Sir Humphry Davy
(17781829)

Értekezés a hõrõl, a fényrõl és a fény kombinációiról
Részletek

Contributions to Physical And Medical Knowledge, Principally from the West of England, 1799

(in: William Francis Magie: A Source Book in Physics, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1963)


Hõ keltése súrlódás révén

Az anyagot a vonzóerõ tartja hatalmában. Ennek az erõnek a hatására a testek részecskéi közelednek egymáshoz és összefüggõ állapotba kerülnek. Az összes általunk ismert test részecskéi megfelelõ körülmények között egyre jobban megközelítik egymást, vagyis minden test fajsúlya megnövelhetõ a hõmérséklet csökkentésével. Következésképpen (az anyag áthatolhatatlanságát feltételezve) a testek részecskéi nem érintkeznek egymással. Ezért a testek korpuszkuláira valamilyen más erõnek kell hatnia, amely megakadályozza az érintkezésüket; ezt taszításnak nevezhetjük. A kémikusok többsége feltételezi, hogy a taszítás jelensége egy különleges, elasztikus fluidumnak köszönhetõ, amelynek a látens hõ és a caloricum [hõanyag] nevet adták. A testek létezési módja, a szilárd, a folyékony és a gáz állapot (a caloricum-elmélet hívei szerint) az anyagba belépõ hõfluidum mennyiségétõl függ; a hõanyag beférkõzik a részecskék közé, szétválasztja õket egymástól, megakadályozza, hogy érintkezzenek, és mondják ez idézi elõ a taszítást.

Más tudósok, akiket nem elégítenek ki a fluidum létezésének alátámasztására felhozott bizonytékok, úgy vélik, hogy a hõt a súrlódás és az ütközés hozza létre, a taszítást a mozgásnak tulajdonítják.

Tekintve, hogy a taszítóerõ valódi okának felfedezése rendkívül fontos a tudomány számára, kísérletekkel igyekeztem megvizsgálni a kémia tudományának ezt a kérdését: ezekbõl a kísérletekbõl (amelyekrõl most be kívánok számolni) azt a következtetést vontam le, hogy a hõ, vagy a taszítóerõ, nem anyag.
....

A taszítás jelenségei nem különleges, elasztikus fluidumnak köszönhetõk, vagyis a caloricum nem létezik

Anélkül, hogy megvizsgálnánk a taszítóerõ testekre kifejtett hatását, vagy megpróbálnánk ebbõl bebizonyítani, hogy a taszítóerõ mozgás, kísérletekkel próbálom meg bebizonyítani, hogy nem anyag; ennek érdekében a matematikusok által reductio ad absurdumnak nevezett módszert fogom alkalmazni.

Tekintsük a hõt anyagnak, és fogadjuk el, hogy a testek hõmérséklete nem növelhetõ, csak akkor, ha valamely oknál fogva csökken a kapacitásuk, vagy más testektõl hõt vesznek át érintkezés révén.

A testek hõmérsékletét a súrlódás és az ütközés egyenletesen növeli. Miután a hõmérséklet-emelkedés a súrlódás és az ütközés következménye, eme módok egyikének kell elõidéznie. Elõször is, a súrlódással kiváltott valamely változás miatt csökkenhet az egymásra ható testek kapacitása, ami hõmérsékletük növekedéséhez vezet.

Vagy, másodszor, az átadott hõ, az egyik vagy mindkét testtel érintkezõ oxigéngáz bomlása, majd a súrlódás olyan változást idéz elõ a testekben (amely hasonlít a hõmérséklet emelkedéséhez), hogy képessé válnak az oxigéngáz elbontására és súrlódás után részben vagy teljesen oxidált állapotba kerülnek.

Vagy, harmadszor, az egymásra ható testek súrlódása miatti változás hatására az érintkezõ testekbõl származó caloricum-közlés miatt a testek caloricumot vonnak el a környezõ testekbõl.

Elõször tegyük fel, hogy a súrlódással és ütközéssel kiváltott hõmérséklet-emelkedés az egymásra ható testek kapacitásának csökkenésébõl származik. Ebben az esetben nyilvánvaló, hogy a testekben olyan változásnak kell létrejönnie a hatás következtében, amely csökkenti a kapacitásukat és növeli a hõmérsékletüket.

...

