Ruotsalainen tähtitieteilijä Anders Celsius testasi kahden kokonaisen vuoden ajan ranskalaisen eläintieteilijän ja metallurgi René Antoine Réaumurin aiemmin luomaa lämpömittaria. Kokeet Celsius pr
Tarvitsemme nyt vain lunta, kupin, lämpömittarin ja vähän kärsivällisyyttä. Tuomme pakkasesta kupin lunta, laitamme sen lämpimään, mutta ei kuumaan paikkaan, upotamme lämpömittarin lumeen ja tarkkailemme lämpötilaa. Aluksi elohopeapatsas hiipii ylös suhteellisen nopeasti. Lumi on edelleen kuivaa. Kun se saavuttaa nollan, elohopeapatsas pysähtyy. Siitä hetkestä lähtien lumi alkaa sulaa. Vettä ilmestyy kupin pohjalle, mutta lämpömittari näyttää silti nollaa. Jatkuvasti sekoittamalla lunta on helppo varmistaa, että elohopea ei horju ennen kuin se on kokonaan sulanut.
Mikä sai lämpötilan pysähtymään ja juuri silloin, kun lumi muuttuu vedeksi? Kuppiin syötetty lämpö kuluu kokonaan lumihiutalekiteiden tuhoamiseen. Ja heti kun viimeinen kide tuhoutuu, veden lämpötila alkaa nousta.
Sama ilmiö voidaan havaita minkä tahansa muun sulamisen aikana kiteisiä aineita. Kaikki ne vaativat jonkin verran lämpöä päästäkseen pois kiinteässä tilassa nesteeseen. Tätä kullekin aineelle varsin ominaista määrää kutsutaan sulamislämmöksi.
Sulautumislämmön arvo kohteelle erilaisia aineita eri. Ja juuri tässä, kun alamme vertailla fuusion ominaislämpöjä erilaisia aineita, vesi erottuu jälleen niiden joukosta. Kuten ominaislämpökapasiteetti, ominaislämpö Jään sulamispiste ylittää paljon minkä tahansa muun aineen sulamislämmön.
Yhden gramman bentseenin sulattamiseen tarvitaan 30 kaloria, tinan sulamislämpö on 13 kaloria, lyijy - noin 6 kaloria, sinkki - 28, kupari - 42 kaloria. Ja muuttaaksesi jään vedeksi nolla-asteisessa, tarvitset 80 kaloria! Tämä lämpömäärä riittää nostamaan yhden gramman lämpötilaa nestemäistä vettä 20 astetta kiehuvaksi. Vain yhdellä metallilla, alumiinilla, on sulamislämpö, joka ylittää jään ominaisuuden.
Joten nolla-asteinen vesi eroaa samassa lämpötilassa olevasta jäästä siinä, että jokainen gramma vettä sisältää 80 kaloria enemmän lämpöä kuin gramma jäätä.
Nyt kun tiedämme kuinka korkea jään sulamislämpö on, näemme, ettei meillä ole välillä syytä valittaa siitä, että jää sulaa "liian nopeasti". Jos jäällä olisi sama sulamislämpö kuin useimmissa muissa kappaleissa, se sulaisi useita kertoja nopeammin.
Lumen ja jään sulamisella on planeettamme elämässä aivan poikkeuksellisen tärkeä merkitys. On muistettava, että vain jäälevy vie enemmän kolme prosenttia kaikki maanpinta eli 11 prosenttia kaikesta maasta. Lähellä etelänapa sijaitsee valtava Etelämanner, joka on suurempi kuin Eurooppa ja Australia yhteensä, peitetty yhtenäisellä jääkerroksella. Miljoonilla neliökilometrit sushi hallitsee ikirouta. Vain jäätiköt ja ikirouta muodostavat viidenneksen maamassasta. Tähän meidän on lisättävä toinen mukana oleva pinta talviaika lumi. Ja sitten voidaan sanoa, että neljäsosasta kolmannekseen maata on aina jään ja lumen peitossa. Useiden kuukausien aikana tämä alue ylittää puolet koko maa-alueesta.
On selvää, että valtavat jäävesimassat eivät voi muuta kuin vaikuttaa maapallon ilmastoon. Kuinka valtava määrä aurinkolämpöä kuluu vain yhden lumipeiteen sulattamiseen keväällä! Itse asiassa sen paksuus on keskimäärin noin 60 senttimetriä, ja jokaista grammaa kohden sinun on käytettävä 80 kaloria. Mutta aurinko on voimakas lähde energiaa, että meidän leveysasteillamme se selviää tästä työstä joskus muutamassa päivässä. Ja on vaikea kuvitella, millainen korkea vesi odottaisi meitä, jos jäässä olisi esimerkiksi sellainen sulamislämpö kuin lyijy. Kaikki lumi voisi sulaa yhdessä päivässä tai jopa muutamassa tunnissa, ja sitten poikkeuksellisen kokoisiksi vuotaneet joet huuhtoisivat pois hedelmällisimmän maakerroksen ja kasvit maan pinnalta ja aiheuttaisivat lukemattomia katastrofeja kaikelle maapallon elämälle. .
Jää, sulaa, imeytyy suuri määrä lämpöä. Saman määrän lämpöä vapautuu vedestä jäätyessään. Jos vedessä olisi alhainen sulamislämpö, niin joet, järvet ja meret jäätyisivät todennäköisesti ensimmäisen pakkasen jälkeen.
Joten veden suureen lämpökapasiteettiin lisättiin toinen merkittävä ominaisuus - suuri sulamislämpö.
Kysymys "Mikä on lämpötila-asteikko?" - sopii kaikille fyysikoille - opiskelijasta professoriin. Täydellinen vastaus siihen vaatisi koko kirjan ja voisi toimia hyvänä esimerkkinä fyysikon näkemysten ja kehityksen muutoksesta viimeisten neljän vuosisadan aikana.
Lämpötila on lämpöaste tietyllä asteikolla. Karkeaksi arvioksi ilman lämpömittaria voidaan käyttää oman ihon herkkyyttä, mutta lämpö- ja kylmätuntemamme ovat rajalliset ja epäluotettavat.
Kokea. Ihon herkkyys kuumuudelle ja kylmälle. Tämä kokemus on erittäin opettavainen. Aseta kolme kulhoa vettä: yksi erittäin kuuma, toinen kohtalaisen lämmin ja kolmas erittäin kylmä. Upota 3 minuutiksi toisella kädellä kuumaan ja toisella kylmään astiaan. Laske sitten molemmat kädet lantioon lämmintä vettä. Kysy nyt jokaiselta kädeltä, mitä se "kertoo" sinulle veden lämpötilasta?
