Химия — просто

Что есть тепло? Лавуазье считал, что горение — это соединение горючих веществ с кислородом. Известно было, что в процессе горения образуются новые тела — окислы. Но вот откуда при этом берётся теплота? Увы, ответа на этот вопрос теория Лавуазье не давала.

Так неужели теплота образуется из ничего?! Представь, друг мой, долгое время так и считалось. До тех пор, пока в дело не вмешался граф Румфорд — второй муж уже известной нам вдовы Лавуазье.

Одно время Бенджамин Румфорд (1753–1814) служил главным инспектором в мюнхенском военном арсенале. Однажды, наблюдая за сверлением пушек, он сделал весьма интересное открытие: всякий раз, когда в действие приводилась сверлильная машина, пушка нагревалась. Причём настолько сильно, что выделенная при сверлении теплота смогла довести до кипения 9 литров воды в ящике, в котором находилась пушка!

Бенджамин Румфорд

«Кипение такого большого количества воды без огня чрезвычайно поразило всех присутствовавших», — отметил Румфорд при описании своего открытия.

Сейчас аналогичное явление уже не кажется нам странным или удивительным: зимой мы греем озябшие руки, потирая их одна о другую, зажигаем спичку трением головки о боковую стенку коробка, а из уроков истории давно знаем, что древний человек научился извлекать огонь именно путём трения деревянного колышка. Однако учёным XIX века утверждение, что теплоту можно произвести искусственно, ударом или трением, казалось немыслимым. Оно было недоступно их пониманию, поскольку тогда теплоту, равно как электричество и магнетизм, а ранее и свет, считали веществом, особым невесомым видом материи.

Лавуазье установил, что материю нельзя ни создать, ни уничтожить, что все её превращения ведут лишь к изменению формы. Вот почему в то время невозможно было понять и объяснить явления, в которых теплота, называвшаяся тогда теплородом, образовывалась как бы сама из себя, а не из какого — то другого вида материи. И это заблуждение длилось довольно долго.

Лишь в 1842 году удалось положить ему конец, причём благодаря английскому пивовару Джэймсу Прескотту Джоулю и немецкому врачу Юлиусу Роберту Майеру, которые не были профессиональными учёными и даже не знали друг друга.

Опыт, иллюстрирующий выделение теплоты

За 60 лет до основания известного английского футбольного клуба «Манчестер Юнайтед», в английском городке Солфорд близ Манчестера, в семье владельца пивоваренного завода родился Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889). Имея от рождения слабое здоровье, Джеймс был освобождён от занятий в школе — его обучали дома. Но по достижении 16 лет он вместе с братом отправился в Манчестер, где начал изучать естественные науки под руководством талантливого учителя-самоучки Джона Дальтона.

Джеймс Прескотт Джоуль

В 19 лет Джоуль опубликовал работу о магнетизме, в которой описал изобретённые им электромагнитные машины. Уделяя максимум внимания превращению электрического тока в работу, он заметил, что всякий раз, когда электрический ток проходил по проводнику (например, по металлической проволоке), тот нагревался. И теплота, порождённая током, была прямо пропорциональна силе пропускаемого тока.

Постепенно Джоуль пришёл к общему принципу, гласящему, что между теплотой и работой должна существовать причинная зависимость. «Всякий раз, как исчезает работа, появляется теплота. Обратно: посредством надлежащих приспособлений можно теплоту превратить в работу, как, например, в котлах наших паровых машин».

Кстати, мой дорогой читатель, первый паровоз был создан французским военным инженером Николя-Жозефом Кюньо в 1769 году, когда никто ещё не знал, на базе каких физических и химических законов работает паровой двигатель. То есть сначала появился паровоз, а уж потом родилась теория основ работы парового двигателя. Парадокс?! Да. Тем не менее это реальный исторический факт.

Никола Жозеф Кюньо демонстрирует свою «паровую телегу» — экспериментальный паровой артиллерийский тягач

Но вернёмся к нашему пивовару Джоулю, который путём обобщения отдельных явлений возвысился до познания наиболее общего закона природы. К сожалению, работы Джоуля не были оценены по достоинству сразу, и он прожил жизнь в тиши своего имения почти в полном забвении. Лишь в год его смерти единице измерения энергии было присвоено его имя — Джоуль.

А теперь я познакомлю тебя вкратце с немецким врачом Юлиусом Робертом фон Майером(1814–1878), родившимся в маленьком городке Гейльбронне. Обучение в гимназии, а затем в духовном учебном заведении казалось юному Майеру пыткой. Ему были ненавистны латинский и древнегреческий языки — он считал их мёртвыми. Изучению мёртвых языков Майер предпочёл изучение мёртвых тел — человеческих трупов, поэтому в 1832 году отправился в Тюбинген, где записался на медицинский факультет и проучился там восемь семестров.

Юлиус Роберт фон Майер