Пары

Начиная с 1789 г. Вольта, как это видно из его многочисленных неизданных рукописей, свыше пятнадцати лет интенсивно занимался исследованием поведения паров, не опубликовав, однако, ни одной законченной работы. О своих исследованиях он сообщал друзьям (Вассали, Ландриани, Маскерони), говорил о них в своих университетских лекциях, и порой эти лекции вызывали академические дискуссии. Вольта принадлежит опыт, и сейчас повторяемый в курсах физики, с четырьмя барометрическими трубками, в которых производится испарение воды, спирта и эфира и наблюдается различное давление в них. Он же установил, что давление пара при 0° С не равно нулю, т. е. что лед испаряется. Вольта полагал, что по данным измерений при различных температурах давления пара в барометрической трубке, погруженной в ванну с изменяемой температурой, можно сформулировать три закона поведения паров. Но очень скоро обнаружилось, что первые два закона (при увеличении температуры в арифметической прогрессии давление пара растет в геометрической прогрессии; давление паров всех жидкостей одинаково при одинаковом расстоянии от точки кипения) неверны; третий закон гласил, что давление пара одинаково независимо от того, какое пространство он занимает — пустое или же заполненное воздухом любой плотности.

К этим же выводам пришел независимо Джон Дальтон (1766—1844) в своей работе, опубликованной в 1802 г. Из упомянутого выше третьего закона, ныне называемого законом Дальтона, он, повторяя ранее приведенные рассуждения Вольты, пришел к заключению, что никакая теория (в то время они были очень в моде) не может объяснить испарение как химическое явление, т. е. как соединение воды с воздухом.

В 1816 г. Гей-Люссак распространил закон Дальтона на случай смеси паров. Однако в 1836 г. Магнус показал, что закон Дальтона верен лишь для паров несмешивающихся жидкостей (например, вода и масло). Если же жидкости смешиваются (например, эфир и спирт), то для таких паров полное давление смеси паров меньше суммы давлений компонент. Этот результат был затем подтвержден и развит Реньо.

Все большее распространение паровой машины вызвало особый интерес к исследованиям давления водяного пара при больших температурах. Уже в 1813 г. Иоганн Арцбергер (1778—1835) произвел довольно грубые измерения для давлений до 8 атм. В 1829 г. Дюлонг и Араго по поручению Парижской Академии наук приступили к систематическому измерению давления водяного пара и достигли 24 атм. Их данные, как и данные их предшественников, не были абсолютно точными, поскольку в опыте недостаточно гарантировалась одинаковость температуры всей массы газа, так что измеренное давление оказывалось соответствующим давлению в самой холодной области согласно "принципу холодной стенки", приписываемому часто Уатту, но в действительности сформулированному Фонтана (1730—1805) в 1779 г.

Первые тщательные измерения были выполнены в 1844 г. немецким физиком Эрнестом Густавом Магнусом (1802—1870). Он применял изолированный тремя слоями воздуха калориметр, в который вводились U-образные трубки с газом и воздушный термометр. Но наиболее фундаментальное исследование, выполненное новыми методами и с большим мастерством, было проведено Анри Виктором Реньо (1810—1878) и описано в его знаменитой работе "Сообщение об опытах, предпринятых по распоряжению министра общественных работ и по предложению Центральной комиссии паровых машин, с целью определения основных законов и численных величин, применяемых при расчете паровых машин", Париж, 1847. В этом большом труде Реньо ввел поправки в результаты Дюлонга и Араго и нашел значения давления водяного пара при температурах от —32 до 100° С и от 110 до 232° С.

Тепловым измерениям, представляющим интерес для практики, Реньо посвятил всю жизнь. Применяя новые методы, обеспечивающие ранее недостижимую точность, он повторял опыты предшествующих ученых. Его достойные восхищения тщательность и искусство экспериментатора позволили получить результаты, которые и сейчас, спустя столетие, относятся к разряду наиболее надежных. Помимо сказанного, следует напомнить об исследованиях Реньо по тепловому расширению твердых и жидких тел, сжимаемости воды, определению удельных теплоемкостей тел, измерению скорости звука в газах и термоэлектричеству. Существует мнение, что Реньо не хватало того творческого духа, который открывает новые пути в физике, однако внесенный им вклад в технику эксперимента и прикладную физику составил целую эпоху.

Другое по технологическим наукам

Революционная парочка
Если бы Мэтью Боултон и Джеймс Ватт никогда не встретились, промышленная революция, конечно, произошла бы, но могла быть отодвинута на неопределенный срок. Однако Ватт и Боултон познакомились, и революционный двигатель был запущен. В последние десятилетия XVIII века для Промышленной революции б ...