Lämpömittari kertoo meille tarkalleen kuinka kuuma tai kylmä asia on; johon voit verrata lämmitysastetta erilaisia esineitä, käyttämällä sitä yhä uudelleen ja uudelleen, voimme verrata vuonna tehtyjä havaintoja eri aika. Se on varustettu tietyllä muuttumattomalla, toistettavalla asteikolla - minkä tahansa hyvän instrumentin tyypillinen lisävaruste. Lämpömittarin valmistusmenetelmä ja itse laite sanelevat meille asteikon ja mittausjärjestelmän, jota meidän on käytettävä. Siirtyminen karkeista tuntemuksista asteikolla varustettuun instrumenttiin ei ole vain parannus neulomisessamme. Keksimme ja esittelemme uuden konseptin - lämpötilan.
Karkea käsityksemme kuumasta ja kylmästä sisältää käsitteen alkion lämpötilasta. Tutkimukset osoittavat, että kuumennettaessa monet tärkeimmät ominaisuudet asiat muuttuvat ja. lämpömittareita tarvitaan näiden muutosten tutkimiseen. Lämpömittareiden yleinen käyttö jokapäiväisessä elämässä on jättänyt lämpötilan käsitteen merkityksen varjoon. Ajattelemme lämpömittarin mittaavan kehomme, ilman tai kylpyveden lämpötilaa, vaikka itse asiassa se näyttää vain oman lämpötilansa. Pidämme lämpötilan vaihtelut 60 - 70° ja 40 - 50° samoina. Meillä ei kuitenkaan ilmeisesti ole mitään takeita siitä, että ne ovat todella samoja. Meidän tehtävämme on pitää niitä määritelmän mukaan samoina.Lämpömittarit ovat edelleen hyödyllisiä meille uskollisina palvelijoina. Mutta onko Hänen ylhäisyytensä Temperature todella piilossa heidän omistautuneiden "kasvojensa" takana?
Yksinkertaiset lämpömittarit ja Celsius-asteikko
Lämpömittareiden lämpötila näkyy kuumennettaessa laajenevana nestepisarana (elohopea tai värillinen alkoholi), joka asetetaan jaetulla putkella. Jotta yhden lämpömittarin asteikko yhtyisi toisen kanssa, otamme kaksi pistettä: jään ja kiehuvan veden sulaminen normaaleissa olosuhteissa ja annamme niille jaot 0 ja 100 ja jaamme niiden välisen välin 100:lla. yhtä suuret osat. Joten jos yhden lämpömittarin mukaan kylvyn veden lämpötila on 30 °, mikä tahansa muu lämpömittari (jos se on oikein kalibroitu) näyttää saman asian, vaikka siinä olisi kupla ja täysin erikokoinen putki . Ensimmäisessä lämpömittarissa elohopea laajenee 30/100 sulamispisteestä kiehumispisteeseen. On perusteltua olettaa, että muissa lämpömittareissa elohopea laajenee yhtä paljon ja ne näyttävät myös 30°. Tässä luotamme luonnon universaalisuuteen 2>.
Oletetaan nyt, että olemme ottaneet toisen nesteen, kuten glyseriinin. Antaako se saman asteikon samoissa pisteissä? Elohopealämpömittarin hyväksymiseksi glyseriinilämpömittarissa on tietysti oltava 0 ° jään sulaessa ja 100 ° veden kiehuessa. Mutta ovatko lämpömittarin lukemat samat välilämpötiloissa? Ei käy ilmi, kun elohopealämpömittari näyttää 50,0 °C, glyserolilämpömittari näyttää 47,6 °C. Elohopealämpömittariin verrattuna glyserolilämpömittari jää hieman jäljessä jään sulamispisteen ja kiehumispisteen välillä. vesipiste. (Voit tehdä lämpömittareita, jotka antavat vielä suuremman eron. Esimerkiksi lämpömittari, jossa on vesihöyryä, näyttäisi 12° kohdassa, jossa elohopea on 50°!
Tämä johtaa ns. Celsius-asteikkoon, joka on nykyään laajalti käytössä. Yhdysvalloissa, Englannissa ja joissakin muissa maissa käytetään Fahrenheit-asteikkoa, johon jään ja kiehuvan veden sulamispisteet on merkitty numeroilla 32 ja 212. Fahrenheit-asteikko rakennettiin alun perin kahdelle muulle pisteelle. Pakasteseoksen lämpötilaksi otettiin nolla ja luvuksi 96 (luku, joka hajoaa iso luku tekijöitä ja siksi helppo käsitellä) normaalia lämpötilaa verrattiin ihmiskehon. Modifioinnin jälkeen, kun kokonaislukuja verrattiin standardipisteisiin, ruumiinlämpö oli välillä 98-99. Huonelämpötila 68 ° P vastaa 20 ° C. Huolimatta siitä, että siirtyminen asteikosta toiseen muuttuu numeerinen arvo lämpötilayksikköä, se ei vaikuta lämpötilan käsitteeseen. Viimeinen asia kansainvälinen sopimus otettiin käyttöön toinen muutos: asteikon määrittävien jään ja kiehuvan veden standardipisteiden sijaan otettiin käyttöön "absoluuttinen nolla" ja "kolmoispiste" vedelle. Vaikka tämä muutos lämpötilan määritelmässä on perustavanlaatuinen, tavallisesti tieteellistä työtä sillä ei ole juuri mitään eroa. varten kolmoispiste numero valitaan siten, että uusi asteikko sopii hyvin yhteen vanhan kanssa.
2> Tämä päättely on jokseenkin naiivi. Lasi myös laajenee Vaikuttaako lasin laajeneminen elohopeapatsaan korkeuteen? Mitä tästä syystä, elohopean yksinkertaisen laajenemisen lisäksi, lämpömittari osoittaa? Oletetaan, että kaksi lämpömittaria sisältävät puhdasta elohopeaa, mutta niiden pallot on tehty erilaisia lajikkeita lasia eri jatkeilla. Vaikuttaako se tulokseen?