II. Kísérlet

Két, 29o hõmérsékletû, hat hüvelyk hosszú, két hüvelyk széles, kétharmad hüvelyk vastag paralelepipedont készítettem jégbõl: a testeket drótokkal erõsítettem két vasrúdhoz. Egy erre a célra konstruált szerkezet a felületeket érintkezésbe hozta, és néhány percig erõs súrlódásban tartotta folyamatosan. A testek csaknem teljesen vízzé alakultak át; az összegyûjtött víz hõmérséklete 35o-nak adódott, miután a víz néhány percig alacsonyabb hõmérsékletû környezetben maradt. A két jégdarab csak az érintkezési síkban tapadt össze, semmilyen más test nem súrlódott a jégen kívül. A kísérletbõl nyilvánvaló, hogy a súrlódás hatására a jég vízzé alakul, s a feltételezés szerint csökken a kapacitása; jól ismert tény azonban, hogy a víz hõvel szembeni kapacitása sokkal nagyobb, mint a jégé, és a jéggel hõt kell közölni, hogy vízzé alakuljon át. A súrlódás tehát nem csökkenti a testek hõvel szembeni kapacitását.

Ebbõl a kísérletbõl hasonlóképpen nyilvánvaló, hogy a súrlódás miatti hõmérséklet-emelkedés nem származhat a testekkel érintkezõ oxigéngáz bomlásából, mert a jég nem vonzza az oxigént. Mivel a  súrlódás miatti hõmérséklet-emelkedés nem származhat a kapacitás csökkenésébõl vagy az egymásra ható testek oxidációjából, csak az a feltevés marad, hogy a testeknek átadott hõmennyiségbõl származhat, és ezt a hõt az érintkezõ testekbõl kell elvonni. Ezért a súrlódásnak olyan változást kell elõidéznie a testekben, amelynek hatására hõt vonhatnak el a velük érintkezõ testekbõl.

III. Kísérlet

Készítettem egy olyan óramûvet, amelyet légüres búrában is mûködésbe tudtam hozni; a szerkezet egyik külsõ kereke  vékony fémlappal érintkezett. Jelentõs mennyiségû érzékelhetõ hõ keletkezett a kerék és a lap közötti súrlódásból, amikor a szerkezet úgy mûködött, hogy a hõátadásra képes testektõl nem szigeteltem el. Ezután vettem egy kis jégdarabot; a felsõ éle mentén körben egy kis csatornát vájtam és vízzel töltöttem meg. A szerkezetet a jégre helyeztem, de a vízzel nem érintkezett. Ezután az egészet a búra alá tettem (amelyet elõzõleg szénsavval [szén-dioxiddal] töltöttem meg), egyszersmind hamuzsírt [kálium-karbonátot] is tettem mellé.

Ezután kiszívattam a levegõt a búrából. Ennek folytán, és mert a hamuzsír vonzza szénsavat, hitem szerint csaknem tökéletes vákuum keletkezett.

A szerkezetet most mûködésbe hoztam. A gyorsan olvadó jég a hõmérséklet emelkedését bizonyította.

A súrlódás tehát caloricumot vont el, mely caloricumot, a feltevés szerint, a szerkezettel érintkezõ testek adták át.  Ebben a kísérletben egyedül a jég érintkezett a szerkezettel. Ha ez a jég caloricumot adott volna le, a tetején levõ víznek meg kellett volna fagynia. A tetején lévõ víz nem fagyott meg, tehát a jég nem adott le caloricumot. A caloricum nem származhatott a jéggel érintkezõ testekbõl, mert át kellett volna haladnia a jégen, hogy a szerkezethez hatoljon, és a caloricum-többlet a jeget vízzé alakította volna.

A súrlódással keltett hõ nem jöhet az érintkezõ testekbõl, és a második kísérlet bebizonyította, hogy a súrlódás miatti hõmérséklet-emelkedés nem származhat a kapacitás csökkenésébõl vagy az oxidációból. De ha a hõ anyag, a felsorolt módok egyike szerint kell keletkeznie. Mivel (amint a kísérletek megmutatták) eme módok egyike szerint sem keletkezik, nem tekinthetõ anyagnak. Tehát a kísérletek tanúsága szerint a caloricum vagy hõanyag nem létezik.

Hosszú és erõteljes súrlódás hatására a szilárd testek kitágulnak, és ha hõmérsékletük magasabb a testünkénél, érzékszerveinkre olyan hatást fejtenek ki, amelyet közönségesen hõnek nevezünk.

Miután a testek a súrlódás hatására kitágulnak, nyilvánvaló, hogy korpuszkuláiknak mozogniuk kell vagy el kell egymástól válniuk. A súrlódásnak vagy ütközésnek szükségképpen mozgásba vagy rezgésbe kell hoznia a testek korpuszkuláit. Ezért indokolt arra következtetnünk, hogy ez a mozgás vagy rezgés hõ vagy taszítóerõ.

Tehát a hõ vagy az az erõ, amely megakadályozza a testek korpuszkuláinak érintkezését, és amelynek révén hideget vagy meleget érzünk, a testet alkotó részecskék olyan mozgásaként, feltehetõen rezgéseként definiálható, amely ezeket a részecskéket igyekszik szétválasztani. Ezért helyénvalónak tûnik a taszító mozgás elnevezés.


Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/