熱動說
熱動說是一種解釋熱現象的學說，由倫福德伯爵於1798年引入，並由法國物理學家尼古拉·卡諾進一步發展。這一學說指出熱量與機械功在改變內能方面是等價的。[1][2]這一學說的驗證與熱功當量的測定密切相關。而在接下來的整個19世紀，隨着魯道夫·克勞修斯於1850年提出熱力學第二定律，這一學說又進一步發展成為較為完備的熱力學理論。在1851年，在其著作《論熱的動力學理論》（On the Dynamical Theory of Heat）中，開爾文勳爵，基於當時詹姆斯·普雷斯科特·焦耳等人的實驗，如是概括了這一學說：「熱並非一種物質，而是一種運動現象，我們認為在機械功和熱量之間必存在着一如因與果一般的等量關係。」 [3]
隨後，「熱動說」這一名詞逐漸被新的「熱力學」這一名詞取代。如1876年，理查德·西爾斯·麥卡洛在其熱力學專著中提及：「熱動說，又稱熱力學，是一將熱現象當作物質運動體現的科學分支」。
這一學說在19世紀被引用來解釋與熱相關的大量概念、理論、定律、關係以及實驗現象等，比如測溫學、量熱學、燃燒、比熱、以及對氣體壓縮或膨脹時所釋放或吸收的熱量的討論等等。而這一方面最為有名的專著之一是英國物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋於1871年發表的《熱理論》（Theory of Heat），在這本書中他提出了著名的麥克斯韋妖。[4] 而在此之前，在德國物理學家和數學家魯道夫·克勞修斯於1850年發表的一篇著名論文中，熵這一概念開始被引入。[5]
「熱動說」通常與解釋熱現象的另一種學說——熱質說——形成對比。依照熱質說觀點，熱是一種可以從物體表面流進或流出並可在組成物質的原子間找到的一種無質量的流體。
從現在的觀點來看，熱與機械功之間的等價關係並不意味着他們本質上完全等同。他們之間本質上的差異在光譜學上體現得尤為明顯。
參考文獻
[編輯]- ^ Thompson, Benjamin. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1798, Part I, page 86
- ^ Clausius, Rudolf. (1879). Mechanical Theory of Heat （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, 2nd Edition. London: Macmillan & Co.
- ^ Thomson, William. (1951). 「On the Dynamical Theory of Heat （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, with numerical results deduced from Mr Joule’s equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault’s Observations on Steam.」 Excerpts. [§§1-14 & §§99-100], Transactions of the Royal Society of Edinburgh, March, 1851; and Philosophical Magazine IV. 1852, [from Mathematical and Physical Papers, vol. i, art. XLVIII, pp. 174]
- ^ Maxwell, James, C. Theory of Heat. Dover Publications, Inc. 1871. ISBN 0-486-41735-2.
- ^ Clausius, Ruldolf. On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat. Poggendorff's Annalen der Physick, LXXIX (Dover Reprint). 1850. ISBN 0-486-59065-8.