lämpötila-asteikot. Lämpötila-asteikkoja on useita ja vertailupisteiksi otetaan yleensä veden jäätymis- ja kiehumispisteet. Nykyään maailman yleisin on Celsius-asteikko. Vuonna 1742 ruotsalainen tähtitieteilijä Anders Celsius ehdotti 100 asteen lämpömittarin asteikkoa, jossa 0 astetta on veden kiehumispiste normaalissa ilmanpaineessa ja 100 astetta jään sulamislämpötila. Asteikon jako on 1/100 tästä erosta. Kun he alkoivat käyttää lämpömittareita, osoittautui helpommaksi vaihtaa 0 ja 100 astetta. Ehkä tähän osallistui Carl Linnaeus (hän opetti lääketiedettä ja luonnontieteitä samassa Uppsalan yliopistossa, jossa Celsius on tähtitiede), joka jo vuonna 1838 ehdotti jään sulamispisteeksi 0 lämpötilaa, mutta ei näyttänyt ajattelevan toista viitekohta. Tähän mennessä Celsius-asteikko on muuttunut jonkin verran: 0 °C pidetään edelleen jään sulamislämpötilana normaalipaineessa, joka ei todellakaan riipu paineesta. Mutta veden kiehumispiste ilmakehän paineessa on nyt 99 975 ° C, mikä ei vaikuta lähes kaikkien lämpömittareiden mittaustarkkuuteen erityisiä tarkkoja lukuun ottamatta. Tunnetaan myös Kelvin Réaumurin ja muiden Fahrenheit-lämpötila-asteikko. kiinteitä pisteitä: 0° vastasi jääveden ja ammoniakin seoksen lämpötilaa 96° kehon lämpötilaan terve ihminen(käsivarren alla tai suussa). Kuten säädä lämpötilaa eri lämpömittareiden vertaamiseksi jään sulamispisteeksi otettiin arvo 32 °. Fahrenheit-asteikko on laajalti käytössä englanninkieliset maat mutta sitä ei käytetä melkein koskaan tieteellistä kirjallisuutta. Celsius-lämpötilan (°C) muuttamiseksi Fahrenheitin lämpötilaksi (°F) on kaava °F = (9/5) °C + 32 ja käänteismuunnos - kaava °C = (5/9) (°F) -32). Molemmat asteikot - sekä Fahrenheit että Celsius - ovat erittäin epämukavia suoritettaessa kokeita olosuhteissa, joissa lämpötila laskee alle veden jäätymispisteen ja ilmaistaan negatiivinen numero. Tällaisia tapauksia varten esittelimme absoluuttiset asteikot lämpötilat, jotka perustuvat ekstrapolointiin niin kutsuttuun absoluuttiseen nollaan - pisteeseen, jossa molekyylien liikettä. Toista niistä kutsutaan Rankinin asteikoksi ja toista absoluuttiseksi termodynaamiseksi asteikoksi; lämpötilat mitataan Rankine-asteina (°Ra) ja kelvineinä (K). Molemmat vaa'at alkavat lämpötilasta absoluuttinen nolla ja veden jäätymispiste vastaa 491 7 ° R ja 273 16 K. Asteiden ja kelvinien lukumäärä veden jäätymis- ja kiehumispisteiden välillä Celsius- ja absoluuttisina asteina termodynaaminen asteikko sama ja yhtä suuri kuin 100; Fahrenheit- ja Rankinen asteikolla se on myös sama, mutta yhtä suuri kuin 180. Celsius-asteet muunnetaan kelvineiksi kaavalla K \u003d ° C + 273 16 ja Fahrenheit-asteet muunnetaan Rankine-asteiksi kaavalla ° R \u003d ° F + 459 7. Euroopassa pitkään aikaan Réaumur-asteikon esitteli vuonna 1730 René Antoine de Réaumur. Sitä ei rakennettu mielivaltaisesti Fahrenheit-asteikolla ja alkoholin lämpölaajenemisen mukaisesti (suhteessa 1000:1080). 1 Réaumur-aste on yhtä suuri kuin 1/80 jään sulamispisteiden (0°R) ja veden kiehumispisteiden (80°R) välisestä lämpötilavälistä, eli 1°R = 1,25°C 1°C = 0,8° R. mutta on nyt pois käytöstä.
Ja tiesitkö, että...
Ruotsalainen tiedemies A. Celsius suoritti tarkastuksen lämpötila-asteikko? ”Toistin kokeita kahden vuoden ajan eri säällä ja löysin aina täsmälleen saman pisteen lämpömittarista. Laitoin lämpömittarin paitsi sulavan jään sisään myös lumeen, kun se alkoi sulaa. Laitoin myös sulavan lumen kattilan yhdessä lämpömittarin kanssa lämmitysuuniin ja aina huomasin, että lämpömittari näytti samaa pistettä, jos vain lumi oli tiukasti lämpömittaripallon ympärillä. Näin A. Celsius kuvaili kokeidensa tuloksia 1700-luvulla.
On erittäin sulava metallista ainetta- Puun seos? Jos kaadat siitä teelusikallisen, se sulaa lasissa kuumaa teetä ja valuu lasin pohjalle!
Mount Everestin huipulla kohokohta maa, Ilmakehän paine kolme kertaa vähemmän kuin normaalisti? Tällä paineella vesi kiehuu vain 70 °C:n lämpötilassa? Tällaisessa "kiehuvassa vedessä" ei edes teetä voi keittää kunnolla.
Kun otat kuumaa kattilaa liedeltä, tarvitsetko vain kuivaa riepua tai lapasta? Jos ne ovat märät, voit saada palovamman, koska vesi johtaa lämpöä 25 kertaa nopeammin kuin ilma kankaan karvojen välissä.
Jos hiilellä tai polttopuulla olisi sama hyvä lämmönjohtavuus kuin metalleilla, niin niitä olisi yksinkertaisesti mahdotonta sytyttää? Niihin syötetty lämpö (esimerkiksi tulitikkusta) siirtyisi erittäin nopeasti materiaalin paksuuteen eikä lämmittäisi sytytettyä osaa syttymislämpötilaan.
Matkalla maan päälle auringonsäteet kulkea avaruuden tyhjiön läpi valtava etäisyys - 150 miljoonaa kilometriä? Ja tästä huolimatta jokaiselle neliömetri Maan pinnalle putoaa energiavuo, jonka teho on ≈ 1 kW. Jos tämä energia "putoaisi" vedenkeittimelle, se kiehuisi vain 10 minuutissa!
Jos mies näkisi lämpösäteilyä, sitten kun hän oli pimeässä huoneessa, hän näki paljon mielenkiintoista: kirkkaasti loistavia putkia ja pattereita, joita ympäröivät kevyet kiharat purot lämmin ilma? Samat virrat olisivat olleet musiikkikeskuksen, television yläpuolella.
Pidettiinkö pakasteita 1800-luvulla toivottoman pilaantuneena? Ja vain elintarvikehuollon vaikeudet, joista tuli kehityksen este isot kaupungit pakotettu voittamaan ennakkoluulot. SISÄÄN myöhään XIX- 1900-luvun alussa monissa maissa annettiin lakeja, joissa määrättiin erikoisrakenteiden - jääkaappien - rakentamisesta.
Lämpöpumput, joiden avulla voit säätää ilman lämpötilaa ja kosteutta - ilmastointilaitteet - otettiin käyttöön jo viime vuosisadan alussa? 1920-luvulta lähtien niitä on asennettu ruuhkaisiin rakennuksiin ja tiloihin: teattereihin, hotelleihin, ravintoloihin.
