7.2. Температура и природа теплоты

Исследования в области теплоты активизировались после изобретения измерителя теплоты - термометра. Одним из первых был термоскоп Галилея. Первые практические термометры были изготовлены голландским мастером-стеклодувом Фаренгейтом в начале 18 в. Первая температурная точка определялась смесью воды, льда и поваренной соли. Это был 0. Вторая точка - смесь льда и воды (32°). Температура человеческого тела 96°. Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении 212°.

Новую шкалу температур предложил Реомюр в 1730г.: 0 - таяние льда, кипение воды 80°. В 1742 г. шведский астроном Цельсий предложил стоградусную шкалу: за 0° принималась температура кипения воды, за 100°- температура таяния льда.

Температура в градусах Цельсия ( ) связана с температурой в градусах Фаренгейта ( ) следующим образом:

Впоследствии, кроме понятия температуры, стало применяться количество теплоты. Джозеф Блэк открыл скрытые теплоты плавления и парообразования.

В конце 18 в. были открыты газы: кислород, азот и другие и установлено, что они имеют одинаковый температурный коэффициент расширения (коэффициент теплового расширения 0.00375 1/град. Существовало два взгляда на природу теплоты: Ф. Бэкон. Декарт, Бойль. Гук и др. полагали, что теплота - это скорость движения частиц. Другие, например Галилей, считали, что теплота - вещество. Существовали и промежуточные взгляды. Ньютон, например, полагал, что теплота - движение эфира.

В середине 18 в. М.В. Ломоносовым были сформулированы представления о кинетической теории теплоты. Лавуазье и Лаплас придерживались теории теплорода, которая была проще, нагляднее.

7.3. Электричество. Лейденская банка

В 1676 г. астроном Жан Пикар, перенося ночью барометр, заметил, что время от времени “пустая” часть трубки начинает светиться. Этим явлением заинтересовался Иоганн Бернулли¹⁹. Он изготовил прибор, который светился подобно фосфору (трубка с “пустотой”). Электризацию стали получать, прикасаясь рукой к вращающемуся шару.

Англичанин Стивен Грей (1670-1735) фактически ввел понятия проводника и изолятора, если воспользоваться более поздними терминами, введенными в 1739 г. Дезагюлье. Грей открыл также явление электростатической индукции: ребенка, висевшего в воздухе, наэлектризовывали поднесением заряженной стеклянной палочки к его ногам. В 1733 г. Дюфе пришел к открытию двух видов электричества - стеклянного и смоляного. Рамсден изобрел электрофорную машину, в которой электризовался не шар, не цилиндр, а диск.

“Лейденская банка” была изобретена случайно немецким каноником фон Клейстом и лейденским физиком Мушенброком, независимо друг от друга, в опытах по электризации воды в 1745 г. В следующем году первоначальная бутылка с гвоздем была заменена банкой с обкладкой из фольги. Эти банки были соединены Франклином в Америке и Винклером в Германии в параллель, и были получены мощные батареи (Франклин).

Бенджамин Франклин (1706-1790) занялся исследованием электрических явлений почти случайно и через три года достиг замечательных успехов. Одним из первых поразивших его фактов было “...удивительное свойство остроконечных тел как притягивать, так и отталкивать электрический огонь”. Это наблюдение существовало и раньше, а в механизм он вникать не захотел. Им было обнаружено сходство между искрой и молнией. Жертвой подобного эксперимента стал академик из России Георг Вильгельм Рихман.