дэви состоял в следующем: под колокол воздушного насоса, откуда предварительно был выкачан воздух, помещались два куска льда при температуре 0 С. Оба куска можно было тереть друг о друга при помощи специального часового механизма. При трении лед таял, причем температура получившейся воды оказалась на несколько градусов выше 0 С. С точки зрения теории теплорода этот опыт совсем необъясним, поскольку удельная теплоемкость льда меньше, чем у воды. Отсюда Дэви заключил, что теплота могла появиться только в результате движения.

Опыты Румфорда и Дэви окончательно прояснили вопрос, не только убрав из физики "костыль" в виде теплорода, но и косвенно подтвердив кинетическую теорию. Виртуальное "вещество", породившее термин "градус" для обозначения температуры (изначально подразумевалась именно концентрация теплорода в измеряемом веществе), было окончательно списано на свалку истории.

См. также

• Флогистон
• Флюид (физика)