Fråga:
Tidig historia av fasbegreppet i fysik
Semiclassical
2014-10-29 19:16:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En av de första skillnaderna inom naturvetenskaplig utbildning är att ämnen kan anta olika tillstånd av materia: till exempel kan vatten hittas som en vätska, som ett fast ämne (is) eller som en gas (vattenånga). / p>

Detta koncept blir gradvis mer och mer sofistikerat: Tillståndet återspeglar de makroskopiska variablerna i problemet (t.ex. tryck, temperatur), olika ämnen har olika fasdiagram, olika faser kan samexistera under vissa förhållanden, etc. Det är alltså inte förvånande att fasbegreppet är centralt för modern vetenskap och särskilt våra försök att upptäcka / skapa / förstå nya materiaformer. (De flesta diskussioner om högtemperatur superledningsförmåga, till exempel, kretsar kring att försöka få en teoretisk förståelse för de observerade fasdiagrammen för olika material.)

För syftet med denna fråga, vad jag är särskilt intresserad av in är fasbegreppets tidiga historia och vilka referenser som finns tillgängliga om ämnet. Till exempel, ungefär när insåg människor att flytande vatten, fast is och vattenånga alla kunde förstås som olika tillstånd av samma ämne?

Hela den intellektuella historien verkar för bred för mig, jag tror att man kan skriva en bok om det. Det kommer att ske särskilt stort hopp från de vanliga faserna (fast, flytande, gas) till mer exotiska tillstånd (t.ex. ledande / isolerande fas i kondenserad fysik). Kan du kanske fokusera på någon speciell aspekt av det hela?
@OndřejČernotík: Jag försökte göra det med den sista meningen (den avskedsfrågan var verkligen vad som fick mig att tänka på detta). Men jag kan fokusera mer.
@OndřejČernotík: Jag har redigerat det sista stycket och titeln lite för att fokusera frågan på den tidiga historien. Låt mig veta om den fortfarande är för bred.
Det är bara min åsikt. Låt oss vänta och se vad andra tycker. Jag föredrar verkligen den aktuella formuleringen framför den ursprungliga.
Ett svar:
#1
+7
Felix
2014-10-29 23:44:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Förmodligen erkännandet att vatten, is och ånga är olika tillstånd av samma ämne går tillbaka till förhistorisk tid: t.ex. kokande vatten över en eld eller observera smältande av is.

Fasdiagrammets tidiga historia i fysik är kopplad till Gibbs, Maxwell och van der Waals: van der Waals-ekvationen (1873) innebär att det är samexisterande vätske- och gasfaser under den kritiska temperaturen i riktiga gaser. Van der Waals fick Nobelpriset i fysik 1910 för detta arbete.

Maxwell, baserat på Gibbs arbete, konstruerade en tredimensionell plot av variablerna volym, entropi och energi för ett givet tryck och temperatur (1874). Han konstruerade inte exakt ett fasdiagram över vatten utan "... modellerade en fiktiv substans, i vilken volymen är större när den är fast än när den är flytande. Och i vilken, som i vatten, blir den mättade ångan överhettad genom kompression."

Jag undrar lite om det första stycket. Visst måste observationer som "om is utsätts för värme, då ser jag vatten" gå ganska långt tillbaka. Men kände de igen dem som samma _ämne_? Det verkar som ett större begreppsmässigt hinder.
@Semiclassical Jag håller med om att "substans" i betydelsen av en väldefinierad kemisk sammansättning är ganska ny. Kanske är 'materia' den bättre termen. Identifieringen av vatten med "två delar väte, en del syre" är från 1805 av J.L. Gay-Lussac och A. von Humboldt.
Det är dock den tidiga konceptuella grumligheten som intresserar mig. Jag undrar också om de experiment som används för att bekräfta det; till exempel avdunsta en vattenkruka, fånga ångan och se den kondensera tillbaka till vätska. På samma sätt med is: när de såg en sjö frysa över och så småningom tina, kändes det att isen bara var en annan form av vattnet? Även om den historien verkar svår att fastställa ...
@Semiclassical Jag kan svara på den första delen av din fråga: destillerat vatten är känt åtminstone sedan Alexander av Afrodisias beskrev destillationsprocessen, omkring 200 e.Kr. http://en.wikipedia.org/wiki/Distillation
Ah, tack. Jag antar att de "tekniska" typerna av poster är mer relevanta för denna fråga än "experimentella" bevis. Till exempel tror jag att metallurgi och smide (med dess smältning och kylning av fast material) troligen skulle ha gett ett visst intryck, hur förvirrad det än var, när det gäller skillnaden mellan tillstånd och substans.


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...