Ломоносов М.В. и развитие учения теплотехники

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Техническая термодинамика

Доклад на тему:

«Ломоносов М.В. и развитие учения теплотехники»

Выполнил: Пацевич М.Л. и Наумчик Д.К.

9 эт гр., 4 курс, АЭФ

Проверил: Цубанов А.Г

Минск 2012

Михаимл (Михамйло) Васимльевич Ломономсов (8 ноября 1711) -- первый русский учёный-естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, химик и физик; он вошёл в науку как первый химик, который дал физической химии определение, весьма близкое к современному, и предначертал обширную программу физико-химических исследований; его молекулярно-кинетическая теория тепла во многом предвосхитила современное представление о строении материи и многие фундаментальные законы, в числе которых одно из начал термодинамики; заложил основы науки о стекле. Астроном, приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт, утвердил основания современного русского литературного языка, художник, историк, поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики. Разработал проект Московского университета, впоследствии названного в его честь. Открыл наличие атмосферы у планеты Венера. Действительный член Академии наук и художеств.

О природе теплоты и стуже

Вооружившись математически разработанной теорией строения вещества, Ломоносов начал атаку на таинственные «тонкие материи». Первой досталось «теплотворной материи», которую в то время считали ответственной за все тепловые явления. Ломоносов напал на нее в 1744 году в диссертации «Размышления о причине теплоты и стужи».

К каким только нелепостям не приводит теория теплотворной материи!

От ничтожной искры загорается порох в самый лютый мороз, когда теплотворной материи, казалось бы, не должно быть. Откуда же она берется? Неужели она мгновенно слетает специально за тем, чтобы поджечь порох, причем не нагревает и не поджигает никаких окружающих порох тел? «Вполне очевидно, что это противоречит прежде всего опыту, а затем здравому смыслу».

Многие животные никогда не едят теплой пищи и, однако, так теплы, что даже согревают поднесенные к ним вещи. Поборники и защитники теплотворной материи, истолкуйте, какою дорогою входит она в животные? Или она при этом становится холодной? Но «теплота студеная»--такая же нелепость, как темный свет, мокрая сухость, мягкая жесткость Или четырехугольная круглость…

Но даже и это еще не самое ценное. «Ведь существуют ученые, приписывающие и холоду особое вещество…» Оно якобы находится в солях, потому что при растворении солей часто раствор охлаждается. Но ведь те же соли нередко растворяются- в других растворителях» с разогреванием. Или в них одновременно с «материей стужи» мирно уживается я теплотворная материя?

Какое же движение вызывает появление теплоты? Мы можем целый век возить на телеге дрова, и ни одно полено не нагреется ни на один градус. Но оно быстро нагреется, если начать тереть полено о другое полено. Очевидно, поленья, крепко прижатые друг к другу, при трении приводят в движение расположенные на поверхности и цепляющиеся друг за друга те мельчайшие частички, из которых они построены. Точно так же и молот, ударяясь о железо, заставляет быстрее двигаться частички железа. Внешнее движение всего тела превращается во внутреннее движение частичек, из которых оно состоит. Это-то движение частичек и есть теплота.

Как просто и естественно объясняет все тепловые явления эта теория! Когда мы берем в руку горячее тело, его быстро двигающиеся частички начинают подталкивать прикасающиеся к ним частички нашей руки.

Когда мы нагреваем твердое тело, его частички двигаются все быстрее и все сильнее отталкиваются друг от друга. Промежутки между ними увеличиваются -- оттого и расширяются тела при нагревании. При дальнейшем нагревании промежутки между частичками становятся столь значительными, что тело не может сохранять прежнюю форму --оно растекается, расплавляется. А когда скорость движения частичек становится настолько большой, что частички разлетаются во все стороны, происходит испарение.

Чем теплее тело, тем быстрее движутся его частички. Можно ли представить себе самую большую возможную степень теплоты (температуру)? Очевидно, нет, потому что скорость движения частичек может возрастать и возрастать. Наоборот, чем холоднее тело, тем меньше скорость движения его частичек, а когда оно прекратится полностью, наступит самая низкая возможная степень теплоты. Так Ломоносов впервые в истории науки ввел понятие об абсолютном нуле температуры.

Атака на «теплотворную материю» оказалась вполне успешной, Ломоносову удалось без ее помощи не только истолковать все известные тепловые явления, но предсказать новые, о которых прежде нельзя было и догадываться.

Диссертация «о теплоте и стуже» была напечатана на латинском языке в журнале Академии наук. Она произвела большое впечатление на русских и иностранных ученых и вызвала многочисленные отклики в заграничных журналах. Теория Ломоносова нашла как противников, так и защитников. Знаменитый ученый, русский академик Леонард Эйлер, проживавший в то время за границей, писал: «Совсем другое дело сочинение Ломоносова о причине теплоты: все, что другими было говорено о том, нелепо или неосновательно и потому весьма далеко от достоверного объяснения».

