História de calor - History of heat

A história de calor tem um lugar de destaque na história da ciência . Ele traça as suas origens até os primeiros hominídeos para fazer fogo e especular sobre o seu funcionamento e significado para dias modernos físicos que estudam a natureza microscópica de calor . O fenômeno de calor e sua definição através de teorias mitológicas de fogo, ao calor, à Terra pinguis, phlogiston , para disparar ar , para calórica , a teoria do calor , o equivalente mecânico do calor , para térmicas dinâmicas (às vezes chamado energética ) a termodinâmica . A história do calor é um precursor para a evolução e as teorias da história da termodinâmica .

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Os antigos visto de calor como a relacionada com a disparar . Os antigos egípcios em 3000 aC visto de calor em relação com mitologias de origem. Um exemplo, é a teoria do Ogdoad , ou as “forças primordiais”, a partir do qual tudo foi formada. Estes foram os elementos do caos , numeradas em oito, que existiam antes da criação do sol.

O primeiro a ter apresentado uma aparência de uma teoria sobre o calor foi o filósofo grego Heráclito , que viveu por volta de 500 aC na cidade de Éfeso em Ionia , Ásia Menor . Tornou-se famoso como o filósofo "fluxo e fogo" para o seu dito proverbial: "Todas as coisas estão fluindo." Heráclito argumentou que os três principais elementos na natureza eram fogo, terra e água. Destas três, no entanto, o fogo é designado como o elemento central controlar e modificar os outros dois. O universo foi postulada para estar em um estado contínuo de fluxo ou condição permanente de mudança como resultado de transformações de fogo. Heráclito resumiu sua filosofia como: "Todas as coisas são uma troca de fogo."

O aquecimento de um segmento de proteína alfa hélice provoca seus átomos de vibrar mais vigorosamente.

Já em 460 aC Hipócrates , o pai da medicina, postulou que:

Calor, uma quantidade que funciona para animar, deriva de um fogo interno localizado no ventrículo esquerdo.

No século 11 dC, Abū Rayhan Bīrūnī cita movimento e atrito como causas de calor, que por sua vez produz o elemento fogo , e uma falta de movimento como a causa do frio perto dos pólos geográficos :

A terra ea água forma um globo, cercado por todos os lados por via aérea. Então, uma vez que a maior parte do ar se encontra em contacto com a esfera da Lua, torna-se aquecida em consequência do movimento e de fricção das peças em contacto. Assim, não é produzido fogo, que rodeia o ar, menos em quantidade na proximidade dos pólos, devido ao afrouxamento do movimento ali.

No século 13, o filósofo islâmico e teólogo Abd Allah Baydawi consideradas duas possibilidades para a causa do calor:

a) que [calor natural] seria o calor de um átomo de fogo que é quebrado, e b) que o calor pode ocorrer por meio de movimento de mudança, a prova de este ser através da experimentação.

Em 1253, um Latina texto intitulado Speculum Tripartitum declarou:

Avicena diz em seu livro do céu e da terra, que o calor é gerado a partir de movimento em coisas externas.

Por volta de 1600, o filósofo Inglês e cientista Francis Bacon supôs que:

Aqueça-se, sua essência e quiddity é movimento e nada mais.

Isto ecoou a visão de meados do século 17 de Inglês cientista Robert Hooke , que afirmou:

Calor sendo nada mais do que uma agitação rápida e veemente das partes de um corpo.

século 18

Em 1761, o químico escocês Joseph Black descobriu que o gelo absorve o calor sem alterar a temperatura quando derretendo . A partir disso ele concluiu que o calor deve ter combinado com as partículas de gelo e tornar-se latente . Entre 1759 e 1763, ele formulou uma teoria do calor latente em que sua fama científica principalmente restos, e também mostrou que diferentes substâncias têm diferentes calores específicos. James Watt , que mais tarde inventou o motor de Watt , foi aluno e assistente de Black.

A capacidade de usar a transferência de calor para realizar trabalho permitiu a invenção e desenvolvimento do motor a vapor por inventores como Thomas Newcomen e James Watt . Além disso, em 1797 um fabricante canhão Sir Benjamin Thompson, Contagem Rumford demonstrada através da utilização de fricção que era possível converter o trabalho ao calor. Ele projetou um canhão com formato especial, completamente isolado contra a perda de calor, em seguida, substituído ferramenta de perfuração afiada com uma broca maçante, e imerso na parte da frente da arma em um tanque de água. Para o espanto dos observadores, ele trouxe água fria para ferver dentro de duas horas e meia, sem o uso do fogo.

Várias teorias sobre a natureza do calor foram desenvolvidos. No século 17, Johann Becher propôs que o calor foi associado com um material indetectável chamado phlogiston que foi expulso de uma substância quando foi queimado. Este foi finalmente refutada por Lavoisier demonstrando a importância do oxigênio na queima em 1783. Ele propôs, em vez da teoria calórica que viu calor como um tipo de leve, fluido invisível que se movia quando fora de equilíbrio. Esta teoria foi usada em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot , quando ele publicou Reflexões sobre a propulsão de Fogo . Ele expôs a importância da transferência de calor: "produção de energia motriz é devida não a um consumo real de calorias, mas para o seu transporte de um corpo quente para um corpo frio, ou seja, à sua re-estabelecimento do equilíbrio." De acordo com Carnot, este princípio aplica-se a qualquer máquina posta em movimento pelo calor.

