汤普森提出“热是一种运动形式”

摘要

1798年1月25日,英国物理学家汤普森向皇家学会作了报告,提出热是一种运动形式。

汤普森提出“热是一种运动形式”
“热质说”支持着18世纪前的热学基础理论,但它有一个弱点,人们不能肯定热质是否也和其他一样具有质量。对热质说首先发难的是英国物理学家汤普森·伦福德伯爵(Sir Benjamin Thompson, Count Rumford,1753-1814)。他对于热的本质的研究向当时占主流的热质说发起了挑战,对19世纪热力学的发展有重大意义。
汤普森同时也是位多产的发明家。1798年,他在慕尼黑一家兵工厂监督大炮钻孔工作。一个偶然的机会,他发现被加工的黄铜炮身在短时间内得到了相当多的热量,而被刀具刮削下来的金属屑的温度更高,超过了水的沸点。按照热质说,这些发出来的热量来自物质内部包含的热质。可是从青铜中发出的过多,全部加起来甚至可以把它本身熔化,很明显,这用热质说是解释不了的。为了寻找热的来源和期望对热的本质作出解释,汤普森做了一系列实验。他将金属柱和钻削装置全部浸在水中,用一个钝钻头与炮筒摩擦生热,使一定量的水的温度升高。结果在1小时内使水温升到107℉,到1.5小时水温升高到142℉,到了2.5小时,水就沸腾了。汤普森对铜屑的比热作了精确测定,结果发现铜屑的比热与炮身没什么区别。他从摩擦产生的热显然是取之不尽的事实推断,产生热量的不是物质,而是一种来自物质的运动的理论。

 

1798年1月25日,他向皇家学会作了报告,结论是,摩擦产生的热是无穷无尽的,与外部绝热的物体不可能无穷无尽地提供热物质,热只能认为是一种运动形式。
汤普森的报告引起了巨大反响,无疑是对热质说的一个沉重打击。但由于他的测量有明显数据偏差,没有测量实验中热量的损失,也没有提出一个建设性的学说来取代热质说。直到19世纪40年代末,由于能量守恒定律的确立,热动说才获得了最后的胜利。直到今天,人们才形成正确概念——热是大量分子无规则运动。

 

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