Молекулярно-кинетическая теория тепла
Страница 1

Одним из выдающихся естественнонаучных достижений М. В. Ломоносова является его молекулярно-кинетическая теория тепла.

В середине XVIII века в европейской науке господствовала теория теплорода, впервые выдвинутая Робертом Бойлем. В основе этой теории лежало представление о некой огненной (или, как вариант, холодообразующей) материи, посредством которой распространяется и передается тепло, а также огонь.

М. В. Ломоносов обращает внимание научного сообщества на то, что ни расширение тел по мере нагревания, ни увеличение веса при обжиге, ни фокусировка солнечных лучей линзой, не могут быть качественно объяснены теорией теплорода. Связь тепловых явлений с изменениями массы отчасти и породили представление о том, что масса увеличивается вследствие того, что материальный теплород проникает в поры тел и остается там. Но, спрашивает М.В. Ломоносов, почему при охлаждении тела теплород остаётся, а сила тепла теряется?

Опровергая одну теорию, М. В. Ломоносов предлагает другую, в которой с помощью бритвы Оккама он отсекает лишнее понятие теплорода. Вот логические выводы М. В. Ломоносова, по которым, «достаточное основание теплоты заключается»:[8]

1. «в движении какой-то материи» – так как «при прекращении движения уменьшается и теплота», а «движение не может произойти без материи»;

2. «во внутреннем движении материи», так как недоступно чувствам;

3. «во внутреннем движении собственной материи» тел, то есть «не посторонней»;

4. «во вращательном движении частиц собственной материи тел», так как «существуют весьма горячие тела без» двух других видов движения «внутреннего поступательного и колебательного», напр. раскалённый камень покоится (нет поступательного движения) и не плавится (нет колебательного движения частиц).

Эти рассуждения имели огромный резонанс в европейской науке. Теория, как и полагается, более критиковалась, нежели принималась учеными. В основном критика была направлена на следующие стороны теории:

1. Частицы М.В. Ломоносова обязательно шарообразны, что не доказано (по мнению Рене Декарта прежде все частицы были кубические, но после стерлись до шаров);

2. Утверждение, что колебательное движение влечет распад тела и потому не может служить источником тепла, тем не менее, общеизвестно, что частицы колоколов колеблются веками и колокола не рассыпаются;

3. Если бы тепло путем вращения частиц передавалось лишь передачей действия, имеющегося у тела, другому телу, то «б и куча пороху не загоралась» от искры;

4. И так как, вследствие затухания вращательного движения при передаче его от одной частицы к другой «теплота Ломоносова купно с тем движением пропала; но сие печально б было, наипаче в России»[9].

М.В. Ломоносов утверждает, что все вещества состоят из корпускул – молекул, которые являются «собраниями» элементов – атомов. В своей диссертации «Элементы математической химии» (1741; незакончена) учёный дает такое определения: «Элемент есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличающихся от него тел… Корпускула есть собрание элементов, образующее одну малую массу».

В более поздней работе (1748) он вместо «элемента» употребляет слово «атом», а вместо «корпускула» – партикула (лат. particula) – «частица» или «молекула» (лат. molecula). «Элементу» он придаёт современное ему значение – в смысле предела делимости тел – последней составной их части. Древние говорили: «Как слова состоят из букв, так и тела – из элементов». Атомы и молекулы (корпускулы и элементы) у М. В. Ломоносова часто также – «физические нечувствительные частицы», чем подчёркивает, что эти частицы чувственно неощутимы. М. В. Ломоносов указывает на различие «однородных» корпускул, то есть состоящих из «одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом», и «разнородных» – состоящих из различных элементов. Тела, состоящие из однородных корпускул, то есть простые тела, он называет началами (лат. principium).[10]

Своей корпускулярно-кинетической теорией тепла М. В. Ломоносов предвосхитил многие гипотезы и положения, сопутствовавшие дальнейшему развитию атомистики и теорий строения материи. В его тезисах, логических построениях и доказательствах можно наблюдать следующие аналогии с представлениями, ставшими актуальными более чем сто лет спустя: атомы – шарообразные вращающиеся частицы – следующий шаг был сделан только с гипотезой электрона (1874; точнее, ещё позже – с появлением модели вращательного движении частиц вокруг ядра – электронная конфигурация, вращательная симметрия), увеличение скорости вращения сказывается повышением температуры, а покой – предвосхищает мысль об абсолютном нуле и невозможности его достижения (второе начало термодинамики – 1850; по Дж. Джоулю (1844) теплота – следствии вращательного движения молекул; теплота, как следствие вращения частиц – у У.Д. Рэнкина – при обосновании второго закона термодинамики); М. В. Ломоносов, при ошибочной исходной тезе о соприкосновении частиц (но – вращательном!), тем не менее, впервые использует геометрическую модель для доказательства, связанного с формой, строением и взаимодействием разной величины шарообразных атомов; опытным путём вплотную приблизился к открытию водорода; дал кинетическую модель идеального газа, по отдельными положениям, при ряде поправок – соответствующую принятой в дальнейшем; демонстрирует зависимость между объёмом и упругостью воздуха, тут же указывает на дискретность её для воздуха при сильном его сжатии, что определяет конечный размер его молекул – настоящая мысль применена Я.Д. Ван-дер-Ваальсом в выводе уравнения реального газа; рассматривая тепло и свет (1756–1757), М. В. Ломоносов приходит к выводам о вращательном («коловратном») распространении частиц тепла и волновом («зыблющемся») – частиц света (в 1771 году тепловое излучение, «лучистую теплоту», рассматривает К.В. Шееле); русский учёный говорит об одном происхождении света и электричества, что, при определённых поправках на общие представления времени, сопоставимо с положениями электромагнитной теории Д.К. Максвелла. Некоторые из этих утверждений в той или иной форме в дальнейшем высказывались другими учёными, в едином рассмотрении – никем. Справедливость этих аналогий и предшествие гипотез М.В. Ломоносова достаточно убедительно показаны химиком и историком науки Н.А. Фигуровским и многими другими учёными.[11]

Страницы: 1 2

Краткая биография Л.Д. Троцкого
Родился Лев Давидович Бронштейн 26 октября 1879 года на хуторе Яновка Елизаветградского уезда Херсонской губернии в семье зажиточного еврейского землевладельца, имевшего к тому времени 100 десятин купленной и свыше 200 арендованной земли. В 1888 году поступил в лютеранское реальное училище святого Павла в Одессе; первый ученик, однако н ...

Историография вопроса
Гуманистические и демократические настроения Тагора, несмотря на все барьеры, воздвигавшиеся и колониальными властями, и крайними, шовинистическими настроенными кругами в азиатских странах, делали его активным борцом за мир, демократию и гуманизм, говорится в книге Е. Бросалиной «О гуманизме драматургии Рабиндраната Тагора». В книге Б. ...

Бурное время экономического строительства
Вся страна поднялась на решение исторической задачи - социалистической индустриализации. Великая идея индустриализации воодушевила рабочий класс и стала его кровным делом. На предприятиях широко развернулось движение за укрепление трудовой дисциплины, уплотнение рабочего дня, лучшее использование оборудования, снижение себестоимости, за ...