Войти
В истории науки, то механический эквивалент тепла состояний, движение и тепло взаимозаменяемы и что в любом случае, данное количество работы будет генерировать такое же количество тепла, при условии работы, проделанной полностью преобразуется в тепловую энергию. Механический эквивалент тепла был концепцией, которая сыграла важную роль в развитии и принятии концепции сохранения энергии и в становлении науки термодинамики в 19 веке.
Аппарат Джоуля для измерения механического эквивалента тепла, в котором « работа » падающего груза преобразуется в « тепло » перемешивания в воде. Бенджамин Томпсон, граф Рамфорд, наблюдал тепло трения, создаваемое расточной пушкой на арсенале в Мюнхене, Германия, примерно в 1797 году. Рамфорд погрузил ствол пушки в воду и приспособил для него специально затупленный буровой инструмент. Он показал, что воду можно вскипятить примерно за два с половиной часа и что запас тепла от трения, по-видимому, неисчерпаем.
Основываясь на своих экспериментах, он опубликовал « Экспериментальное исследование источника тепла, возбуждаемого трением » (1798 г.), Philosophical Transactions of the Royal Society, с. 102. Эта научная статья бросила серьезный вызов устоявшимся теориям тепла и положила начало революции в термодинамике XIX века. Эксперимент вдохновил Джеймса Прескотта Джоуля на работу в 1840-х годах. Более точные измерения эквивалентности Джоуля сыграли решающую роль в установлении кинетической теории за счет теории калорийности. Идея эквивалентности тепла и работы была также предложена Юлиусом Робертом фон Майером в 1842 году в ведущем немецком физическом журнале и независимо Джеймсом Прескоттом Джоулем в 1843 году в ведущем британском физическом журнале. Аналогичную работу проделал Людвиг А. Колдинг в 1840-1843 годах, хотя работа Колдинга была мало известна за пределами его родной Дании.
Сотрудничество Николя Клемана и Сади Карно в 1820-х годах имело некоторые родственные мысли, близкие к тем же. В 1845 году Джоуль опубликовал статью, озаглавленную « Механический эквивалент тепла », в которой он указал численное значение количества механической работы, необходимой для производства единицы тепла. В частности Джоуля экспериментировал на количество механической работы, генерируемого за счет трения, необходимого для повышения температуры в виде фунта из воды на один градус по Фаренгейту и нашли последовательное значение 778.24 футов фунта силы (4,1550 Дж кал -1). Джоуль утверждал, что движение и тепло взаимозаменяемы и что в каждом случае определенное количество работы будет генерировать одинаковое количество тепла. Фон Майер также опубликовал числовое значение механического эквивалента тепла в 1845 году, но его экспериментальный метод не был столь убедительным.
Хотя стандартизованное значение 4,1860 Дж кал −1 было установлено в начале 20-го века, в 1920-х годах было окончательно понято, что константа - это просто удельная теплоемкость воды, величина, которая изменяется в зависимости от температуры в пределах от 4,17 до 4,22 Дж г −1 ° C −1. Изменение единицы измерения стало результатом упразднения калорий как единицы измерения в физике и химии.
И фон Майер, и Джоуль столкнулись с первоначальным пренебрежением и сопротивлением, несмотря на публикации в ведущих европейских физических журналах, но к 1847 году многие ведущие ученые того времени обратили на это внимание. Герман Гельмгольц в 1847 году опубликовал то, что считается окончательной декларацией сохранения энергии. Гельмгольц извлек уроки из публикаций Джоуля, хотя Гельмгольц в конце концов решил отдать приоритет Джоуля и фон Майеру.
Также в 1847 году Джоуль выступил с многолюдным докладом на ежегодном собрании Британской ассоциации содействия развитию науки. Среди присутствующих был Уильям Томсон. Томсон был заинтригован, но поначалу настроен скептически. В течение следующих двух лет Томсон становился все более и более убежденным в теории Джоуля, наконец, признав свое убеждение в печати в 1851 году, одновременно ссылаясь на фон Майера. Томсон сотрудничал с Джоулем, в основном, по переписке, Джоуль проводил эксперименты, Томсон анализировал результаты и предлагал дальнейшие эксперименты. Сотрудничество длилось с 1852 по 1856 год. Опубликованные результаты во многом способствовали всеобщему признанию работы Джоуля и кинетической теории.
Однако в 1848 году фон Майер впервые увидел документы Джоуля и написал во Французскую Академию наук, чтобы подтвердить приоритет. Его письмо было опубликовано в Comptes Rendus, и Джоуль быстро отреагировал. Близкие отношения Томсона с Джоулем позволили ему оказаться втянутым в полемику. Пара планировала, что Джоуль признает приоритет фон Майера в отношении идеи механического эквивалента, но заявит, что экспериментальная проверка зависит от Джоуля. Сподвижники, коллеги и родственники Томсона, такие как Уильям Джон Маккуорн Рэнкин, Джеймс Томсон, Джеймс Клерк Максвелл и Питер Гатри Тейт, присоединились к делу Джоуля.
Однако в 1862 году Джон Тиндалл, во время одного из своих многочисленных экскурсий в популярную науку и многочисленных публичных споров с Томсоном и его окружением, прочитал в Королевском институте лекцию под названием « О силе», в которой он приписал фон Майеру создание и измерение механического эквивалента. тепла. Томсон и Тейт были возмущены, и на страницах Philosophical Magazine и более популярных Good Words произошел недостойный публичный обмен перепиской. Тейт даже прибег к отстаиванию дела Колдинга в попытке подорвать авторитет фон Майера.
Хотя Tyndall снова нажимается причиной фона Майера в Тепле: режим движения (1863 г.) с публикацией сэр Генри Энфилд Роско «s Edinburgh Review статьей термодинамики в январе 1864 года, репутация Джоуля была запечатана в то время как фон Майер вступил в период безвестность.
СМИ, связанные с механическим эквивалентом тепла на Викискладе?