Из противников Ломоносова особенно отличился немецкий магистр Иоганн Арнольд, получивший даже звание доцента по физике за защиту диссертации, специально посвященной критике теории Ломоносова. Ломоносов прочел об этом в одном гамбургском журнале. Он увидел, что Арнольд извратил сущность его рассуждений.

Ломоносов немедленно написал ответ на критику и послал его академику Эйлеру. В письме к нему он жалуется, что «издатель журнала… не столько из любви к науке, сколько из недоброжелательства напал на мои неусыпные труды и, не поняв их, жестоко отделал. Посылаю на Ваше проницательное рассмотрение самое очевидное доказательство его злобы и тупости…»

«Недобросовестность и слог немецких газетчиков, -- ответил ему Эйлер,-- мне очень хорошо известны и нисколько не трогают меня: я смеюсь, видя, как они терзают прекраснейшие сочинения. Надобно презирать подобные статьи… всякий знает, что появившиеся до сих пор трактаты о причинах теплоты еще не разъяснили вполне этого предмета, и занимающиеся его исследованием заслуживают величайшей похвалы. Вас нельзя не поблагодарить за то, что Вы рассеяли мрак, покрывавший доселе этот вопрос».

Ответ Ломоносова критикам был напечатан в Амстердаме на французском языке. Редактор журнала писал ему, что, помещая его ответ, он хотел «защитить только праведное Ваше дело от таких неправедных поносителей».

Своей механической теорией тепла Ломоносов положил основание научной термодинамике -- теоретического фундамента всей современной теплотехники. Медленно, но верно завоевывали признание его идеи. Только через 100 лет механическая теория тепла была окончательно утверждена трудами Роберта Мейера, Джоуля и других. Через 130 лет вошло в научный обиход понятие об абсолютном нуле температуры. А © наше время астрономы и астрофизики, определив путем сложных вычислений, что во внутренних частях звезд температура достигает десятков миллионов градусов, подтвердили правильность идеи Ломоносова о невозможности указать самую большую степень теплоты, до которой способно нагреться тело.

Молекулярно-кинетическая теория тепла

Одним из выдающихся естественнонаучных достижений М. В. Ломоносова является его молекулярно-кинетическая теория тепла.

В середине XVIII века в европейской науке господствовала теория теплорода, впервые выдвинутая Робертом Бойлем. В основе этой теории лежало представление о некой огненной (или, как вариант, холодообразующей) материи, посредством которой распространяется и передается тепло, а также огонь.

М. В. Ломоносов обращает внимание научного сообщества на то, что ни расширение тел по мере нагревания, ни увеличение веса при обжиге, ни фокусировка солнечных лучей линзой, не могут быть качественно объяснены теорией теплорода. Связь тепловых явлений с изменениями массы отчасти и породили представление о том, что масса увеличивается вследствие того, что материальный теплород проникает в поры тел и остается там. Но, спрашивает М. В. Ломоносов, почему при охлаждении тела теплород остаётся, а сила тепла теряется?

Опровергая одну теорию, М. В. Ломоносов предлагает другую, в которой с помощью бритвы Оккама он отсекает лишнее понятие теплорода. Вот логические выводы М. В. Ломоносова, по которым, «достаточное основание теплоты заключается»:

«в движении какой-то материи» -- так как «при прекращении движения уменьшается и теплота», а «движение не может произойти без материи»;

«во внутреннем движении материи», так как недоступно чувствам;

«во внутреннем движении собственной материи» тел, то есть «не посторонней»;

«во вращательном движении частиц собственной материи тел», так как «существуют весьма горячие тела без» двух других видов движения «внутреннего поступательного и колебательного», напр. раскалённый камень покоится (нет поступательного движения) и не плавится (нет колебательного движения частиц).

«Таким образом, мы подтвердили, что причиною теплоты является внутреннее вращательное движение связанной материи».

Литература

ломоносов теплотехника кинетическая

1) Любимов Н. Жизнь и труды Ломоносова. Часть первая. Москва. Университетская типография (Катков и К°), на Страстном бульваре. 1872.

2) Михаил Васильевич Ломоносов. Избранные произведения в 2-х томах. -- М.: Нака, 1986.

3) Размышления о причине теплоты и холода Михайла Ломоносова / Пер. Б. Н. Меншуткина // Ломоносов М. В. Полное собрание сочинений / АН СССР. -- М.; Л., 1950--1983. -- Т. 2: Труды по физике и химии, 1747--1752 гг. -- М.; Л.: АН СССР, 1951.

Размещено на Allbest.ru