Die Wärmetheorie ist eine veraltete wissenschaftliche Theorie, dass Hitze aus einer selbstabstoßenden Flüssigkeit genannt kalorisch besteht, der von heißeren Körpern bis kältere Körper fließt. Kalorisch wurde auch als ein schwereloses Benzin gedacht, das in und aus Poren in Festkörpern und Flüssigkeiten gehen konnte. Die "Wärmetheorie" wurde durch die Mitte des 19. Jahrhunderts für die mechanische Theorie der Hitze ersetzt, aber hat dennoch auf der wissenschaftlichen Literatur bis zum Ende des 19. Jahrhunderts angedauert.

Frühe Geschichte

In der Geschichte der Thermodynamik waren die anfänglichen Erklärungen der Hitze mit Erklärungen des Verbrennens gründlich verwirrt. Nachdem J. J. Becher und Georg Ernst Stahl die phlogiston Theorie des Verbrennens im 17. Jahrhundert eingeführt haben, wie man dachte, war phlogiston die Substanz der Hitze.

Eine Version der Wärmetheorie wurde von Antoine Lavoisier eingeführt. Lavoisier hat die Erklärung des Verbrennens in Bezug auf Sauerstoff in den 1770er Jahren entwickelt. In seiner Zeitung "Réflexions sur le phlogistique" (1783) hat Lavoisier behauptet, dass phlogiston Theorie mit seinen experimentellen Ergebnissen inkonsequent war und vorgeschlagen hat, dass eine 'feine Flüssigkeit' kalorisch als die Substanz der Hitze genannt hat. Gemäß dieser Theorie ist die Menge dieser Substanz überall im Weltall unveränderlich, und es fließt vom wärmeren bis kältere Körper. Tatsächlich war Lavoisier einer der ersten, um einen Wärmemengenzähler zu verwenden, um die Hitzeänderungen während der chemischen Reaktion zu messen.

In den 1780er Jahren haben einige geglaubt, dass Kälte eine Flüssigkeit, "frigoric" war. Pierre Prévost hat behauptet, dass Kälte einfach ein Mangel an kalorischen war.

Seitdem Hitze eine materielle Substanz in der Wärmetheorie war, und deshalb weder geschaffen noch zerstört werden konnte, war die Bewahrung der Hitze eine Hauptannahme.

Die Einführung der Wärmetheorie war auch unter Einfluss der Experimente von mit den Thermaleigenschaften von Materialien verbundenem Joseph Black. Außer der Wärmetheorie hat eine andere Theorie gegen Ende des achtzehnten Jahrhunderts bestanden, das die Phänomene der Hitze erklären konnte: die kinetische Theorie. Wie man betrachtete, waren die zwei Theorien zurzeit gleichwertig, aber kinetische Theorie war die modernere, weil es einige Ideen aus der Atomtheorie verwendet hat und sowohl Verbrennen als auch calorimetry erklären konnte.

Erfolge

Die ganze Anzahl von erfolgreichen Erklärungen kann sein, und, war gemacht aus diesen Hypothesen allein. Wir können das Abkühlen einer Tasse Tee in der Raumtemperatur erklären: Kalorisch treibt selbstzurück, und fließt so langsam von Gebieten, die im kalorischen (das heiße Wasser) zu Gebieten dicht sind, die im kalorischen (die kühlere Luft im Zimmer) weniger dicht sind.

Wir können die Vergrößerung von Luft unter der Hitze erklären: Kalorisch wird mit der Luft vereinigt, die sein Volumen vergrößert. Wenn wir etwas mehr darüber sagen, was mit dem kalorischen während dieses Absorptionsphänomenes geschieht, können wir die Radiation der Hitze, die Zustandsänderungen der Sache unter verschiedenen Temperaturen erklären, und fast alle Gasgesetze ableiten.

Sadi Carnot hat seinen Grundsatz des Zyklus von Carnot entwickelt, der noch die Basis der Hitzemotortheorie allein aus dem Wärmegesichtspunkt bildet.

