Начало крушению механистической картины мира по­ложили работы в области электромагнетизма [16]. С тех пор механические представления о мире были существенно по­колеблены. Любые попытки распространить механические принципы на электрические и магнитные а также оптичес­кие явления оказались несостоятельными. Поэтому есте­ствознание вынуждено было в конце концов отказаться от признания особой, универсальной роли механики.

Механис­тическая картина мира начала сходить с исторической сце­ны, уступая место более глубокому пониманию физической реальности. Согласно современным представлениям, клас­сическая механика имеет свою область применения: ее за­коны выполняются для относительно медленных движений тел, скорость которых много меньше скорости света.   Глава 2  ОСНОВЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ   Понятия тепла и температуры О том, что такое теплота, люди задумывались очень дав­но.

Такие понятия, как «огонь», «свет», «теплород» встречают­ся уже в древнейших сказаниях Востока, а позже в работах античных философов Древней Греции. Однако в те далекие вре­мена были высказаны только общие предположения о природе огня, света и теплоты. Учение о тепловых явлениях начинает развиваться только с середины XVIII века. Толчком для этого развития является изобретение термометра.

Интересно отме­тить, что на протяжении долгого времени между понятиями тепла и температуры не проводилось различия. Temperature — в переводе с латинского означает смеши­вание в должном отношении. Это говорит о происхождении са­мого термина «температура». Дело в том, что не сразу было понято, что здоровые люди имеют практически одну и ту же температуру.

Степень нагретости относили к темпераменту человека. Ученым, который первым изобрел прибор для измерения нагретости тела, был Галилей. Конечно, этот прибор еще да­лек от совершенства, он даже не был проградуирован. Однако он все же позволял сравнивать температуры тел, находящихся в одном и том же месте и в одно и то же время. Впервые температуру человеческого тела начал измерять ита­льянский врач и анатом Санторио с помощью им же изобре­тенного термометра.

После Галилея многие ученые занимались изготовлением приборов для определения нагретости тел: итальянские мастера из Флоренции, Отто фон Генрике, Амон-тон, Гук, Фаренгейт, Цельсий, Реомюр, Делиль и другие. В 1655 году Гюйгенс предложил в качестве опорных точек термомет­ра избрать точку кипения воды и точку таяния льда. Совре­менная шкала Цельсия была предложена шведским ботани­ком Андерсом Цельсием в 1742 году.

Однако за 0 градусов он принимает точку кипения воды, а за 100 градусов — точку та­яния льда, как и Делиль. Такая шкала не завоевала популярно­сти и очень скоро была перевернута обратно. Сама по себе градуировка термометров доставляла не меньше хлопот, чем конструкция термометра. Это связано с вопросом о том, про­исходит ли расширение используемых в термометрах жидко­стей (воды, спирта, ртути)

или газа пропорционально увеличе­нию температуры во всех интервалах интересующих темпера­тур. Таким образом, задача усовершенствования термометров явилась толчком для изучения явления расширения тел при на­гревании. Однако все эти исследования не разделяли понятия «теплота» и «температура». И температура тела, так же как и теплота, связывалась с представлением о теплороде.

В Сло­варе церковнославянского и русского языка, изданном в середи­не XIX в., можно прочитать: «Температура есть мера сгуще­ния теплорода, показываемая в градусах термометром». «Теплород — вещественная причина жара, тепла и холода, не­постижимо тонкая жидкость, изливающаяся из Солнца и про­никающая во вес тела физического мира, невидимая, невесо­мая и только ощущением ощущаемая» [35].

Единица измере­ния теплоты, дожившая до наших дней, «калория», в переводе на русский язык означает не что иное, как «теплород». Однако так думали не все. В истории развития взглядов на природу теплоты ясно прослеживаются два направления: одно из них связано с представлением о теплороде, а второе связывает сущ­ность тепловых явлений с движением атомов, из которых со­стоят тела.

Это так называемые теплородная и кинетичес­кая теории теплоты. В отношении теплородной теории существовали две точки зрения. Первая точка зрения — тра­диционная, согласно которой теплород— «некая жидкость, край­не мелкие частицы которой наделены силой взаимного отталкивания. В этом случае большее или меньшее скопление этой жидкости в телах определяет их состояние» [36].

Вторая точ­ка зрения рассматривала теплород как «жидкость, наделен­ную такими же физическими свойствами, но занимающую все пространство. Ее действие рассматривается, однако, как ре­зультат молекулярных вибраций. Наиболее нагретыми являются поэтому те тела, в которых колебания эти наиболее быст­ры» [37]. Вторая точка зрения являлась менее популярной, но в ней как бы делалась попытка синтеза кинетической теории с теорией теплорода.

Стройная кинетическая картина тепловых явлений в твер­дых жидких и газообразных телах была создана М. В. Ломо­носовым. Он отрицал теплород как «тонкую материю» со «скры­тыми качествами» (рис. 3). Решающий эксперимент, способствовавший утверждению кинетической теории теплоты, был произведен Румфордом; «он нанес смертельный удар субстанциональной теории тепло­ты» [10].

Следует отметить, что теплородная теория объясня­ла выделение теплоты при трении тел друг о друга тем, что при трении тела как бы выжимают из себя теплород, вслед­ствие чего количества теплорода в них, то есть теплоемкость, должны изменяться. Румфорд привел результаты эксперимен­та, связанного со сверлением пушечного ствола. В течение 2,5 часов за счет трения было получено количество теплоты, достаточное для превращения в пар 12 килограммов воды при получении всего лишь 270 граммов металлической стружки.