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.

Далее было обнаружено, что стружка имеет такую же удель­ную теплоемкость, как исходный металл отливки. Вследствие полученных результатов Румфорд сделал вывод о том, что теп­лота не могла быть получена за счет «выжимания» теплорода из металла. Этот эксперимент мог быть поставлен только бла­годаря развитию калориметрических исследований — иссле­дований по изучению явлений теплообмена между двумя ве­ществами (

однородными с различными температурами, раз­нородными с различными температурами, в разных фазах и т. д.) — при смешивании их в теплоизолированном сосуде-ка­лориметре. Основная заслуга проведения подобных опытов при­надлежит петербургскому академику Георгу Рихману — первому физику, воспитанному петербургской Академией наук [53]. В процессе его опытов было установлено, что при смешивании жидкостей устанавливается одинаковая для всей смеси тем­пература.   Рис. 3. Чертежи М.В.

Ломоносова, поясняющие кинетическую те­орию теплоты. Отрицая теплород, М.В. Ломоносов считал, что среда, эфир, по которому распространяется тепло, построен атомистически, так, что в промежутках между более крупными шарообразными частицами располагаются более мелкие, а меж­ду ними — еще более мелкие. Дальнейшие испытания были направлены на выяс­нение вопроса, как распределяется теплота между различны­ми телами.

Было установлено, что различные тела имеют раз­личные удельные теплоемкости. Под удельной теплоемкостью вещества понимается количество теплоты (тогда еще тепло­рода), необходимой для увеличения температуры единицы мас­сы вещества на один градус. В процессе калориметрических исследований было сделано важное заключение о том, что при исследовании тепловых явлений следует различать такие по­нятия, как температура и теплота.

Так, при превращении, на­пример, льда в воду теплота расходуется, а температура при этом изменяется (лед, как и прочие тела, плавится при строго определенной температуре). Вместе с понятием количества теплоты были установлены понятия теплоемкости, удельной теплоемкости, теплоты плавления, теплоты парообразова­ния. Опыты Румфорда были подтверждены также работами Хэмфри Дэви, показавшими, что трение двух кусков льда друг о друга может вызвать их таяние.

Несмотря на то, что кинети­ческой теории теплоты придерживались многие ученые, гос­подствующей на протяжении столетий являлась теплородная теория. Причина этого кроется в том, что вплоть до изготовле­ния паровых машин и их усовершенствования ученые не инте­ресовались вопросом о путях превращения теплоты в меха­ническую работу. (Деятельность первых конструкторов тепло­вых устройств была связана с добычей топлива.

Один из первых паровых насосов, служивших для откачки воды из шахт, был сконструирован владельцем одной из шахт Англии, Томасом Сэвери, в конце XVII века Паровой насос Сэвери в усовер­шенствованных видах использовался вплоть до середины XVIII века. Более совершенную паровую машину построил ан­гличанин Томас Ньюкомен, работавший вместе с Сэвери.