Jedoch war eine der größten Bestätigungen der Wärmetheorie die theoretische Korrektur von Pierre-Simon Laplace der Berechnung von Herrn Isaac Newton der Geschwindigkeit des Tons. Newton hatte einen isothermischen Prozess angenommen, während Laplace, ein calorist, es als adiabatisch behandelt hat. Diese Hinzufügung hat nicht nur wesentlich die theoretische Vorhersage der Geschwindigkeit des Tons korrigiert, sondern auch hat fortgesetzt, noch genauere Vorhersagen seit fast einem Jahrhundert später zu machen, gerade als Maße des Index genauer geworden sind.

Ursprüngliche Wärmetheorie hat mit einem Image einer dauernden Flüssigkeit gearbeitet. Im Quant mechanischer Zusammenhang erweitern einige Aspekte der Getrenntkeit das Bild zum Beispiel in der Studie von Kristallen in der modernen Halbleiterphysik. Gitter-Vibrationen von Kristallen, die formell gleichwertig (aber nicht identisch sind) zu einer Thermalenergie, werden gequantelt, und haben folglich Dualität der Welle-Partikel. Die Partikel-Darstellung eines Gitter-Vibrierens wird einen phonon analog mit dem Foton genannt. Bemerken Sie, dass die Konzepte der Hitze und des mechanischen Vibrierens, die häufig wegen ihrer Ähnlichkeit verwirrt sind, grundsätzliche Unterschiede in der Spektroskopie und den anderen physischen Phänomenen zeigen.

Spätere Entwicklungen

1798 hat Graf Rumford Eine Experimentelle Anfrage Bezüglich der Quelle der Hitze veröffentlicht, die durch die Reibung, einen Bericht über seine Untersuchung der erzeugten Hitze während Produktionskanonen Aufgeregt ist. Er hatte das langweilig gefunden eine Kanone läuft wiederholt auf keinen Verlust seiner Fähigkeit hinaus, Hitze, und deshalb keinen Verlust von kalorischen zu erzeugen. Das hat darauf hingewiesen, dass kalorisch keine erhaltene "Substanz" sein konnte, obwohl die experimentellen Unklarheiten in seinem Experiment weit diskutiert wurden.

Seine Ergebnisse wurden als eine "Drohung" gegen die Wärmetheorie zurzeit nicht gesehen, weil, wie man betrachtete, diese Theorie zur alternativen kinetischen Theorie gleichwertig war. Tatsächlich, einigen seiner Zeitgenossen, haben die Ergebnisse zum Verstehen der Wärmetheorie beigetragen.

Das Experiment von Rumford hat die Arbeit von James Prescott Joule und anderen zur Mitte des 19. Jahrhunderts begeistert. 1850 hat Rudolf Clausius eine Zeitung veröffentlicht zeigend, dass die zwei Theorien tatsächlich vereinbar waren, so lange der Grundsatz der calorist der Bewahrung der Hitze durch einen Grundsatz der Bewahrung der Energie ersetzt wurde. Auf diese Weise wurde die Wärmetheorie mit den Annalen der Physik vereinigt, und hat sich zur modernen Thermodynamik entwickelt, in der Hitze gleichwertig zur kinetischen Energie von einigen Partikeln (Atome, Moleküle) der Substanz formell gestellt werden kann. Jedoch gibt es einen Hauptunterschied zwischen dem Konzept der Hitze und einer mechanischen Bewegung von Partikeln, die sich in der Spektroskopie zeigt. Während scharfe geisterhafte Linien mechanischen Bewegungen der Partikeln entsprechen, zeigt sich die Hitze spektroskopisch als ein Geräusch mit etwas geisterhaftem Vertrieb.

In der späteren Kombination mit dem Gesetz der Energiebewahrung zeigt die Wärmetheorie noch eine sehr wertvolle physische Scharfsinnigkeit in einige Aspekte der Hitze. Zum Beispiel, das Erscheinen der Gleichung von Laplace und der Gleichung von Poisson in den Problemen des Raumvertriebs der Hitze und Temperatur. Die Wärmetheorie wird jetzt auch für das Namengeben der Kalorie nicht vergessen.

Referenzen