Механическая теория тепла и атомистика

Джон Дальтон родился в семье деревенского ткача в 1766г. Образование он получил самостоятельно, но к 15 годам достиг таких успехов, что получил место преподавателя математики в школе города Кендала. В 1793 г. он становится преподавателем физики и математики в в колледже в Манчестере. Умер Д.Дальтон в 1844г.

Дальтону принадлежат фундаментальные исследования смесей газов и паров, в результате которых он вывел названный его именем закон независимости парциальных давлений компонентов смеси. В 1802 г за несколько месяцев до Гей-Люссака он установил закон теплового расширения газов.

Дальтон ввел в химию фундаментальное понятие атомного веса и, приняв за единицу атомного веса вес атома водорода, определил атомные веса некоторых элементов. Ошибочно приняв, что в состав молекулы воды входит один атом водорода и один атом кислорода, он неправильно определил атомные веса азота и кислорода. Но Дальтон первым составил таблицу атомных весов и ввел химическую символику, правда, не вполне удачную и замененную в химии более удобной символикой Берцелиуса (1779-1848).

В 1811 г итальянский физик и химик Амедео Авогадро (1776-1856), развивая атомно-молекулярную теорию, установил закон, ныне носящий его имя.

Дальтон, Берцелиус и другие видные химики не приняли теорию Авогадро и задержали развитие химической атомистики до 60-х годов 19 столетия, когда Жерар (1816-1856) подтвердил закон Авогадро новыми опытными данными.

Утверждение атомной теории в химии соответствовало ее применению в физике, когда открытие закона сохранения энергии воскресило представление о теплоте как о форме движения. Это утверждение, высказанное в 1620 г. в смутной форме Ф.Бэконом, развитое в 1743-1745 гг. М.Ломоносовым, было вновь высказано одним из основателей закона сохранения и превращения энергии – Джемсом Джоулем в докладе «Некоторые замечания о теплоте и строении упругих жидкостей».

Джоуль со всей ясностью показывает, что закон сохранения энергии находит свое выражение в превращении работы в теплоту в строго определенном количественном отношении. Ученый приходит к выводу, что теплота является формой кинетической энергии (живой силы) или потенциальной («некоторым состоянием притяжения и отталкивания») весомых частиц.

На основе конкретного числового подсчета Джоуль выводит основной закон идеального газа.

Итак, Клаузиус строит кинетическую теорию газов на основе классической механики, привлекая молекулярные представления и статистику. В формуле давления у него фигурирует средний квадрат квадратов скоростей отдельных молекул. Он вычисляет среднее число столкновений и среднюю длину свободного пробега молекулы, оперируя понятиями теории вероятностей. Эти результаты и методы подсчета Клаузиуса ныне вошли в учебники физики.

Теория электромагнитного поля

Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Герц.

Герц родился 22 февраля 1857 г в семье адвоката. В эпоху Герца в Германии интенсивно развивалась промышленность, наука и техника. В Берлинском университете Гельмгольц создал мировую научную школу. Тогда же Вернер Сименс (1816-1892) интенсивно работал в области электротехники сильных токов.

В среду лидеров немецкой науки и техники вошел и Герц. После окончания гимназии он учился сначала в Дрезденском, а потом в Мюнхенском техническом училище. Вскоре он понял. Что его призвание – наука, и перешел в Берлинский университет, где изучал физику под руководством Гельмгольца. Герц был любимым учеником Гельмгольца, и именно ему было поручена экспериментальная проверка теоретических выводов Максвелла. Герц начал свои знаменитые опыты, будучи профессором Высшей технической школы в Карлсруэ, и заканчивал их в Бонне, где был профессором экспериментальной физики.

Умер Герц 1 января 1894 г. Его учитель Гельмгольц скончался в этом же году 8 сентября.

В 1884 г Герц показывает в своей работе, что максвелловская электродинамика обладает преимуществами по отношению к обычной, но считает недоказанным, что она единственно возможная.

Экспериментальную установку и сами опыты Герц описал и опубликовал в 1887 г. в статье «О весьма быстрых электрических колебаниях». Герц описывает здесь способ генерации колебаний, «приблизительно в сто раз быстрее наблюденных Феддерсеном». «Период этих колебаний, определяемый, конечно, лишь при помощи теории, измеряется стомиллионными долями секунды. Следовательно, в отношении продолжительности они занимают среднее место между звуковыми колебаниями весомых тел и световыми колебаниями эфира».

Проводники, с которыми работает Герц, вошли в науку под названием вибратор и резонатор Герца. Резонатором проводник называется потому, что наиболее сильно возбуждается колебаниями, резонирующими с его собственными колебаниями.

В работе «О влиянии ультрафиолетового света на электрический разряд» Герц описывает важное явление, открытое им и получившее впоследствии название фотоэлектрического эффекта.