20. Rumford:

20. Rumford:

Rumford dan panas: Sangat mudah untuk merasa simpati banyak untuk Benjamin Thompson, salah satu dari orang-orang yang pertama hanya kekhawatiran v licik adalah diri mereka sendiri. Ketika hanya sembilan belas lolos dari kemiskinan masa kecilnya dengan menikahi seorang janda kaya hampir dua kali usianya.

Thompson dilahirkan di Woburn, Massachusetts, pada 1753. Pada hari-hari, Massachusetts dan AS lainnya menyatakan masih koloni Inggris. Beberapa tahun setelah menikah Thompson pecah Revolusi Amerika, dan ini prognosis marró waktu dan menunjuk ke pecundang. Ia bergabung dengan tentara Inggris di Boston adalah mata-mata terhadap patriot kolonial. Ketika Inggris meninggalkan Boston Thompson membawanya. Tidak ada penyesalan besar meninggalkan istri dan anak-anak dan tidak pernah kembali. Di Eropa, menawarkan jasanya ke setiap pemerintah yang setuju untuk membayar harga yang diminta, dan semua kesulitan menerima suap, menjual rahasia dan memiliki, secara umum, sebuah bermoral dan tidak jujur. Thompson datang 179 dari Inggris ke benua Eropa. Dia memasuki pelayanan Negara Bavaria (sekarang menjadi milik Jerman, tetapi kemudian sebuah negara merdeka) dan di sana ia dianugerahi gelar menghitung. Thompson mengambil nama Count Rumford, sebagai "Rumford" awalnya bernama sebagai kota Concord (New Hampshire) di mana ia menikah dengan istri pertamanya. Ini adalah bagaimana Benjamin Thompson telah berlalu ke dalam sejarah dengan nama Rumford.

Sebuah pikiran ilmiah Satu hal yang dapat dikatakan mendukung Rumford, dan memiliki kehausan untuk pengetahuan terpadamkan. Dari kecil ia ditampilkan pikiran yang aktif dan membangkitkan yang menembus ke jantung masalah. Sepanjang hidupnya ia membuat eksperimen menarik dan membuat kesimpulan penting. Yang paling mencatat dimainkan Bavaria, di mana ia memimpin pabrik meriam. Senjata-senjata dibuat dengan menuangkan logam ke dalam cetakan dan kemudian pengeboran benda kerja untuk membentuk jiwa. Ini operasi terakhir dilakukan dengan bor cepat.

Tidak mengherankan, laras dan bor harus dipanaskan dan terus-menerus menuangkan air dingin untuk mendinginkan mereka. Melihat keluar panas, pikiran gelisah Rumford dimasukkan ke dalam operasi.

Pertama-tama, apa yang panas? Para ilmuwan pada waktu itu, termasuk ahli kimia Perancis Lavoisier besar percaya bahwa panas adalah cairan ringan yang disebut kalori itu. Dengan memperkenalkan lebih panas di suatu zat dipanaskan, sampai akhirnya panas penuh dan mengalir ke segala arah. Oleh karena itu, kehangatan dari objek merah-panas itu terasa jauh. Panas matahari, misalnya, Anda bisa melihat 150 juta kilometer. Ketika menghubungi objek panas dengan dingin lagi, panas mengalir dari awal sampai kedua. Hal ini disebabkan untuk mendinginkan aliran objek panas dan dingin untuk hangat.

Teori ini bekerja cukup baik, dan beberapa ilmuwan mempertanyakan. Salah satu dari mereka yang ragu-ragu adalah Rumford, bertanya-tanya mengapa panas keluar dari ngarai. Pendukung teori kalori diberitahu bahwa karena bor pecah menjadi potongan-potongan logam, yang memungkinkan panas yang terkandung di dalamnya mengalir keluar seperti air dari vas bunga yang pecah.

Rumford, skeptis, ternyata antara lubang dan menemukan benar-benar kusam dan lusuh. "Gunakan ini," katanya. Para pekerja keberatan dengan tidak baik, saya menghabiskan, tetapi mengulangi perintah dalam nada Rumford lebih kencang, dan mereka dengan cepat mematuhi.

Bor berbalik sia-sia, tanpa membuat penyok di logam, tapi malah menghasilkan panas lebih dari yang baru. Bayangkan kejutan dari pekerja senang melihat sikap menghitung.

Rumford menjadi jelas bahwa panas tidak menunjukkan kegagalan logam, dan bahkan mungkin dia tidak melanjutkan. Logam awalnya dingin, sehingga tidak bisa menahan banyak panas, dan bahkan kemudian tampaknya bahwa panas mengalir dalam jumlah terbatas.

Rumford, untuk mengukur panas yang keluar dari laras, mencatat berapa banyak pemanasan air yang digunakan untuk mendinginkan bor dan meriam, dan menyimpulkan bahwa jika panas semua ini adalah kembali dengan logam, laras akan meleleh. Pindah partikel Rumford yakin bahwa panas adalah cairan, namun cara bergerak. Sebagai bor menyentuh terhadap logam, gerakannya menjadi lebih cepat dan gerakan kecil dari partikel yang membentuk perunggu. Hanya memberikan bor atau memotong logam, panas itu berasal dari gerakan-gerakan yang sangat kecil dan cepat dari partikel-partikel, dan, alami, sementara masih memproduksi putaran bor. Produksi panas tidak ada hubungannya dengan panas yang bisa atau berhenti untuk eksis dalam logam. pekerjaan itu diabaikan selama lima puluh tahun mendatang. Para ilmuwan puas dengan ide kalori dan menciptakan teori-teori untuk menjelaskan bagaimana ia mengalir dari satu tubuh ke tubuh lain. Alasan, atau bagian dari alasannya adalah bahwa ragu-ragu untuk menerima gagasan partikel kecil yang mengalami cepat, tidak ada yang bisa melihat kecil.