Jos 1700-luvun mekaniikasta tulee kypsä, täysin määritelty luonnontieteiden alue, lämpötiede on oleellisesti vasta ensimmäisiä askeleitaan. Varmasti, uusi lähestymistapa lämpöilmiöiden tutkimukseen hahmoteltiin jo 1600-luvulla. Galileon termoskooppi ja häntä seuranneiden firenzeläisten akateemikkojen Guericken ja Newtonin lämpömittarit valmistivat alustan, jolle lämpömittari kasvoi jo uuden vuosisadan ensimmäisellä neljänneksellä. Fahrenheitin, Delislen, Lomonosovin, Réaumurin ja Celsiuksen lämpömittarit, jotka eroavat toisistaan suunnitteluominaisuuksiltaan, määrittelivät samalla lämpömittarin tyypin kahdella vakiopisteellä, joka hyväksytään edelleen.
Jo vuonna 1703 pariisilainen akateemikko Amonton (1663-1705) suunnitteli kaasulämpömittarin, jossa lämpötila määritettiin manometrisellä putkella, joka oli liitetty vakiotilavuuksiseen kaasusäiliöön. mielenkiintoista sisällä teoreettisesti laite, nykyaikaisten vetylämpömittareiden prototyyppi, oli käytännön syistä hankala. Danzigin (Gdansk) lasinpuhaltaja Fahrenheit (1686-1736) vuodelta 1709 valmisti alkoholilämpömittareita kiinteillä pisteillä. Vuodesta 1714 lähtien hän alkoi valmistaa elohopealämpömittareita. Fahrenheit otti veden jäätymispisteeksi 32° ja veden kiehumispisteeksi 212°. Fahrenheit otti nollaksi veden, jään ja ammoniakin seoksen jäätymispisteen tai pöytäsuola. Hän nimesi veden kiehumispisteen vain vuonna 1724 painetussa julkaisussa. Ei tiedetä, käyttikö hän sitä aiemmin.
Ranskalainen eläintieteilijä ja metallurgi Réaumur (1683-1757) ehdotti lämpömittaria, jossa on vakio nolla piste, jota varten hän otti veden jäätymispisteen. Käyttäen lämpömittarina 80-prosenttista alkoholiliuosta ja lopullisessa versiossa elohopeaa hän otti veden kiehumispisteen toiseksi vakiopisteeksi ja antoi sille 80. Réaumur kuvaili lämpömittariaan lehdessä julkaistuissa artikkeleissa. Pariisin akatemia tieteet vuonna 1730.1731.
Ruotsalainen tähtitieteilijä Celsius (1701-1744) testasi Réaumur-lämpömittarin, joka kuvaili kokeitaan vuonna 1742. "Nämä kokeet", hän kirjoitti, "Toistin kaksi vuotta ollenkaan. talvikuukausina, eri sääolosuhteissa ja erilaisissa barometrin tilan muutoksissa, ja lämpömittarista löytyi aina täsmälleen sama piste. Olen sijoittanut lämpömittarin paitsi sulavan jään sisään myös sisään äärimmäisen kylmä toi lunta huoneeseeni tulessa, kunnes se alkoi sulaa. Laitoin myös sulavan lumen kattilan yhdessä lämpömittarin kanssa lämmitysuuniin ja aina huomasin, että lämpömittari näytti samaa pistettä, jos vain lumi oli tiukasti lämpömittaripallon ympärillä. Tarkastettuaan huolellisesti jään sulamispisteen vakion, Celsius tutki veden kiehumispistettä ja havaitsi sen riippuvan paineesta. Tutkimuksen tuloksena ilmestyi uusi lämpömittari, joka tunnetaan nykyään nimellä Celsius-lämpömittari. Celsius otti jään sulamispisteeksi 100, veden kiehumispisteeksi 25 tuuman paineessa 3 elohopeaviivaa 0:ksi. Kuuluisa ruotsalainen kasvitieteilijä Carl Linnaeus (1707-1788) käytti lämpömittaria, jonka arvot järjestettiin uudelleen. kiinteitä pisteitä. O tarkoitti jään sulamispistettä, 100 veden kiehumispistettä. Siten nykyaikainen Celsius-asteikko on olennaisesti Linnaen asteikko.
SISÄÄN Pietarin akatemia Tieteet, Akateemikko Delil ehdotti asteikkoa, jossa jään sulamispisteeksi otettiin 150 ja veden kiehumispisteeksi 0. Akateemikko PS Pallas tutkimusmatkoissaan 1768-1774. Uralilla ja Siperiassa hän käytti Delhin lämpömittaria. M.V. Lomonosov käytti tutkimuksessaan suunnittelemaansa lämpömittaria, jonka asteikko oli käänteinen Deliverialle.
Lämpömittareita käytettiin pääasiassa meteorologisiin ja geofysikaalisiin tarkoituksiin. Lomonosov, joka havaitsi pystysuuntaisten virtojen olemassaolon ilmakehässä tutkimalla ilmakehän kerrosten tiheyden riippuvuutta lämpötilasta, lainaa tietoja, joista on mahdollista määrittää ilman tilavuuslaajenemiskerroin, joka näiden tietojen mukaan on noin ]/367. Lomonosov puolusti kiihkeästi Pietarin akateemikon Brownin etusijaa elohopean jäätymispisteen löytämisessä. Hän 14. joulukuuta 1759 ensin jäädytti elohopean jäähdytysseosten avulla. Se oli alin lämpötila saavutettu siihen mennessä.
Korkeimmat lämpötilat (ilman määrälliset arvioinnit) hankittiin vuonna 1772 Pariisin tiedeakatemian komission johdolla kuuluisa kemisti Lavoisier. Korkeat lämpötilat saatiin käyttämällä erityisesti valmistettua linssiä. Linssi koottiin kahdesta kovera-kupera linssistä, joiden välinen tila täytettiin alkoholilla. Linssiin, jonka halkaisija oli 120 cm, kaadettiin noin 130 litraa alkoholia, jonka keskipaksuus oli 16 cm. Auringon säteitä kohdentamalla oli mahdollista sulattaa sinkkiä, kultaa ja polttaa timanttia. Kuten Brown-Lomonosovin kokeissa, joissa "jääkaappi" oli talviilma, niin myös lähteen Lavoisierin kokeissa korkeita lämpötiloja toimi luonnollisena "uunina" - aurinko.
Lämpömittarin kehitys oli ensimmäinen tieteellinen ja käytännön käyttöä lämpölaajeneminen puh. Luonnollisesti lämpölaajenemisen ilmiötä alettiin tutkia ei vain laadullisesti, vaan myös määrällisesti. tarkat mittaukset Kiinteiden aineiden lämpölaajenemisen suorittivat Lavoisier ja Laplace vuonna 1782. Heidän menetelmänsä kuvattiin pitkään fysiikan kursseilla alkaen Biotin kurssista 1819 ja päättyen O. D. Khvolsonin fysiikan kurssille 1923.
