An Inquiry Concerning the Source of the Heat Which Is Excited by Friction

Schema experienței lui Rumford la găurirea țevilor de tun

Termodinamică
Schema unei mașini termice Carnot
Ramuri Clasică Statistică Chimică Cuantică de echilibru / de neechilibru
Principii Zero Primul Al doilea Al treilea
Sisteme Izolat Închis Deschis Adiabatic Stare Ecuație de stare Gaz ideal Gaz real Stare de agregare Fază Echilibru radiativ termic Volum de control Instrumente Procese Destindere liberă Izobar Izocor Izotermic Adiabatic exponent Izentropic Izentalpic Politropic Cvasistatic Reversibil Ireversibil disipare Cicluri Carnot Direct Inversat Randament și eficiență Diagrame termodinamice p-V T-s h-s p-h h-x
Propertăți ale sistemelor Notă: Parametri conjugați cu italice Proprietăți intensive și extensive Funcții de proces Lucru mecanic Căldură Funcții de stare Temperatură / Entropie Presiune (internă, parțială) / Volum Potențial chimic / Număr de particule Titlul vaporilor Proprietăți reduse
Proprietăți ale materialelor Capacitate termică masică  $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ Coeficient de compresibilitate  $\beta =-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ Coeficient de dilatare volumică  $\alpha =$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
Ecuații Teorema lui Carnot Teorema lui Clausius Relația fundamentală Ecuația căldurii Legile gazelor ideale Stări corespondente Relațiile Maxwell Relațiile Onsager Ecuațiile Bridgman Tabel cu ecuații termodinamice
Potențiale Energie internă: $U(S,V)$ Energie liberă: $F(T,V)=U-TS$ Entalpie: $H(S,p)=U+pV$ Entalpie liberă: $G(T,p)=H-TS$ Entropie liberă
Istorie Cultură Istorie Generală Istoria entropiei Istoria perpetuum mobile Filozofie Entropia ca disipare Entropie și timp Clichetul brownian Demonul lui Maxwell Paradoxul morții termice Paradoxul lui Loschmidt Teorii Teoria caloricului Forța vie Echivalentul mecanic al caloriei Putere motrice Lucrări fundamentale An Inquiry Concerning ... Heat On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Réflexions sur la puissance motrice du feu
Personalități Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Categorie

Benjamin Thompson

"An Inquiry Concerning the Source of the Heat Which Is Excited by Friction" (în română O cercetare cu privire la sursa de căldură care este excitată prin frecare) este o lucrare științifică de Benjamin Thompson, Conte Rumford, care a fost publicată în Philosophical Transactions of the Royal Society în 1798. Lucrarea a fost o provocare substanțială pentru teoriile consacrate ale căldurii și a fost începutul revoluției din termodinamică în secolul al XIX-lea.

Contextul

Rumford a fost un oponent al teoriei caloricului referitoare la căldură, teorie care susținea că căldura este un fluid care nu poate fi nici creat, nici distrus. El a dezvoltat punctul de vedere conform căruia toate gazele și lichidele nu sunt doar conductoare de căldură. Părerile sale nu erau în concordanță cu știința acceptată a vremii, iar ultima teorie fusese atacată în special de John Dalton și John Leslie.

Rumford a fost puternic influențat de argumentul teleologic^⁠(d) și probabil a dorit să acorde apei un statut privilegiat și providențial în reglementarea vieții umane.

Deși Rumford urma să asocieze căldura cu mișcarea, nu există nicio dovadă că el s-a gândit la teoria cinetică a gazelor sau la principiul vis viva. În lucrarea sa din 1798, Rumford a recunoscut că a avut predecesori în ideea că căldura este o formă de mișcare. Acești predecesori au fost Francis Bacon, Robert Boyle, Robert Hooke, John Locke, și Henry Cavendish.

