ЩО ТАКЕ ТЕПЛОТА
Чим відрізняється гаряче тіло
від холодного? На це питання до початку XIX століття відповідали так: гаряче тіло містить більше
теплорода (чи теплотвора), чим холодне. Абсолютно так само, як суп солоніший,
якщо містить більше солі. А що такий теплород? На це слідувала відповідь:
"Теплород - це теплова матерія, це елементарний вогонь". Таємничо і
незрозуміло. А по суті справи, це відповідь така ж, як пояснення, що таке
мотузок:. "Мотузок - це мотузиво просте".
Разом з теорією теплорода вже давно існував інший погляд
на природу теплоти. Його відстоювали з великим блиском багато видатних учених
XVI - XVIII століть.
Френсіс Бэкон у своїй книзі
"Новий органон" писав: "Сама теплота у своїй суті є не що інше,
як рух... Теплота полягає в змінному русі найдрібніших частин тіла".
Роберт Гук в книзі "Мікрографія" стверджував:
"Теплота є безперервний рух частин тіла... Немає такого тіла, частинки
якого були б у спокої".
Особливо виразні висловлювання
такого ж роду, ми знаходимо у Ломоносова (1745 р.) в його роботі "Роздуми про причину тепла і холоду". У цьому
творі заперечується існування теплорода і говориться, що "теплота полягає у внутрішньому русі
частинок матерії". Дуже образно говорив Румфорд у кінці XVIII століття:
"Тіло тим гарячіше, чим інтенсивніше рухаються частинки, з яких воно
побудоване, подібно до того як дзвін звучить тим голосніше чим сильніше він
коливається".
У цих чудових припущеннях, що
набагато випередили свій час, криються основи наших сучасних поглядів та
природу тепла.
Бувають іноді тихі, спокійні,
ясні дні. Листочки на деревах завмерли, навіть легкі брижі не обурять водяної
гладіні. Що усе, що оточує застигло в строгій урочистій нерухомості. Покоїться
видимий світ. Але що при цьому відбувається у світі атомів і молекул?
Фізика наших днів може багато
розповісти про це. Ніколи, ні за яких умов не припиняється невидимий рух
частинок, з яких побудований світ.
Чому ж ми не
бачимо усіх цих рухів? Частки рухаються, а тіло покоїться. Як це може
бути?
Чи не доводилося вам
коли-небудь спостерігати рій мошок? У безвітряну погоду рій як би висить в
повітрі. А усередині рою йде інтенсивне життя. Сотня комах кинулася управо, але
в цей же момент стільки ж кинулося вліво. Увесь рій залишився на тому ж місці і
не змінив своєї форми. Невидимі рухи атомів і молекул носять такий же
хаотичний, безладний характер. Якщо якісь молекули пішли з об'єму, то їх місце
зайняли інші. А оскільки нові прибульці анітрохи не відрізняються від молекул,
що пішли, те тіло залишається все тим же. Безладний, хаотичний рух часток не
міняє властивостей видимого світу.
Проте чи не порожня це розмова,
може запитати нас читач. Чим ці, нехай красиві, міркування доказові теорії
теплорода? Хіба хто-небудь бачив вічний тепловий рух частинок речовини?
Тепловий рух частинок можна побачити, і
притому за допомогою найскромнішого мікроскопа. Першим спостерігав це явище ще
більше ста років тому англійський ботанік Броун.
Розглядаючи
під мікроскопом внутрішню будову рослини, він помітив що крихітні частинки
речовини, плаваючи в соку рослини, безперервно рухаються у всіх напрямках. Ботанік зацікавився, які сили примушують частинки
рухатися? Можливо, це якісь живі істоти? Учений вирішив розглянути під
мікроскопом дрібні частинки глини розчинені у воді. Але і ці, поза сумнівом
неживі, частинки не знаходилися у спокої, вони були охоплені безперервним
хаотичним рухом. Чим менші частинки, тим швидше вони рухалися. Довго розглядав
ботанік цю краплю води, але так і не міг дочекатися, коли рух частинок
припиниться. Їх ніби постійно штовхали якісь невидимі сили.
Броунівський рух часток - це і
є тепловий рух. Тепловий рух властивий великим і малим частинкам, згусткам
молекул, окремим молекулам і атомам.