Suikale testikappaleesta asetettiin ensin sulavaan jäähän ja sitten kiehuvaan veteen. Tulokset saatiin eri laatuisista lasista, teräksestä ja raudasta sekä eri laaduista kultaa, kuparia, messinkiä, hopeaa, tinaa, lyijyä.Tutkijat ovat havainneet, että metallin valmistusmenetelmästä riippuen tulokset ovat erilaisia. Karkaisematon teräsnauha kasvaa 0,001079 alkuperäisestä pituudestaan kuumennettaessa 100 °:lla ja karkaistu teräsnauha - 0,001239. Takoraudalle saatiin arvo 0,001220 ja pyöreävedetyn raudan arvoksi 0,001235. Nämä tiedot antavat käsityksen menetelmän tarkkuudesta.
Ensimmäisellä puoliskolla siis XVIII vuosisadalla lämpömittareita luotiin ja kvantitatiiviset lämpömittaukset aloitettiin korkea aste tarkkuus Laplacen ja Lavoisierin lämpöfysikaalisissa kokeissa. Kuitenkin tärkein määrälliset käsitteet lämpöfyysikot eivät kiteytyneet heti. Tuon ajan fyysikkojen teoksissa oli huomattavaa sekaannusta sellaisissa käsitteissä kuin "lämmön määrä", "lämpöaste", "lämpöaste". I.G. Lambert (1728-1777) korosti tarpeen erottaa lämpötilan ja lämmön määrän käsitteet toisistaan vuonna 1755. Hänen ohjeitaan eivät kuitenkaan arvostaneet aikalaiset ja kehitys oikeat käsitteet meni hitaasti.
Ensimmäiset lähestymistavat kalorimetriaan sisältyvät Pietarin akateemikkojen GV Kraftin ja GV Rikhmanin (1711-1753) teoksiin. Kraftin artikkelissa "Erilaisia kokeita lämmön ja kylmän kanssa", joka esiteltiin Akatemian konferenssille vuonna 1744 ja julkaistiin vuonna 1751, me puhumme ongelmaan kahden nesteannoksen seoksen lämpötilan määrittämisessä eri lämpötiloja. Tätä ongelmaa kutsuttiin oppikirjoissa usein "Richmann-ongelmaksi", vaikka Richmann ratkaisi yleisemmän ja enemmän vaikea tehtävä kuin Kraft. Kraft antoi virheellisen empiirisen kaavan ongelman ratkaisemiseksi.
Löydämme Richmannilta täysin erilaisen lähestymistavan ongelman ratkaisemiseen. Vuonna 1750 julkaistussa artikkelissa "Reflections on the return of the lämpömäärä, joka tulisi saada sekoittamalla nesteitä, joilla on tietyt lämpöasteet" Richmann esittää ongelman useiden (eikä kahden, kuten Kraftin) seoksen lämpötilan määrittämisessä. nesteitä ja ratkaisee sen periaatteella lämpötasapaino. "Oletetaan", sanoo Richman, "että nesteen massa on a; tähän massaan jakautunut lämpö on yhtä suuri kuin m; toinen massa, jossa sama lämpö m on jakautunut kuin massassa a, olkoon se yhtä suuri kuin a + b. Sitten tuloksena oleva lämpö
on yhtä suuri kuin am/(a+b). Tässä Richmann tarkoittaa lämpötilaa "lämmöllä", mutta periaate, jonka hän muotoili, että "sama lämpö on kääntäen verrannollinen massoihin, joihin se jakautuu" on puhtaasti kalorimetrinen. "Näin", Richmann kirjoittaa edelleen, "massan a lämpö, joka on yhtä suuri kuin m, ja massan b lämpö, joka on yhtä suuri kuin n, jakautuvat tasaisesti massaan a + b, ja lämpö tässä massassa, ts. a:n ja b:n seoksen on oltava yhtä suuri kuin lämpöjen summa m + n, jotka jakautuvat massaan a + b, tai yhtä suuri kuin (ma + nb) / (a + b) . Juuri tämä kaava esiintyi oppikirjoissa "Richmannin kaavana". "Saadakseen lisää yleinen kaava, - jatkaa Richmann, - jolla olisi mahdollista määrittää lämpöaste kun sekoitetaan 3, 4, 5 jne. massaa samaa nestettä, joilla on eri lämpöaste, kutsuin näitä massoja a, b, c, d , e jne. ja vastaavat lämpöt ovat m, p, o, p, q jne. Täsmälleen samalla tavalla oletin, että jokainen niistä on jakautunut kaikkien massojen kokonaismäärään. Tämän seurauksena "lämpö kaikkien lämpimien massojen sekoittamisen jälkeen on yhtä suuri:
(am + bp + co + dp + eq) jne. / (a + b + c + d + e) jne.,
eli nestemassojen summa, jolle sekoituksen aikana yksittäisten massojen lämpö jakautuu tasaisesti, liittyy kunkin massan kaikkien tuotteiden ja sen lämmön summaan samalla tavalla kuin yksikkö seoksen lämmön kanssa.
Richmann ei vielä hallinnut lämmön määrän käsitettä, mutta hän kirjoitti ja perusteli loogisesti täysin oikean kalorimetrisen kaavan ja huomasi helposti, että hänen kaavansa sopii paremmin kokemukseen kuin Krafgin kaava. Hän totesi oikein, että hänen "lämmönsä" "ei ole todellista lämpöä, vaan seoksen ylimääräistä lämpöä verrattuna nollaan Fahrenheit-asteeseen". Hän ymmärsi selvästi, että: 1. "Seoksen lämpö ei jakaannu pelkästään sen massaan, vaan myös astian seinämille ja itse lämpömittarille." 2. "Lämpömittarin sisäinen lämpö ja astian lämpö jakautuvat sekä seokselle että sen astian seinille, jossa seos sijaitsee, ja lämpömittaria pitkin." 3. "Osa seoksen lämmöstä siirtyy kokeen suorittamisen aikana ympäröivään ilmaan..."
Richmann muotoili tarkasti kalorimetristen kokeiden virhelähteet, osoitti syyt Kraftin kaavan ja kokeen väliseen ristiriitaisuuteen, eli hän loi kalorimetrian perustan, vaikka hän itse ei ollut vielä päässyt lämmön määrän käsitteeseen. Richmannin työtä jatkoivat ruotsalainen akateemikko Johann Wilke (1732-1796) ja skotlantilainen kemisti Joseph Black (1728-1799). Molemmat tutkijat luottivat Richmannin kaavaan ja katsoivat tarpeelliseksi tuoda tieteeseen uusia käsitteitä. Wilke, tutkiessaan veden ja lumen seoksen lämpöä vuonna 1772, havaitsi, että osa lämmöstä katoaa. Sieltä hän päätyi lumen sulamisen piilevän lämmön käsitteeseen ja tarpeeseen ottaa käyttöön uusi käsite, joka myöhemmin sai nimi "lämpökapasiteetti".
