Uma investigação experimental sobre a fonte do calor que é excitado pela fricção - An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction
Termodinâmica |
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Uma investigação experimental sobre a fonte de calor que é estimulada pela fricção é um artigo científico de Benjamin Thompson, conde Rumford , que foi publicado em Philosophical Transactions of the Royal Society em 1798. O artigo ofereceu um desafio substancial às teorias estabelecidas sobre o calor , e começou a revolução do século 19 na termodinâmica .
Fundo
Rumford era um oponente da teoria calórica do calor, que afirmava que o calor é um fluido que não pode ser criado nem destruído. Ele desenvolveu ainda mais a visão de que todos os gases e líquidos são absolutamente não condutores de calor. Suas opiniões estavam em desacordo com a ciência aceita da época e a última teoria foi atacada particularmente por John Dalton e John Leslie .
Rumford foi fortemente influenciado pelo argumento do design e é provável que ele desejasse conceder à água um status privilegiado e providencial na regulação da vida humana.
Embora Rumford viesse a associar o calor ao movimento , não há evidências de que ele estivesse comprometido com a teoria cinética ou com o princípio de vis viva .
Em seu artigo de 1798, Rumford reconheceu que tinha predecessores na noção de que o calor era uma forma de movimento. Esses predecessores incluíram Francis Bacon , Robert Boyle , Robert Hooke , John Locke e Henry Cavendish .
Experimentos
Rumford observou o calor de atrito gerado pela perfuração dos canos dos canhões no arsenal de Munique . Naquela época, os canhões eram lançados na fundição com uma seção extra de metal à frente do que viria a ser o cano , e essa seção foi removida e descartada posteriormente no processo de fabricação. Rumford pegou um canhão inacabado e modificou esta seção para permitir que fosse fechada por uma caixa estanque enquanto uma ferramenta de perfuração cega era usada nela. Ele mostrou que a água nesta caixa poderia ser fervida em aproximadamente duas horas e meia, e que o suprimento de calor de fricção era aparentemente inesgotável. Rumford confirmou que nenhuma mudança física ocorreu no material do canhão, comparando os calores específicos do material usinado e o restante era o mesmo.
Rumford também argumentou que a geração aparentemente indefinida de calor era incompatível com a teoria calórica. Ele argumentou que a única coisa comunicada ao barril era o movimento.
Rumford não fez nenhuma tentativa de quantificar mais o calor gerado ou medir o equivalente mecânico do calor .
Recepção
A maioria dos cientistas consagrados, como William Henry , assim como Thomas Thomson , acreditava que havia incerteza suficiente na teoria calórica para permitir sua adaptação para dar conta dos novos resultados. Certamente provou ser robusto e adaptável até aquela época. Além disso, Thomson, Jöns Jakob Berzelius e Antoine César Becquerel observaram que a eletricidade pode ser gerada indefinidamente por atrito. Nenhum cientista instruído da época estava disposto a sustentar que a eletricidade não era um fluido.
Em última análise, a afirmação de Rumford do suprimento "inesgotável" de calor foi uma extrapolação imprudente do estudo. Charles Haldat fez algumas críticas penetrantes sobre a reprodutibilidade dos resultados de Rumford e é possível ver todo o experimento como algo tendencioso.
No entanto, o experimento inspirou o trabalho de James Prescott Joule na década de 1840. As medições mais exatas de Joule foram fundamentais para estabelecer a teoria cinética em detrimento do calórico.
Referências
- ^ Benjamin Count of Rumford (1798) "Uma investigação sobre a fonte do calor que é excitada pela fricção," Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 88 : 80-102. doi : 10.1098 / rstl.1798.0006
- ^ Cardwell (1971) p. 99
- ^ Leslie, J. (1804). Uma investigação experimental sobre a natureza e a propagação do calor . Londres.
