физика и ее становление. становление физики. Ранние физические воззрения
 Скачать 1.62 Mb.
|
Часть физиков выступила против теории Максвелла (особенно много возражений вызвала концепция тока смещения). Гельмгольц предложил свою теорию, компромиссную по отношению к моделям Вебера и Максвелла, и поручил своему ученику Генриху Герцу провести её проверку. Однако опыты Герца, проведенные в 1885—1889 годы, однозначно подтвердили правоту Максвелла[102]. Схема радиопередатчика Герца Уже в 1887 году Герц построил первый в мире радиопередатчик (вибратор Герца); приёмником служил резонатор (разомкнутый проводник). В том же году Герц обнаружил ток смещения в диэлектрике (заодно открыв фотоэффект). В следующем году Герц открыл стоячие электромагнитные волны, позже с хорошей точностью измерил скорость распространения волн, обнаружил для них те же явления, что и для света — отражение, преломление, интерференция, поляризация и др.[102] В 1890 году Бранли изобрёл чувствительный приёмник радиоволн — когерер и ввёл в обиход термин «радио». Когерер ловил радиоволны на расстоянии до 40 метров (Оливер Лодж, 1894), а с антенной — намного дальше. Спустя ещё несколько лет Попов и Маркони предложили соединить когерер с электрозвонком, создав первый аппарат для радиосвязи[107]. В XX веке началась эра радио и электроники. Термодинамика, газы, строение вещества[править | править код]  Джон Дальтон  Джеймс Джоуль  Рудольф Клаузиус  Уильям Томсон (лорд Кельвин)  Людвиг Больцман Успехи химии и невозможность взаимопревращения химических элементов стали весомым аргументом в пользу идеи Роберта Бойля о существовании молекул как дискретных первоносителей химических свойств. Было отмечено, что для участников химических реакций соблюдаются некоторые весовые и объёмные соотношения; это не только косвенно свидетельствовало в пользу существования молекул, но и позволяло сделать предположения об их свойствах и структуре. Джон Дальтон ещё в начале XIX века объяснил с помощью молекулярной теории закон парциальных давлений и составил первую таблицу атомных весов химических элементов — как позже выяснилось, ошибочную, так как он исходил из формулы для воды HO вместо H2O, а некоторые соединения посчитал элементами[108][109]. В 1802 году Гей-Люссак и Дальтон открыли закон связи объёма и температуры газа. В 1808 году Гей-Люссак обнаружил парадокс: газы соединялись всегда в кратных объёмных отношениях, например: C + O2 (по одному объёму) = CO2 (два объёма). Для объяснения этого противоречия с теорией Дальтона Авогадро в 1811 году предложил разграничить понятие атома и молекулы. Он также предположил, что в равных объёмах газов содержится равное число молекул (а не атомов, как считал Дальтон). Тем не менее вопрос о существовании атомов был спорным ещё долгое время[110].  Книга Сади Карно (1824) В теории тепла в первой половине XIX века по-прежнему господствовал теплород, хотя уже начали появляться количественные модели теплопередачи. Обсуждался также компромиссный вариант: теплота есть движение частиц вещества, но передаётся это движение через теплород (иногда отождествляемый с эфиром). В 1822 году Фурье публикует «Аналитическую теорию тепла», где появляется уравнение теплопроводности и показывается, что поток тепла (у Фурье — теплорода) пропорционален градиенту температуры. В рамках теории теплорода была написана и книга Сади Карно «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824 год), фактически содержащая два начала термодинамики; первоначально не замеченная, эта работа в 1830-е годы была должным образом оценена и оказала огромное влияние на развитие физики[111].  Установка Джоуля для измерения механического эквивалента тепла (1847). Груз справа заставляет лопасти, погруженные в воду, вращаться, в результате чего вода нагревается В это же время начинают формироваться современные понятия работы и энергии (термин предложен Юнгом в 1807 году, первоначально только для кинетической энергии[112], и поддержан Кельвином в 1849-м). В 1829 году Кориолис, проанализировав связь работы с «живой силой», добавил в выражение для последней множитель {\displaystyle 1/2}  , после чего кинетическая энергия {\displaystyle {\frac {mv^{2}}{2}}} приобрела современный вид[74].Джеймс Джоуль, проведя серию опытов с электричеством (1843 год), пришёл к выводу: «во всех случаях, когда затрачивается механическая сила, всегда получается точно эквивалентное количество тепла». Он подсчитал величину этого эквивалента: около 460 кГм/ккал. Для электротока, как выяснил Джоуль, выделяемое тепло пропорционально сопротивлению и квадрату силы тока. Позднее Джоуль подтвердил свои выводы экспериментами со сжатием газов и объявил, что теплота есть механическое движение, а теплопередача есть переход этого движения в иные формы. Во всех опытах оценка механического эквивалент |