Myös Black tuli samaan johtopäätökseen julkaisematta tuloksiaan. Hänen tutkimuksensa julkaistiin vasta vuonna 1803, ja sitten tuli tiedoksi, että Black oli ensimmäinen, joka erotti selkeästi lämmön määrän ja lämpötilan käsitteet, ensimmäinen, joka otti käyttöön termin "lämpökapasiteetti". Vuosina 1754-1755 Black havaitsi paitsi jään sulamispisteen pysyvyyden, myös sen, että lämpömittari pysyy samassa lämpötilassa lämmön tulosta huolimatta, kunnes kaikki jää on sulanut. Tästä Black tuli käsitteeseen piilevä fuusiolämmön. Myöhemmin hän loi piilevän höyrystymislämmön käsitteen. Näin ollen 1700-luvun 70-luvulla peruskalorimetriset käsitteet vakiintuivat. Vasta lähes sadan vuoden kuluttua (vuonna 1852) otettiin käyttöön lämmön yksikkömäärä, joka sai myöhemmin nimen "kalori". Clausius puhuu myös yksinkertaisesti lämmön yksiköstä eikä käytä termiä "kalori".)
Vuonna 1777 Lavoisier ja Laplace päättivät rakentaa jääkalorimetrin ominaiset lämpökapasiteetit erilaisia ruumiita. Aristotelilaista ensisijaista laatulämpöä alettiin tutkia tarkan kokeen menetelmällä.
Ilmestynyt ja tieteellisiä teorioita lämpöä. Yksi, yleisin käsite (josta Black myös noudatti) on teoria erityisestä lämpönesteestä - kalorista. Toinen, jonka kiihkeä kannattaja Lomonosov oli, piti lämpöä eräänlaisena "herkkien hiukkasten" liikkeenä. Kalorin käsite sopi erittäin hyvin kalorimetristen tosiasioiden kuvaukseen: Richmannin kaava ja myöhemmät kaavat, jotka ottavat huomioon piileviä lämpöjä, voidaan selittää täydellisesti. Tämän seurauksena kaloriteoria hallitsi kunnes yhdeksännentoista puolivälissä vuosisadalla, jolloin energian säilymislain löytäminen pakotti fyysikot palaamaan Lomonosovin menestyksekkäästi kehittämään konseptiin sata vuotta ennen tämän lain löytämistä.
Ajatus siitä, että lämpö on liikkeen muoto, oli hyvin yleinen 1600-luvulla. f. Bacon The New Organonissa soveltaessaan menetelmäään lämmön luonteen tutkimukseen päätyy siihen johtopäätökseen, että "lämpö on etenemisliikettä, joka on estynyt ja esiintyy pienissä osissa." Descartes puhuu konkreettisemmin ja selkeämmin lämmöstä kuin pienten hiukkasten liikkeestä. Ottaen huomioon tulen luonteen, hän tulee siihen johtopäätökseen, että "liekin runko ... koostuu pienimmät hiukkaset, erittäin nopeasti ja rajusti liikkuvat erillään toisistaan. Lisäksi hän huomauttaa, että "vain tätä liikettä, riippuen sen tuottamasta eri toiminnasta, kutsutaan joko lämmöksi tai valoksi." Muihin ruumiisiin hän toteaa, että "pieniä hiukkasia, jotka eivät pysähdy niiden liikettä, ei ole ainoastaan tulessa, vaan myös kaikissa muissa kappaleissa, vaikka jälkimmäisissä niiden toiminta ei ole niin voimakasta, vaan johtuu Pientä kokoaan niitä ei voi nähdä millään aisteillamme."
Atomismi hallitsi 1600-luvun tiedemiesten ja ajattelijoiden fyysisiä näkemyksiä. Hooke, Huygens, Newton edustivat kaikkia maailmankaikkeuden kappaleita pienimmistä hiukkasista koostuvina, "tuntemattomina", kuten Lomonosov niitä myöhemmin lyhyesti kutsui. Käsitys lämmöstä näiden hiukkasten liikkeen muotona vaikutti tutkijoille varsin järkevältä. Mutta nämä käsitykset lämmöstä olivat kuluneet laadullinen luonne ja syntyi hyvin niukkojen tosiasioiden pohjalta. XVIII vuosisadalla. lämpöilmiöiden tuntemus tarkentui ja konkretisoitui, myös kemia otti suuria harppauksia, joissa flogistonin teoria ennen hapen löytämistä auttoi ymmärtämään palamis- ja hapettumisprosesseja. Kaikki tämä vaikutti siihen uusi kohta näkemys lämmöstä erityisaineena, ja kalorimetrian ensimmäiset menestykset vahvistivat kalorien kannattajien asemaa. Tässä tilanteessa lämmön kineettisen teorian kehittämiseen tarvittiin suurta tieteellistä rohkeutta.
Lämmön kineettinen teoria yhdistettiin luonnollisesti aineen ja ennen kaikkea ilman ja höyryjen kineettiseen teoriaan. Kaasuja (sanan "kaasu" esitteli Van Helmont; 1577-1644) ei periaatteessa ollut vielä löydetty, ja jopa Lavoisier piti höyryä veden ja tulen yhdistelmänä. Lomonosov itse tarkkailee raudan liukenemista vahvaan vodkaan ( typpihappo), harkittiin
ilmasta vapautuvia typpikuplia. Siten ilma ja höyry olivat melkein ainoat kaasut Lomonosovin aikaan - "elastiset nesteet" silloisen terminologian mukaan.
D. Bernoulli "Hydrodynamiikkassaan" kuvitteli ilman koostuvan hiukkasista, jotka liikkuvat "erittäin nopeasti eri suuntiin", ja uskoi, että nämä hiukkaset muodostavat "elastisen nesteen". Bernoulli perusteli Boyle-Mariotten lakia "elastisen nesteen" mallillaan. Hän loi yhteyden hiukkasten nopeuden ja ilman lämpenemisen välille ja selitti siten ilman joustavuuden lisääntymisen kuumennettaessa. Tämä oli ensimmäinen yritys fysiikan historiassa tulkita kaasujen käyttäytymistä molekyylien liikkeen perusteella, yritys epäilemättä loistava, ja Bernoulli meni fysiikan historiaan yhtenä kaasujen kineettisen teorian perustajista.
Kuusi vuotta Hydrodynamiikan julkaisemisen jälkeen Lomonosov esitteli teoksensa Reflections on the Cause of Heat and Cold Academic Assemblylle. Se julkaistiin vain kuusi vuotta myöhemmin, vuonna 1750, yhdessä toisen, myöhemmän teoksen, An Experience in the Theory of Air Elasticity -teoksen kanssa. Siten Lomonosovin kaasujen elastisuusteoria liittyy erottamattomasti hänen lämpöteoriaansa ja perustuu jälkimmäiseen.
