Fråga:
Vilka är de största bristerna i den ”kaloriska” teorin om värme?
model_checker
2016-03-01 19:11:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag läste om termodynamikens historia och kom över Lavoisiers idé om värme. Han föreslog att värme var en vätska. Jag är nyfiken på att veta vad som är de största nackdelarna med denna teori. Jag vet att om värme är flytande måste den ha massa och det betyder att om en kropp värms upp måste dess massa öka. Detta är dock inte fallet. Finns det några andra stora meningsskiljaktigheter som kan läggas till i den här listan?

Tack.

Ett svar:
Conifold
2016-03-02 05:09:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Moderna teorier återger kalori i effektiv mening (liknar effektiva "partiklar" som fononer) för de flesta fenomen som den användes för att förklara. Massa var egentligen inte ett problem eftersom vätskan antogs vara väldigt "subtil" för att enkelt genomsyra vanligt material och därför ha försumbar massa (ur modern perspektiv lägger uppvärmning till lite minus på grund av massa-energiekvivalens). En svaghet uppstod 1820-talet med antagandet av vågoptik, det blev svårt att fortsätta tolka strålningsvärme som kaloripartiklar som strömmade genom rymden. Men den viktigaste svagheten var den kaloriförklaringen av uppvärmning från friktion, nämligen att friktion tvingar ut lite vätska mellan atomerna. Om så vore fallet skulle den frigjorda värmen följa en lag för materiell bevarande och inte växa proportionellt mot mekaniskt arbete som den mekaniska teorin förutsäger.

Detta motiverade Rumfords experiment 1798. Han var relativt framgångsrik, men kaloriteorin hade fördelar inom andra områden, och försvarare påpekade brister i Rumfords experiment som han inte kunde kompensera för. Så på 1820-talet var Carnot fortfarande inspirerad av kalorivattenhjulets analogi i sitt arbete med ångmotorer, och Joules förbättrade experiment på den mekaniska ekvivalenten värme mottogs fortfarande kallt 1842. Artikuleringen av energibesparingslagen av Mayer i 1841, Thomson som ägde stor uppmärksamhet åt Joules experiment 1847, och Clausius mekaniska nytolkning av Carnots teori 1850 var tvungen att samlas för att förskjuta kaloriteorin på 1850-talet. Se Fowler's Teaching Heat: the Rise and Fall of the Caloric Theory.


P.S. Det fanns två olika teorier om värmevätska, den tidigare, phlogiston, introducerades av Stahl 1703, och den senare, kalorisk, framställd av Lavoisier 1780-talet. Teorin lyckades med att förklara flera typer av fysikaliska och kemiska fenomen, nämligen värmeväxling, förbränning, latent värme i fasövergångar och avkalkning (bildning av metaller). Vid avkalkning förklarade till exempel att lägga till phlogiston till "jord" (malm) deras förvärv av metalliska egenskaper. Blacks arbete med latenta och specifika värme 1757-1764 och Wilckes 1772 ansågs vara avgörande för att föredra phlogiston framför den mekaniska teorin. Det var svårt att förklara mekaniskt var den latenta värmen gick, varför värmekapaciteten inte var proportionell mot densiteten eller hur fasövergångar ägde rum. Svart, å andra sidan, förklarade naturligtvis allt, latent värme berodde på phlogistons förmåga att kombinera kemiskt med materia, och gasformigt tillstånd var en lösning av vätska i phlogiston.

Men tillsatsen av massa vid förbränning (förbränning) blev så småningom märkbar och mättes noggrant av Lavoisier. Detta ledde till hans kritik av phlogiston-teorin och dess förklaring av förbränning på 1780-talet: enligt Stahl släppte phlogiston ett ämne, medan enligt Lavoisier tillsattes syre till det. Även om denna del nämns i moderna utställningar utelämnas ofta den andra delen, men Lavoisiers syreförbrukningsteori krävde fortfarande en värmevätska. I anteckningarna om Kirwans Essay on Phlogiston (1784) skriver Lavoisier:

" ... När en metall värms upp till en viss temperatur och när dess partiklar separeras från varandra till ett visst avstånd genom värme och deras attraktion till varandra minskas tillräckligt, blir den kapabel sönderfallande vital luft, från vilken den griper basen, nämligen syre, och sätter den andra principen, nämligen kalorin, på frihet ... Om vi ​​därför fäster till ordet Brännbarhet tanken på urkoppling av kalori och ljus, som sker i fenomenet förbränning och kalcinering måste vi dra slutsatsen att vital luft eller syrgas är den lättantändliga kroppen mest, eftersom det huvudsakligen och nästan helt från denna substans är att kalorin och ljuset frigörs ".

Dessutom behövdes kalorin för att behålla Blackts del av teorin.

Wikipedia's historia-artikel är inte så bra, tyvärr, se Chemical Revolution kapitel i Friedmans bok.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...