Siltumradis

Siltumradis ir 18.—19. gadsimta fizikā lietots apzīmējums hipotētiskai vielai, ar kuru centās izskaidrot siltuma parādības. Siltumraža jeb kaloristiskās teorijas aplamība tika atklāta pēc eksperimentu veikšanas un nostiprinoties molekulāri kinētiskajai teorijai (19. gadsimta vidus), taču kopš tiem laikiem termodinamikā ir saglabājušies daži jēdzieni, kuru ietekme mēdz būt nevēlama, jo tie nepareizi apraksta siltuma parādības.

Siltumraža būtība un tā teorijas ietekme

Pēc siltumraža teorijas, siltumradis ir plūstoša viela, kura pieplūde ķermenim izraisa tā sasilšanu, bet aizplūde — atdzišanu un kura kopējais daudzums pasaulē ir nemainīgs.

• Īpašība, ka ķermeņiem, kuru masa ir vienāda un ķīmiskais sastāvs nav vienāds, jāpievada atšķirīgs siltuma daudzums, lai šo ķermeņu temperatūra būtu vienāda, tika skaidrota ar ķermeņu atšķirīgu siltumraža uzņēmību.
• Ķermeņu sasilšana berzes dēļ tika skaidrota tā: berze pārvieto siltumradi no apkārtējās vides uz ķermeņiem, kuri berzējas, un berzei patērētais darbs tiek izmantots siltumraža pārvietošanai no zema temperatūras līmeņa uz augstu.
• Tvaika dzinēja darbs tika skaidrots ar siltumraža krišanu no augsta temperatūras līmeņa uz zemu.
• Siltumradim tika piemērots ("piešķirts") darbaspējas krājums, kurš ir jo lielāks, jo augstāka ķermeņa temperatūra.
• Ķermeņu izplešanās, tiem sasilstot, tika skaidrota ar to, ka ķermenim palielinās tilpums, jo tas uzņēmis noteiktu daudzumu siltumraža.

Bez mūsdienu termodinamikā izmantojamajiem jēdzieniem (gan vispārpieņemtiem terminiem, piemēram, 'siltuma daudzums', 'siltumietilpība', gan kļūdainiem vārdu savienojumiem, piemēram, 'siltuma krājums', 'siltuma enerģija') siltumraža teorijas ietekme izpaužas arī kā nepareizi priekšstati par siltumprocesiem. Galvenā siltumraža teorijas ietekmes problēma ir tā, ka cilvēkiem bieži rodas priekšstats par siltumu kā par kaut ko fizikālajos ķermeņos esošu (bet siltums, līdzās darbam, ir enerģijas pārneses veids).

Vēsture

Sākotnēji siltuma skaidrojumi netika atdalīti no degšanas skaidrojumiem, tā, pēc Behera un Štāla (17. gadsimts), siltuma parādības izskaidroja ar flogistona teoriju. 1783. gadā Lavuazjē, veicis degšanas eksperimentus un secinājis, ka flogistona teorija neatbilst to rezultātiem, ieviesa siltumraža kā siltuma substances jēdzienu. Siltumraža teoriju stiprināja Bleks ar saviem pētījumiem. 1780. gados radās uzskats, ka aukstumu rada īpašs fluīds, taču Prevo aizstāvēja uzskatu, ka aukstumu rada siltumraža trūkums. Starp siltumraža teorijas piekritējiem bija Karno un Klapeirons.

Līdzās siltumraža (kaloristiskajai) teorijai pastāvēja kinētiskā teorija, kuras atbalstītāji bija Ņūtons, Heigenss, Lomonosovs, Bēkons, Dekarts, Eilers, Bernulli, Džouls, Majers, Helmholcs, Tindāls u.c. un kuri saistīja siltumparādības ar īpašu kustības veidu. Jau 18. gadsimtā eksperimentāli tika pierādīta siltumraža teorijas neatbilstība īstenībai — 1798. gadā Rumfords pierādīja, ka vielas siltumietilpība nemainās, sasmalcinot ķermeni (pēc siltumraža teorijas, siltumietilpība palielinās, ķermenim esot sadalītam mazākās daļās); 1799. gadā Deivijs izraisīja berzi starp diviem ledus gabaliem, kas atradās bezgaisa, no saules stariem aizsargātā tilpnē, un novēroja, ka ledus kūst (ledus kušanai nepieciešams noteikts siltuma daudzums, bet siltumradis no apkārtējās vides piekļūt nevarēja). Pēc tam, kad tika noskaidrots, ka siltumradis nepastāv, attīstību varēja gūt iekšējās enerģijas izzināšana. Kopā ar siltumraža teoriju tika noliegta arī siltuma neiznīcības aksioma (tās vietā nostiprinājās enerģijas nezūdamības likums).

Skatīt arī

• Flogistons
• Kļūdainas zinātniskās teorijas