D. Bernoulli myös maksoi suurta huomiota lämpökysymykset, erityisesti kysymys ilman tiheyden riippuvuudesta lämpötilasta. Rajoittamatta itseään viittaamaan Amontonin kokeisiin, hän itse yritti kokeellisesti määrittää ilman joustavuuden riippuvuuden lämpötilasta. "Huomasin", kirjoittaa Bernoulli, "että ilman joustavuus, joka täällä Pietarissa oli erittäin kylmä 25. joulukuuta 1731, Art. Art., viittaa saman ilman kimmoisuuteen, jolla on yhteistä lämpöä kiehuvan veden kanssa, 523-1000. Tämä Bernoullin arvo on ilmeisen väärä, koska se olettaa, että kylmän ilman lämpötila vastaa -78°C.
Edellä mainitut Lomonosovin vastaavat laskelmat ovat paljon tarkempia. Toisaalta Bernoullin lopputulos on erittäin merkittävä, että "joustot ovat suhteessa, joka muodostuu hiukkasnopeuksien neliöstä ja tiheyksien ensimmäisestä potenssista", mikä vastaa täysin kineettisen teorian perusyhtälöä. kaasuista nykyaikaisessa esityksessä.
Bernoulli ei käsitellyt lainkaan kysymystä lämmön luonteesta, joka on keskeinen Lomonosovin teoriassa. Lomonosov olettaa, että lämpö on epäherkkien hiukkasten liikkeen muoto. Hän pohtii näiden liikkeiden mahdollista luonnetta: liike eteenpäin, pyörivä ja värähtelevä - ja toteaa, että "lämpö koostuu sidotun aineen sisäisestä pyörimisliikkeestä".
Ottaen lähtökohdaksi hypoteesin molekyylien pyörivästä liikkeestä lämmön aiheuttajana, Lomonosov päättelee tästä useita seurauksia: 1) molekyyleillä (korpuskkeleilla) on pallomainen muoto; 2) "... kun sitoutuneen aineen hiukkaset pyörivät nopeammin, lämmön pitäisi lisääntyä ja hitaammin sen pitäisi laskea; 3) kuumien kappaleiden hiukkaset pyörivät nopeammin, kylmempiä - hitaammin; 4) kuumat kappaleet on jäähdytettävä, kun ne joutuvat kosketuksiin kylmän kanssa, koska se hidastaa hiukkasten lämpöliikettä; päinvastoin, kylmien kappaleiden tulisi lämmetä liikkeen kiihtyvyyden vuoksi kosketuksessa. Siten luonnossa havaittu lämmön siirtyminen kuumasta kappaleesta kylmään on vahvistus Lomonosovin hypoteesille.
Se, että Lomonosov valitsi lämmönsiirron yhdeksi tärkeimmistä seurauksista, on erittäin merkittävä, ja jotkut kirjoittajat näkevät tämän syynä luokitella Lomonosov termodynamiikan toisen pääsäännön löytäjien joukkoon. On kuitenkin epätodennäköistä, että yllä olevaa väitettä voidaan pitää toisen lain ensisijaisena muotoiluna, mutta koko teos kokonaisuutena on epäilemättä termodynamiikan ensimmäinen ääriviiva. Siten Lomonosov selittää siinä lämmön muodostumista kitkan aikana, joka toimi kokeellisena perustana ensimmäiselle laille Joulen klassisissa kokeissa. Lisäksi Lomonosov, joka käsittelee kysymystä lämmön siirtymisestä kuumasta kappaleesta kylmään, viittaa seuraavaan väitteeseen: "Keho A, joka vaikuttaa kehoon B, ei voi antaa jälkimmäiselle suurempaa liikenopeutta kuin mitä sillä itsellään on .” Tämä asema on tapaus « yleismaailmallinen laki suojelu." Tästä väitteestä lähteen hän todistaa, että kylmä kappale B, joka on upotettu lämpimään nesteeseen A, "ilmeisesti ei voi absorboida suurempaa lämpöastetta kuin mitä L:llä on".
Lomonosov lykkää lämpölaajenemiskysymystä "toiseen aikaan", kunnes ilman joustavuus on otettu huomioon. Hänen termodynaaminen työnsä liittyy siten suoraan hänen myöhempään työhönsä kaasujen elastisuuden parissa. Puhuessaan aikomuksesta lykätä lämpölaajenemisen harkitsemista "toiseen kertaan", Lomonosov huomauttaa tässä, että vuodesta lähtien yläraja Jos hiukkasnopeutta ei ole (suhteellisuusteoriaa ei vielä ole olemassa!), lämpötilan ylärajaa ei ole. Mutta "välttämättä on oltava suurin ja viimeinen pakkasaste, jonka tulee koostua täydellisestä lakkaamisesta pyörivä liike hiukkasia." Lomonosov siis väittää "viimeisen kylmän asteen" - absoluuttisen nollan - olemassaolon.
Lopuksi Lomonosov kritisoi kaloriteoriaa, jonka hän pitää muinaisten elementtitulesta syntyneen ajatuksen uusiutumisena. Analysoidessaan erilaisia lämmön vapautumiseen ja imeytymiseen liittyviä ilmiöitä, sekä fysikaalisia että kemiallisia, Lomonosov päättelee, että "kappaleiden lämpöä ei voida katsoa jonkin ohuen, erityisesti suunnitellun aineen kondensoitumisesta johtuvaksi, vaan lämpö koostuu lämmön vapautumisesta ja imeytymisestä. kuumennettujen kappaleiden sidottu aine." "Sitoutuneella" aineella Lomonosov ymmärtää kappaleiden hiukkasten aineen ja erottaa sen "virtaavasta" aineesta, joka voi virrata "kuin joki" kehon huokosten läpi.
Lomonosov kuitenkin sisällyttää omaan termodynaaminen järjestelmä ja maailmaneetteri, joka on kaukana aikaansa, mutta myös 1800-luvun edellä. "Näin", jatkaa Lomonosov, "emme vain sano, että tällainen liike ja lämpö ovat ominaisia myös sille eetterin hienoimmalle aineelle, joka täyttää kaikki tilat, joissa ei ole herkkiä kappaleita, vaan me myös vahvistamme, että eetterin aine voi välittää auringosta, maamme ja maailman muista ruumiista saaman lämpöisen liikkeen ja lämmittää niitä, ollessaan väliaine, jolla toisistaan kaukana olevat kappaleet välittävät lämpöä ilman minkään konkreettisen välitystä.
Joten kauan ennen Boltzmannia, Golitsyniä ja Wieniä Lomonosov sisällytti lämpösäteilyn termodynamiikkaan. Lomonosovin termodynamiikka on merkittävä saavutus tieteellinen ajatus XVIII vuosisadalla aikaansa edellä.