- ^ Rumford (1804) " Uma investigação sobre a natureza do calor e o modo de sua comunicação " Philosophical Transactions of the Royal Society p. 77
- ^ Cardwell (1971) pp 99-100
- ^ Da p. 100 do artigo de Rumford de 1798: "Antes de terminar este artigo, peço licença para observar que, embora, ao tratar do assunto que me esforcei para investigar, não fiz menção dos nomes daqueles que o examinaram antes de mim, nem do sucesso de seus trabalhos; esta omissão não foi devido a qualquer falta de respeito pelos meus antecessores, mas apenas para evitar a prolixidade e ter mais liberdade para seguir, sem interrupção, a sequência natural de minhas próprias idéias. "
- ^ Em seu Novum Organum (1620), Francis Bacon conclui que o calor é o movimento das partículas que compõem a matéria. In Francis Bacon, Novum Organum (Londres, Inglaterra: William Pickering, 1850), da página 164: "... Heat parece ser Motion." Da p. 165: "... a própria essência do Calor, ou o Eu Substancial do Calor, é o movimento e nada mais, ..." Da p. 168: "... O Calor não é um Movimento Expansivo uniforme do todo, mas das pequenas partículas do corpo; ..."
- ^ "Da origem mecânica do calor e do frio" em: Robert Boyle, Experiments, Notes, etc. Sobre a Origem Mecânica ou Produção de Diversas Qualidades Particulares: … (Londres, Inglaterra: E. Flesher (impressora), 1675). Na conclusão do Experimento VI, Boyle observa que se um prego é cravado completamente em um pedaço de madeira, então outros golpes com o martelo fazem com que ele fique quente, pois a força do martelo é transformada em movimento aleatório dos átomos do prego. Das pp. 61-62: "... o impulso dado pelo derrame, sendo incapaz de conduzir o prego mais adiante, ou de destruir seu interior [isto é, inteireza, integridade], deve ser gasto em causar várias comoções violentas e intestinais do partes entre si, e em tal anteriormente observamos que a natureza do calor consiste. "
- ^ "Lectures of Light" (maio de 1681) em: Robert Hooke com R. Waller, ed., The Posthumous Works of Robert Hooke ... (Londres, Inglaterra: Samuel Smith e Benjamin Walford, 1705). Da página 116: "Agora o calor, como provarei mais tarde, nada mais é do que o movimento interno das partículas de [a] corpo; e quanto mais quente está um corpo, mais violentamente são as partículas movidas ..."
- ^ Em algum momento durante o período de 1698-1704, John Locke escreveu seu livro Elements of Natural Philosophy , que foi publicado pela primeira vez em 1720: John Locke com Pierre Des Maizeaux, ed., Uma coleção de várias peças do Sr. John Locke, nunca antes impressa , Or Not Extant in His Works (Londres, Inglaterra: R. Francklin, 1720). Da p. 224: “ Calor , é uma agitação muito viva das partes insensíveis do objeto, que produz em nós aquela sensação, de onde denominamos o objeto quente : então o que em nossa sensação é calor, no objeto nada mais é que movimento. aparece a propósito, por meio do qual o calor é produzido: pois vemos que o atrito de um prego de latão sobre uma tábua o deixará muito quente; e os eixos das carroças e carruagens são frequentemente quentes, e às vezes para um grau, que os incendeia, esfregando a nave da roda sobre ele. "
- ^ Henry Cavendish (1783) "Observações sobre os experimentos do Sr. Hutchins para determinar o grau de frio em que o mercúrio congela", Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 73 : 303-328. Da nota de rodapé continua na p. 313: "... Acho que na opinião de Sir Isaac Newton, que o calor consiste no movimento interno das partículas dos corpos, muito provavelmente ..."
- ^ Das notas de rodapé da pág. 84 do artigo de Rumford de 1798: "Por medo de ser suspeito de prodigalidade no andamento de minhas pesquisas filosóficas, acho necessário informar a Sociedade que o canhão de que usei neste experimento não foi sacrificado a ela. Cilindro oco curto que se formava na extremidade dele, era formado por uma massa cilíndrica de metal, com cerca de 2 pés de comprimento, projetando-se além da boca da arma, chamada em alemão de verlorner kopf, (a cabeça do canhão para ser jogado fora) e que é representado na fig. 1. "
- ^ Henry, William (1802). "Uma revisão de alguns experimentos que supostamente refutaram a materialidade do calor". Memórias de Manchester (V): 603.
- ^ Thomson, T. "Caloric", Supplement on Chemistry, Encyclopædia Britannica , 3rd ed.
- ^ Haldat, CNA (1810) "Inquéritos relativos ao calor produzido pela fricção", Journal de Physique lxv, p. 213
- ^ Cardwell (1971) p. 102
Bibliografia
- Cardwell, DSL (1971). De Watt a Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age . Heinemann: Londres. ISBN 0-435-54150-1 .