Namun, sepuluh tahun setelah karya Rumford, John Dalton diucapkan teori atom (lihat Bab 5). Secara bertahap, para ilmuwan datang untuk menerima keberadaan atom. Bukankah itu, kemudian, bahwa partikel-partikel kecil yang bergerak Rumford atom atau molekul (kelompok atom)?

Bisa jadi. Tapi bagaimana kita bisa membayangkan pergerakan miliaran dan miliaran molekul tak terlihat? Bergerak serempak, atau sekitar satu cara dan lain lain, menurut hukum tetap? Atau mungkin sebuah gerakan acak akan, secara acak, arah dan kecepatan sewenang-wenang, tanpa mampu berkata arah mana dan seberapa cepat ia bergerak salah satu dari mereka?

Para matematikawan Swiss Daniel Bernoulli pada awal abad kedelapan belas, beberapa dekade sebelum pekerjaan Rumford, telah mencoba untuk mempelajari masalah gerak acak partikel dalam gas. Ini jauh sebelum para ilmuwan menerima teori atom dan di sisi lain, tidak memiliki Bernoulli matematika maupun akurasi yang diperlukan oleh kasus ini. Namun, itu upaya yang valid.

Pada 60 datang pada abad kesembilan belas adegan James Clerk Maxwell (lihat Bab 8). Maxwell berasumsi bahwa molekul gas yang membentuk gerakan yang acak, dan analisis matematis menunjukkan akut yang gerakan acak memberikan penjelasan yang indah dari perilaku gas.

Maxwell menunjukkan bagaimana partikel gas, bergerak secara acak, menciptakan tekanan terhadap dinding kontainer yang berisi itu. Selain itu, tekanan bervariasi dengan penekanan partikel atau membiarkannya berkembang. Ini penjelasan dari perilaku gas diketahui dari teori kinetik gas ("kinetik" berasal dari kata yang berarti "gerakan" Yunani).

Maxwell sering berbagi ayah dari teori ini dengan fisikawan Austria Ludwig Boltzmann. Kedua, masing-masing dengan tangan, berteori tentang waktu yang sama.

Maxwell solusi

Salah satu hukum penting dari perilaku negara-negara gas yang gas mengembang ketika naik suhu dan kontrak untuk mengurangi itu. Menurut teori kalori, penjelasan untuk ini adalah sederhana: untuk memanaskan gas, panas masuk itu, sebagai panas mengambil ruang, gas mengembang, mendingin gas, mendapatkan kalori dan menyusut. Apa Maxwell harus katakan untuk ini? Seharusnya harus berpikir tentang eksperimen Rumford. Panas adalah suatu bentuk gerakan. Dengan pemanasan gas, molekul-molekulnya bergerak lebih cepat dan mendorong para tetangga keluar. Gas mengembang. Dengan menurunkan suhu, sebaliknya terjadi dan kontrak gas.

Maxwell menemukan persamaan yang ditentukan rentang kecepatan harus memiliki molekul gas pada suhu tertentu. Beberapa bergerak perlahan-lahan dan lain-lain dengan cepat, namun sebagian besar memiliki kecepatan menengah. Dari semua kecepatan ini adalah salah satu yang kemungkinan maksimal pada suhu tertentu. Seperti meningkatkan suhu, sehingga melakukan itu? paling mungkin kecepatan.

Teori kinetik panas yang diterapkan untuk kedua cairan dan padatan dan gas. Dalam solid, misalnya, molekul tidak terbang bolak-balik seperti rudal, yang adalah apa yang terjadi dalam gas, tapi malah bisa bergetar di sekitar titik tetap. Kecepatan getaran ini, seperti kerang molekul gas, mematuhi persamaan Maxwell.

Sebuah penjelasan yang lebih baik Semua sifat-sifat panas bisa dieksplorasi sebagai baik oleh teori kinetik panas untuk. Tapi itu mudah menjelaskan beberapa sifat (seperti yang dijelaskan oleh Rumford) bahwa teori kalori telah gagal untuk benar menjelaskan.

Teori kalori perpindahan panas digambarkan sebagai aliran panas dari benda panas ke dingin. Menurut teori kinetik, perpindahan panas adalah hasil dari pergerakan molekul. Dengan menghubungkan badan panas dengan dingin, molekul, animasi bergerak cepat, bertabrakan dengan benda dingin, yang bergerak lebih lambat. Akibatnya, molekul kehilangan kecepatan cepat dan lambat dipercepat sedikit, yang "mengalir" panas tubuh hangat untuk dingin. Konsep panas sebagai bentuk gerakan adalah salah satu ide-ide besar ilmu pengetahuan. Maxwell memberikan penekanan yang lebih besar masih menunjukkan cara menggunakan gerak acak untuk menjelaskan hukum-hukum yang sangat spesifik tertentu dari alam yang efek seluruhnya diprediksi dan tidak ada sidang. Gagasan itu kemudian diperluas secara signifikan Maxwell, dan ilmuwan sekarang diasumsikan bahwa perilaku acak atom dan molekul dapat menghasilkan yang sangat mengesankan. Ini adalah inklusif, bahwa kehidupan itu sendiri diciptakan dari benda mati di lautan oleh gerakan acak dari atom dan molekul.