Herää kysymys: miksi Lomonosov kieltäytyi pitämästä hiukkasten translaatioliikettä lämpöliikkeenä ja pysähtyi pyörivään liikkeeseen? Tämä oletus heikensi suuresti hänen työtään, ja D. Bernoullin teoria oli paljon lähempänä Clausiuksen ja Maxwellin myöhempiä tutkimuksia kuin Lomonosovin teoria. Tässä asiassa Lomonosovilla oli erittäin syvällisiä pohdintoja. Hänen täytyi selittää sellaiset ristiriitaiset asiat kuin koheesio ja elastisuus, kehon hiukkasten koheesio ja kappaleiden kyky laajentua. Lomonosov oli kiihkeä pitkän kantaman joukkojen vastustaja eikä voinut turvautua niihin harkitessaan molekyylirakenne puh. Hän ei myöskään halunnut pelkistää kaasujen kimmoisuuden selitystä hiukkasten elastisiin iskuihin, eli selittää kimmoisuutta kimmoisuudella. Hän etsi mekanismia, joka selittäisi eniten sekä kimmoisuuden että lämpölaajenemisen luonnollisesti. Työssään "Kokemus ilman joustavuuden teoriasta" hän hylkää hypoteesin itse hiukkasten elastisuudesta, jotka Lomonosovin mukaan "ei ole fyysistä koostumusta ja organisoitua rakennetta ..." ja ovat atomeja. Siksi elastisuusominaisuus ei esiinny yksittäisissä hiukkasissa, joilla ei ole fysikaalista monimutkaisuutta ja organisoitua rakennetta, vaan ne on tuotettu niiden yhdistelmällä. Joten kaasun (ilman) elastisuus on Lomonosovin mukaan "atomien kollektiivin ominaisuus". Itse atomien Lomonosovin mukaan "pitäisi olla kiinteitä ja ulottuvia", hän pitää niiden muotoa "hyvin lähellä" pallomaista. Kitkan synnyttämän lämmön ilmiö saa hänet hyväksymään hypoteesin, että "ilmaatomit ovat karkeita". Se tosiasia, että ilman kimmoisuus on verrannollinen tiheyteen, saa Lomonosovin päättelemään, "että se tulee jonkinlaisesta sen atomien suorasta vuorovaikutuksesta". Mutta atomit Lomonosovin mukaan eivät voi toimia etänä, vaan toimivat vain kosketuksessa. Ilman kokoonpuristuvuus osoittaa, että siinä on tyhjiä rakoja, jotka tekevät atomien vuorovaikutuksen mahdottomaksi. Sieltä Lomonosov tulee dynaamiseen kuvaan, kun atomien vuorovaikutus korvataan ajallisesti niiden väliin tyhjän tilan muodostumisella ja atomien tilaerottelu korvataan kosketuksella. "Se on siis selvää yksittäisiä atomeja ilma törmää satunnaisesti vuorotellen lähimpään tuntemattomin väliajoin, ja kun jotkut ovat kosketuksissa, toiset pomppaavat toisistaan ja törmäävät lähimmäisiinsä palatakseen takaisin; täten toistuvien keskinäisten iskujen johdosta jatkuvasti torjuttuina ne pyrkivät leviämään kaikkiin suuntiin. Lomonosov näkee joustavuutta tässä sironnassa kaikkiin suuntiin. "Elastisuusvoima koostuu ilman halusta levitä kaikkiin suuntiin."
On kuitenkin tarpeen selittää, miksi atomit pomppaavat toisistaan vuorovaikutuksen aikana. Syy tähän Lomonosovin mukaan lämpöliikettä: "Ilman atomien vuorovaikutus johtuu vain lämmöstä." Ja koska lämpö koostuu hiukkasten pyörimisliikkeestä, niiden torjunnan selittämiseksi riittää pohtia, mitä tapahtuu, kun kaksi pyörivää pallomaista karkeaa hiukkasta joutuvat kosketuksiin. Lomonosov osoittaa, että he työntyvät pois toisistaan, ja havainnollistaa tätä hänen lapsuudestaan hyvin tuntemallaan esimerkillä poikien jäälle päästämien toppien ("pään yli kantapäät") pomppimisesta. Kun tällaiset kehrut koskettavat, ne pomppaavat toisistaan huomattavia etäisyyksiä. Siten atomien elastiset törmäykset johtuvat Lomonosovin mukaan niiden vuorovaikutuksesta pyörimishetkiä. Siksi hän tarvitsi hypoteesin hiukkasten lämpökiertoliikkeestä! Siten Lomonosov perusti täysin satunnaisesti liikkuvista ja törmäävistä hiukkasista koostuvan elastisen kaasun mallin.
Tämän mallin ansiosta Lomonosov ei vain pystynyt selittämään Boyle-Mariotte-lakia, vaan myös ennustamaan poikkeamia siitä korkeilla puristuksilla. Lain ja poikkeamien selityksen siitä antaa Lomonosov teoksessa "Addition to Reflections on the Elasticity of Air", joka julkaistiin samassa Pietarin tiedeakatemian "New Commentaries" -osassa, jossa kaksi aikaisempaa teoksia on myös julkaistu. Lomonosovin teoksissa on myös vääriä lausuntoja, jotka selittyvät täysin tuon ajan tietotasolla. Mutta ne eivät määritä tiedemiehen työn merkitystä. On mahdotonta olla ihailematta Lomonosovin rohkeutta ja tieteellisen ajattelun syvyyttä, kun hän loi voimakkaan tieteen lämmöstä lapsenkengissään. teoreettinen käsite kaukana aikakauden edellä. Aikalaiset eivät seuranneet Lomonosovin polkua, lämmön teoriassa, kuten sanottiin, kalori hallitsi, 1700-luvun fyysinen ajattelu vaati erilaisia aineita: lämpöä, valoa, sähköä, magneettista. Tämä nähdään yleensä 1700-luvun naturalistien ajattelun metafyysisenä luonteena, osana sen taantumuksellisuudesta. Mutta miksi siitä tuli tällainen? Näyttää siltä, että syy tähän on eksaktin luonnontieteen edistymisessä. XVIII vuosisadalla. oppinut mittaamaan lämpöä, valoa, sähköä ja magnetismia. Kaikille näille aineille on löydetty mittasuhteet, aivan kuten ne löydettiin kauan sitten tavallisille massoille ja tilavuuksille. Tämä tosiasia toi painottomat aineet lähemmäksi tavallisia massoja ja nesteitä, pakotti meidät pitämään niitä tavallisten nesteiden analogeina. Käsite "painoton" oli välttämätön vaihe fysiikan kehityksessä, se mahdollisti syvemmän tunkeutumisen lämpö-, sähkö- ja magneettisia ilmiöitä. Se myötävaikutti tarkan kokeen kehittämiseen, lukuisten tosiasioiden keräämiseen ja niiden ensisijaiseen tulkintaan.
