вое количество теплорода. Этот физик очень близко подошел к понятию теплоемкости, которое было сформулировано позже.
Все это привело к тому, что в XVIII в. уже мало кто вспоминал о кинетической теории теплоты.
В 70-х годах XVIII в. из Америки в Европу приехал молодой талантливый инженер Бенджамин Томсон, впоследствии - граф Румфорд. Работая на артиллерийском заводе, он обратил внимание на то, что при стрельбе холостыми зарядами ствол орудия нагревался сильнее, чем при выстреле снарядами. Это никак не вязалось с представлениями о теплороде. В 1798 г. наблюдая за сверлением стволов, он был поражен большим количеством выделяемой при этом теплоты. Румфорд поставил специальный опыт, просверливая болванку тупым сверлом с помощью двух лошадей. Болванка быстро нагревалась, что невозможно было объяснить теорией теплорода. Поместив болванку в воду, Румфорд быстро довел ее до кипения. Отсюда Румфорд сделал вывод о том, что природа теплоты заключается в движении.
В 1799 г. английский физик и химик Гэмфри Дэви произвел опыт по таянию двух кусков льда при трении их друг о друга. Опыт однозначно подтвердил отсутствие теплорода. Но только к середине XIX в. теплород был окончательно упразднен из физики.
Немецкий врач и физик Роберт Майер в 1841 г. пришел к выводу о том, что физические и химические законы у живых организмов и неживой природы одни и те же. Это было очень смелое утверждение, т.к. тогда считалось, что жизнедеятельность организмов поддерживается некоей таинственной жизненной силой. В 1845 г. в статье «Органическое движение в его связи с обменом веществ» четко сформулировал Закон сохранения энергии и теоретически рассчитал численное значение механического эквивалента теплоты. Правильную оценку работ Майера впервые дал Гельмгольц, который в 1847 г. сформулировал Закон сохранения и превращения энергии как всеобщий закон природы. Идеи Майера не были поняты его современниками. Это обстоятельство, а также травля, связанная с оспариванием его приоритета, привели к тому, что весной 1850 г. он сделал попытку покончить с собой.
Одновременно с Майером опытные работы по определению механического эквивалента теплоты проводил Джеймс Джоуль (1818-1889), владелец пивоваренного завода и физик-любитель. Из многих десятков опытов он получил величину 438 кг.м/ккал.
Так, трое ученых, обобщая и анализируя известные факты о превращении различного рода «сил», пришли независимо друг от друга к великому открытию, завершившему многолетнюю борьбу между теорией теплорода и теорией теплоты как особой формы движения.
Развитие молекулярно-кинетической теории теплоты началось сразу же после открытия Закона сохранения и превращения теплоты. Пионером в этой области явился немецкий физик Рудольф Клаузиус (1822-1888), который начал систематически разрабатывать теорию теплоты.
Явление, которое позволило косвенно наблюдать движение молекул было открыто в 1827 г. английским ботаником Робертом Броуном, который в микроскоп увидел хаотическое движение частиц цветочной пыльцы. Но только 50 лет спустя этому эффекту было дано правильное объяснение. Но окончательный триумф молекулярно-кинетической теории был достигнут после проведения францусским ученым Ж.Б.Перреном в 1909 г. опытов по распределению частиц эмульсии по высоте под воздействием силы тяжести.
Количественным воплощением молекулярно-кинетических представлений служат опытные газовые законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона, уравнение состояния Клапейрона-Менделеева, основное уравнение кинетической теории идеальных газов, закон Максвелла для распределения скоростей молекул и др. На базе молекулярно-кинетической теории теплоты и представлений об энергии в середине XIX в. появилась наука о теплоте - термодинамика.
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями.
Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов («Начал»), которые являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел. Поэтому закономерности в соотношениях между физическими величинами, к которым приводит термодинамика, носит универсальный характер. Обоснование законов термодинамики, их связь с законами движения частиц, из которых построены тела, дается статистической физикой, задачей которой является выражение свойств макроскопических тел, т.е. систем, состоящих из очень большого числа одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.п.) через свойства этих частиц и взаимодействие между ними.
В основе молекулярно-кинетических представлений о строении и свойствах макросистем лежат три положения:
- любое тело - твердое, жидкое или газообразное - состоит из большого числа малых частиц - молекул (атомы можно рассматривать как одноатомные молекулы);
- молекулы всякого вещества находятся в беспорядочном, хаотическом, не имеющем какого-либо преимущественного направления движении;
- интенсивность движения молекул зависит от температуры вещества.
10.2. Некоторые положения современной термодинамики
Теплота - количество энергии, получаемое или отдаваемое системой при теплообмене при неизменных внешних параметрах-системы. Тепловое движение -беспорядочное (хаотическое) движение микрочастиц (молекул, атомов, электронов и др.), из которых состоят все тела. Тепловое движение - это особая форма движения материи, качественно отличная от обычного механического движения, при котором все части тела движутся упорядоченно. Наиболее убедительным эк-