Outra teoria era a teoria cinética dos gases , com base no qual foi colocado para fora em 1738 pelo médico suíço e matemático Daniel Bernoulli em seu Hydrodynamica . Neste trabalho, Bernoulli primeiro proposto que os gases consistem em um grande número de moléculas em movimento em todas as direcções, que o seu impacto sobre uma superfície faz com que a pressão do gás. A energia interna de uma substância é a soma da energia cinética associada a cada molécula, e a transferência de calor ocorre a partir de regiões com moléculas energéticos, e tão alta energia interna, para aqueles com moléculas menos energéticos, e por isso menor energia interna.

século 19

O trabalho de Joule e Mayer demonstrou que calor e trabalho eram formas equivalentes de energia, e levou à declaração do princípio da conservação de energia por Hermann von Helmholtz em 1847. Clausius demonstrou em 1850 que a teoria calórica poderia ser reconciliada com a teoria cinética desde que a conservação da energia foi empregado em vez do movimento de uma substância, e afirmou a Primeira Lei da Termodinâmica .

Em 1851, William Thomson delineou a visão essencialmente moderna, com base em experiências recentes por aqueles que, como James Joule sobre a dinâmica teoria do calor , que:

O calor não é uma substância, mas uma forma dinâmica de efeito mecânico.

Deste ponto de vista, ele argumentou que é preciso " perceber que deve haver uma equivalência entre o trabalho mecânico e calor , como entre causa e efeito .

século 20

Calor em termos modernos, é geralmente definido como um tipo de energia transferida, devido a uma diferença de temperatura ou que gerado por atrito.

Veja também

Referências

  1. ^ J. Griffiths Gwyn (1955). "As ordens de Deuses da Grécia e Egito (De acordo com Heródoto)". O Jornal de Estudos helênicos . 75 : 21-23. doi : 10,2307 / 629164 . JSTOR  629.164 .
  2. ^ MS Asimov, Clifford Edmund Bosworth (1999). The Age of Achievement: Vol 4: Parte 1 - o histórico, social e do contexto económico . Motilal Banarsidass . pp. 211-2. ISBN  978-81-208-1596-4 .
  3. ^ Bayḍāwī,'Abd ibn'Umar; Isfahani, Mahmūd ibn Abd al-Rahman; Calverley, Edwin Elliott; Pollock, James Wilson (2002). Natureza, o homem e Deus no Islã medieval: o texto de 'Abd Allah Baydawi, Tawali' al-Anwar min matali' al-anzar . Leiden: Publishers Brill . pp. 409 e 492. ISBN  978-90-04-12102-7 .
  4. ^ Gutman, Oliver (1997). "À Margem do Corpus aristotelicum: a Pseudo-Avicena Liber Celi Et Mundi". Ciência cedo e Medicina . 2 (2): 109-28. doi : 10,1163 / 157338297X00087 .
  5. ^ Baeyer, HC von (1998). Calor Dispersa eo tempo passa - a História de calor . New York: The Modern Library. ISBN  978-0-375-75372-5 .
  6. ^ Nicholas W. Melhor " de Lavoisier 'Reflexões sobre Phlogiston' I: contra a teoria Phlogiston" , Foundations of Chemistry , 2015, 17 , 137-151.
  7. ^ Nicholas W. Best, Lavoisier de 'Reflexões sobre Phlogiston' II: Na natureza do calor , Foundations of Chemistry , 2016, 18 , 3-13. Neste trabalho inicial, Lavoisier chama de “fluido ígneo”. O termo “calorias” não foi inventado até 1787, quando Louis-Bernard Guyton de Morveau , usado calorique em uma obra co-editou com Lavoisier ( "Mémoire sur le développement des principes de la nomenclatura méthodique" em Guyton de Morveau, L. -B., Lavoisier, A.-L., Bertholet, C.-L., Fourcroy, A.-F. (eds.) Méthode de nomenclatura chimique , pp. 26-74. Cuchet, Paris). A palavra “calórico” foi usado pela primeira vez em Inglês em uma tradução do ensaio de Guyton por James St John ( "A memoir para explicar os princípios da nomenclatura metódica" em Método de Chymical Nomenclatura , Kearsley, Londres (1788), pp 19-. 50, p. 22).
  8. ^ Mendoza, E. (1988). Reflexões sobre a propulsão de Fogo - e outros papéis sobre a Segunda Lei da Termodinâmica por E. Clapeyron e R. Clausius . New York: Dover Publications, Inc. ISBN  978-0-486-44641-7 .
  9. ^ Mahon, Basil (2003). O homem que mudou tudo - a Vida de James Clerk Maxwell . Hoboken, NJ: Wiley. ISBN  978-0-470-86171-4 .
  10. ^ Um b Thomson, William. (1951). “ Na teoria dinâmica do calor , com resultados numéricos deduzidas equivalente do Sr. Joule de uma Unidade térmica, e observações de M. Regnault no Steam.” Trechos. [§§1-14 & §§99-100], operações da Royal Society of Edinburgh, março 1851; e filosóficas Revista IV. 1852, [a partir de matemática e papéis físicas, vol. i, arte. XLVIII, pp. 174]

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