Юный техник 1974-03, страница 24

стройном здании теплородной теории пробили... пушки.

В конце XVIII — начале XIX века интерес к артиллерии вспыхивает с неожиданной силой. Революционная Франция ведет войну с коалицией европейских монархий. Срочно вооружаются революционные войска. За девять месяцев 1793 года производство чугунных пушек доводится с 900 до 13 ООО в год. Руководят «пушечным делом», как правило, крупные ученые: во Франции — известный математик Гаспар Монж. Немногим ранее деятельность мюнхенского арсенала возглавил Бенджамин Томпсон, вошедший в историю науки под именем графа Румфорда. Явления, наблюдавшиеся при производстве пушек и при «огневых» испытаниях, заставили ученых призадуматься. Дело в том, что пушечный выстрел представлял собой тепловой эксперимент, который никому не приходило в голову провести в лаборатории.

Представьте себе цилиндр, заполненный газом, в котором скользит поршень. Если сделать их из абсолютно нетеплопрово-дящего материала так, чтобы обмена теплом с окружающей средой не происходило, то такой процесс называют адиабатическим. Пусть газ расширяется и своим давлением поднимает поршень с грузом, совершая механическую работу. Что будет тогда с температурой газа? С точки зрения теплородной теории она должна остаться неизменной. Нете-плопроводящие материалы препятствуют утечке или притоку теплорода. Сколько его было в газе до расширения, столько и осталось. Конфуз для сторонников теплорода, если столбик ртути в термометре сместится. К сожалению, идеальных теплоизоля-торов нет, и всегда возможна оговорка, что опыт, мол, не вполне адиабатический.

Но адиабатичности можно добиться и с обычными материа

лами, если, как в скоростной съемке, расширять газ столь быстро, что тела не успеют обменяться теплом. Вот тут-то и пригодились пушки. Какой процесс может соперничать в быстроте с выстрелом? Ствол пушки тот же цилиндр, закупоривающее его ядро можно считать поршнем, а расширяются в стволе пороховые газы. Румфорд не измерял температуру пороховых газов в пушке, но в 1778 году он установил на опыте, что при холостом выстреле пушечный ствол нагревается сильнее, чем при выстреле ядром. Напрашивался поразительный вывод: если пороховые газы совершают работу, толкая ядро, они теряют теплоту. Первая, пока еще тоненькая ниточка протянулась от теплоты к механической работе. С точки зрения теплородной теории это невозможно объяснить. Пушечные залпы, даже холостые, без промаха «били» по теплороду. Десять лет спустя такое же наблюдение сделал Э. Дарвин, дед Чарлза Дарвина. Только пользовался он не пушкой, а ружьем. Опыт был повторен в малогабаритном варианте.

Примерно в это же время во Франции изобрели «воздушное огниво», давно уже известное на Востоке. В пустую трубку с силой загоняется поршень. От быстрого сжатия воздух в трубке нагревается, и трут, прикрепленный к поршню, воспламеняется. Приспособление предназначалось для пушкарей. Прежде чем воспользоваться таким тлеющим фитилем, пушкарь производил «выстрел наоборот». Если в пушке нагретый газ совершает работу и охлаждается, то в «воздушном огниве» над газом совершается работа, и он нагревается.

Все, что касалось огнестрельного оружия, настойчиво наталкивало ученых на мысль о связи между механической работой и теплотой. Эти факты не устраивали сторонников теплорода. Что-

22