열과 기계적 등가

Mechanical equivalent of heat

과학의 역사에서 열과 기계적 등가운동을 상호 교환할 수 있으며, 수행된 작업이 열에너지로 완전히 변환된다면 모든 경우에 주어진 양의 작업이 동일한 열을 발생시킬 것이라고 기술하고 있다. 열과 같은 기계적 등가는 19세기 에너지 보존열역학 과학의 확립에 중요한 부분을 차지했던 개념이었다.

역사와 우선순위 분쟁

Joule의 낙하 중량의 "작업"이 물 속 동요의 ""로 변환되는 열과 기계적 등가물을 측정하는 장치.

벤자민 톰슨, 럼포드 백작은 1797년경 독일 뮌헨의 무기고에서 지루한 대포에 의해 발생하는 마찰열을 관찰했다. 럼포드는 대포통을 물에 담가 특별히 무뎌진 지루한 도구를 준비했다. 그는 물이 대략 2시간 30분 이내에 끓을 수 있고 마찰열 공급은 겉보기에는 무진장 될 것 같다는 것을 보여주었다.

그의 실험을 바탕으로, 그는 "마찰흥분되는 열의 근원에 관한 실험적 질문"(1798) 왕립학회 철학거래 페이지 102를 출판했다. 이 과학 논문은 확립된 열 이론에 실질적인 도전을 제공하였고 열역학에서 19세기 혁명을 시작하였다. 그 실험은 1840년대 제임스 프레스콧 줄의 연구에 영감을 주었다. Joule의 등가성에 대한 보다 정확한 측정은 칼로리 이론을 희생하여 운동 이론을 확립하는 데 중추적인 역할을 했다. 열과 일이 등가라는 생각은 1842년 율리우스 로버트 폰 메이어가 독일의 유력 물리학 저널에서, 그리고 1843년 제임스 프레스콧 줄레에 의해 독립적으로 제안한 영국 물리학 저널에서도 나왔다. 루드비히 A에 의해서도 비슷한 작업이 진행되었다. 1840년에서 1843년 사이에 콜딩의 작품은 그의 고향인 덴마크 밖에서는 거의 알려지지 않았다.

1820년대 니콜라스 클레멘트사디 카르노의 협력은 같은 선에 가까운 몇몇 관련 생각을 가지고 있었다.[1] 1845년에 Joule은 "열의 기계적 등가"라는 제목의 논문을 발표했는데, 이 논문에서 그는 열의 단위를 생산하는 데 필요한 기계적 작업의 양에 대한 수치 값을 명시했다. 특히 Joule은 1파운드온도화씨 1도 상승시키는 데 필요한 마찰에 의해 발생하는 기계적 작업의 양에 대해 실험한 결과 778.24피트 무게의 일관된 값(4.1550 J·cal−1)을 발견했다. Joule은 움직임을 상호 교환할 수 있고, 모든 경우에 주어진 양의 작업이 동일한 양의 열을 발생시킬 것이라고 주장했다. 본 메이어는 또한 1845년에 열과 같은 기계에 대한 수치 값을 발표했지만 그의 실험 방법은 그렇게 설득력이 없었다.

표준화된 값 4.1860 J·cal은−1 20세기 초에 확립되었지만, 1920년대에는 상수가 단순히 물의 특정 열이며, 이는 4.17과 4.22 J·g−1·°C−1 사이의 온도에 따라 변화하는 양이라는 것이 궁극적으로 실현되었다. 단위의 변화는 물리학과 화학에서 단위의 칼로리가 소멸한 결과였다.

폰 메이어와 줄레 모두 유럽의 유력 물리학 저널에 실렸음에도 불구하고 초기에는 무시와 저항에 부딪혔으나 1847년경에는 당대 유력 과학자들의 관심이 집중되었다. 1847년 헤르만 헬름홀츠에너지 보존에 대한 결정적인 선언으로 여겨지는 것을 발표했다. 헬름홀츠는 줄의 출판물을 읽으면서 배웠지만, 헬름홀츠는 결국 줄과 폰 메이어 둘 다 우선권을 인정하게 되었다.

