Все перечисленные до сих пор исследования по теплоте более или менее отвлекались от умозрений по вопросу о сущности теплоты в телах, а собственное развитие их не приводило к этому вопросу. Иное представляли собой все те работы, которые были посвящены исследованию механических действий тепла, в особенности определению механического эквивалента теплоты. Уже для первых исследователей, открывших механический эквивалент, было ясно, что то, что может быть неограниченно превращено в механическую работу, ни в коем случае не может быть веществом, а должно быть тоже рассматриваемо как некоторое явление движения, и что, следовательно, представление Карно о силе тепла как о силе некоего потока с известным падением должно быть оставлено и переход тепла из одного тела в другое следует рассматривать только как передачу движения. Однако это заключение давало лишь фундамент для теории теплоты, самое же здание предстояло еще построить. В самом деле, если даже и было признано, что теплота есть движение, оставалось еще решить, что именно движется в нагретом теле, заключенный ли в нем эфир или же частица самого весомого вещества, и каков вид этого движения. Открытие механического эквивалента теплоты нисколько не уменьшило трудностей этих задач и поэтому понятно, что новая теория теплоты могла развиваться лишь медленно. Майер мало занимался вопросами теории теплоты, — в этой области Джоуль с его склонностью к более ограниченному кругу вопросов сделал несравненно больше. Выше было уже отмечено, что в своей работе «О тепловых действиях магнитоэлектричества» он пришел к убеждению, что теплота, развиваемая током, не переносится только из одной части прибора в другую, а действительно развивается в соответствующей части проводника тока. В прибавлении к этой работе он даже идет дальше, утверждая, что теплота, развивающаяся при химических соединениях, определяется «силою, затрачиваемой при падении атомов»; что скрытую теплоту можно сравнить с заведенною часовою пружиною и что водород и кислород, если бы их можно было соединить в жидком виде, дали бы при соединении меньше теплоты, чем при их соединении в газообразном состоянии, так как в первом случае «атомам пришлось бы пробегать при соединении меньшие пространства». В прибавлении к следующей работе «О развитии тепла при электролизе воды» он считает теплоту плавления механической силой, необходимой для преодоления сцепления между частицами твердого тела, а теплоту испарения эквивалентом силы, необходимой для преодоления связи между частицами жидкости, а также атмосферного давления. Для того чтобы создать, как он выражается, теорию теплоты, более естественную, чем волновая гипотеза, он обращается к гипотезе Фарадея, согласно которой все атомы окружены равными количествами электричества, и допускает, что все эти электрические, атмосферы вращаются с очень большою скоростью вокруг своих атомов. Тогда момент атмосфер соответствует количеству тепла, а скорость наружных слоев — температуре. Таких же воззрений придерживается Джоуль в своей работе «Об изменениях температуры путем разрежения и сжатия воздуха», прибавляя только, что для объяснения лучистой теплоты необходимо еще допустить, что вращающиеся электрические атмосферы обладают способностью, в зависимости от обстоятельств, возбуждать в эфире в большей или меньшей степени изохронные волнообразные движения. Вместе с тем он указывает на невозможность сохранить теорию паровых машин Карно и Клапейрона, «так как она приводит к заключению, что при нецелесообразном устройстве приборов живая сила может быть уничтожена». Работу способно производить не падение теплоты от более теплого тела к более холодному, равным образом и тепло, освобождающееся в конденсаторе, не может быть равно теплу, сообщенному котлу очагом, — первое должно быть меньше второго, и именно в точном соотношении с эквивалентом произведенной механической силы. Эти воззрения Джоуля на сущность тепла, повторно изложенные им также в упомянутом выше большом сочинений 1850 г., постарался развить и облечь в математическую форму Ранкин в ряде больших работ, начиная с 1850 г. По его мнению, каждый атом материи состоит из ядра, или центральной физической точки, окруженной упругой атмосферой, которая удерживается в своем положении притягательными силами, направленными к центру. Состоит ли при этом ядро, или физическая центральная точка, из уплотненного до максимальной степени вещества атмосферы или же оно состоит из отличного от него вещества, остается совершенно невыясненным. Агрегатное состояние тела зависит от соотношения между упругой силой его атомных атмосфер и взаимодействием самих атомов. Упругая сила теплоты возникает благодаря вращениям или вибрациям упругих атмосфер атомов, и количество тепла в теле есть живая сила этих вращений или вибраций. Температура же является функцией отношения квадрата вращательной скорости к упругости атмосфер. Для того чтобы эту теорию связать с теорией света и лучистой теплоты, следует еще принять, что среда, в которой распространяются эти последние, состоит из атомных ядер, которые вибрируют независимо или почти независимо от своих атмосфер. Поглощение света и тепла является тогда переходом движения от атомных ядер к их атмосферам, а излучение имеет место при переходе движения в обратном направлении. На основе этих гипотез Ранкин далее рассматривает соотношение между теплом и механической работой, скрытую теплоту, законы термодинамических машин и т. д.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «МЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛОТЫ ДЖОУЛЯ» з дисципліни «Історія фізики»