Experiențele

Rumford observase căldura datorită frecării, generată de găurirea țevilor de tun la arsenalul din München. La acea vreme, tunurile erau turnate la turnătorii cu un adaos suplimentar de metal în fața a ceea ce avea să devină gura tunului, adaos care urma să fie îndepărtat în procesul de fabricație. Rumford a luat un tun neterminat și a modificat această zonă pentru a putea fi închisă de o cutie etanșă și a fost folosit un burghiu tocit. El a arătat că apa din această cutie putea fi fiartă în aproximativ două ore și jumătate și că furnizarea de căldură dată de frecare era aparent inepuizabilă. Rumford a confirmat că nu a avut loc nicio schimbare fizică în materialul tunului. Comparând capacitatea termică masică a materialului înainte și după prelucrare a constatat că acestea sunt la fel.

Rumford a mai susținut că generarea unei cantități aparent nedefinite de căldură era incompatibilă cu teoria caloricului. El a susținut că singura acțiune aplicată țevii a fost mișcarea. Rumford nu a făcut nicio încercare de a determina căldura generată sau de a măsura echivalentul mecanic al căldurii.

Primirea

Aparatul lui Joule pentru măsurarea echivalentului mecanic al căldurii

Cei mai mulți oameni de știință consacrați, cum ar fi William Henry, sau Thomas Thomson, au crezut că există suficientă incertitudine în teoria caloricului care să permită adaptarea acesteia la noile rezultate. Până atunci teoria caloricului se dovedise robustă și adaptabilă. Mai mult, Thomson, Jöns Jakob Berzelius și Antoine César Becquerel au observat că electricitatea ar putea fi generată pe termen nelimitat prin frecare. Niciun om de știință al vremii nu era dispus să susțină că electricitatea nu era un fluid.

În final, afirmația lui Rumford privind furnizarea „inepuizabilă” de căldură a fost o extrapolare nechibzuită a studiului. Charles Haldat a criticat serios reproductibilitatea^⁠(d) rezultatelor lui Rumford și este posibil ca întregul experiment să fi părut oarecum tendențios.

Totuși, experimentul l-a inspirat pe James Prescott Joule în anii 1840. Măsurătorile mai exacte ale lui Joule au fost esențiale în stabilirea teoriei cinetice în detrimentul celei a caloricului.

Bibliografie

• en Thompson, B. (1798). „An inquiry concerning the source of the heat which is excited by friction”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 88: 80–102. doi:10.1098/rstl.1798.0006 . 
• en Thompson, B. (1804). „An enquiry concerning the nature of heat and the mode of its communication”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 94: 77–182. doi:10.1098/rstl.1804.0009 . 
• en Leslie, J. (1804). An Experimental Enquiry into the Nature and Propagation of Heat. London. 
• en Cardwell, D.S.L. (1971). From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age. London: Heinemann. ISBN 0-435-54150-1. 
• en Bacon, F. (1850) [1620]. Novum organum: Or true suggestions for the interpretation of nature. William Pickering. 
• en Boyle, R. (1675). „Of the mechanical origin of heat and cold”. Experiments, notes, &c., about the mechanical origine or production of divers particular qualities: Among which is inserted a discourse of the imperfection of the chymist's doctrine of qualities; together with some reflections upon the hypothesis of alcali and acidum. Printed by E. Flesher. 
• en Hooke, R. (1705) [1681]. „Lectures of light”. În Waller, R. The posthumous works of Robert Hooke. Samuel Smith and Benjamin Walford. 
• en Locke, J. (1720) [1698-1704]. „Elements of natural philosophy”. În Des Maizeaux, P. A collection of several pieces of Mr. John Locke, never before printed, or not extant in his works. R. Francklin. 
• en Cavendish, H. (1783). „Observations on Mr. Hutchins's Experiments for Determining the Degree of Cold at Which Quicksilver Freezes”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 73: 303–328. Bibcode:1783RSPT...73..303C. doi:10.1098/rstl.1783.0021. JSTOR 106496. 
• en Henry, W. (1802). „A review of some experiments which have been supposed to disprove the materiality of heat”. Manchester Memoirs (V): 603. 
• en Haldat, C.N.A. (1810). „Inquiries concerning the heat produced by friction”. Journal de Physique. lxv. 
• en Thomson, T. „Caloric”. Encyclopædia Britannica, Supplement on chemistry (ed. 3rd).