또한 1847년 줄레는 영국 과학 진흥 협회 연례 회의에서 많은 관심을 받은 프레젠테이션을 했다. 참석한 사람들 중에는 윌리엄 톰슨도 있었다. 톰슨은 호기심이 많았지만 처음에는 회의적이었다. 이후 2년 동안 톰슨은 줄의 이론을 점점 더 확신하게 되었고, 마침내 1851년 판본으로 유죄판결을 인정하면서 폰 메이어를 동시에 신봉하게 되었다. 톰슨은 주로 통신, 줄(Joule) 실험, 톰슨(Tomson)이 그 결과를 분석하고 추가 실험을 제안하는 등 줄(Joule)과 협력했다. 이 협력은 1852년부터 1856년까지 계속되었다. 이것의 발표된 결과는 줄의 작품과 운동 이론을 전반적으로 수용하는 데 많은 기여를 했다.

그러나 1848년 폰 마이어는 줄의 논문을 처음 보고 프랑스 아카데미에 데 사이언스지에 우선권을 주장하기 위해 편지를 썼다. 그의 편지는 콤프테스 렌두스에 실렸고 줄레도 반응이 빨랐다. 톰슨은 줄과 친분이 있어 논란에 휘말릴 수 있었다. 두 사람은 기계적인 등가 사상에 대해서는 쥘레가 폰 메이어의 우선권을 인정하되, 실험적인 검증은 쥘과 함께 한다고 주장할 계획을 세웠다. 톰슨의 동료들, 동료들, 윌리엄 맥쿼른 랭킨, 제임스 톰슨, 제임스 서점 맥스웰, 피터 거스리 타이트와 같은 친척들이 쥘의 대의에 합류했다.

그러나 1862년 존 틴달은 톰슨과 그의 서클과의 많은 대중적 논쟁과 대중적 과학으로의 그의 많은 소풍 중 하나로 왕립 연구소에서 강연했는데[1], 그는 이 강연에서 폰 메이어가 열과 같은 기계적 가치를 고안하고 측정한 것을 인정하였다. 톰슨과 태트는 화가 났고, 철학적 잡지의 페이지들, 그리고 오히려 더 인기 있는 좋은 단어들에 대한 품위 없는 대중적인 서신 교환이 이루어졌다. 타이트는 폰 메이어를 약화시키려는 시도로 콜딩의 대의명분을 옹호하는 데까지 의지했다.

틴달은 1864년 1월 헨리 엔필드 로스코 경의 에든버러 리뷰 기사 써모-다이나믹스가 출간되면서 다시 폰 메이어의 명분을 열:A 모션 모드(1863)로 압박했지만, 폰 메이어의 명성은 무명의 시기로 접어들면서 봉합되었다.

메모들

  1. ^ 과학 종사자들에 의한 18세기와 19세기의 , 힘, 에너지, 전력 의 용어의 사용은 표준화된 현대적 용법을 반드시 반영하는 것은 아니다.

참조

  1. ^ Lervig, P. Sadi Carnot 및 증기 엔진:니콜라스 클레멘트의 산업 화학 강의, 1823-28. J 히스 공상과학. 18:147, 1985.

추가 읽기

  • 푸코, L. (1854) "등등한 메카니크 데 라 샤를루르. M. 메이어, M. 줄. Chaleur spécifique des gaz sous volume 상수. M. Victor Regnault", Journal desbat politique et littéraires, 6월 8일 목요일
  • Lloyd, J.T. (1970). "Background to the Joule-Mayer Controversy". Notes and Records of the Royal Society. 25 (2): 211–225. doi:10.1098/rsnr.1970.0030. S2CID 71802199.
  • Sharlin, H.I. (1979). Lord Kelvin: The Dynamic Victorian. Pennsylvania State University Press. ISBN 0-271-00203-4., 페이지 154–5
  • Smith, C. (1998). The Science of Energy: A Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. Chicago University Press. ISBN 0-226-76421-4.
  • 스미스, C. (2004) "Joule, James Prescott (1818-1889)," 옥스포드 국립 전기 옥스포드 사전, 옥스포드 대학 출판부, <http://www.oxforddnb.com/view/article/15139,에서 2005년 7월 27일에 접속했다> (필요한 경우)
  • 제만스키, M.W. (1968) 열 및 열역학: 맥그로힐, 86-87페이지중간 교과서

외부 링크