3784494927

1. Wstęp historyczny

wszy termometr został wykonany dopiero w 1592 roku przez Galileusza. Termometr ten, wykorzystujący zjawisko rozszerzalności termicznej powietrza, i posiadający arbitralną skalę, mierzył połączony efekt temperatury i ciśnienia. Trudno było te dwie wielkości rozdzielić, ponieważ pierwszy barometr do pomiaru ciśnienia został wykonany dopiero w 1643 roku przez Toricellego - ucznia Galileusza. W pierwszych termometrach, powstałych mniej więcej w tym samym czasie co termometr Galileusza, wykorzystywano najpierw wodę, a później alkohol, umieszczając substancję roboczą w cienkiej kapilarze. Początkowo kapilara była otwarta, jednak zaobserwowano, że wskutek parowania zmniejsza się ilość substancji roboczej. W celu wyeliminowania tego zjawiska zaczęto stosować kapilary zamknięte. Wynalazcą termometru rtęciowego na początku XVIII wieku był Daniel Gabriel Fahrenheit - Gdańszczanin z pochodzenia - zwany także ojcem termometrii. Wprowadzona przez niego skala temperatur jest używana do dziś w krajach anglosaskich. Obok skali Fahrenheita powstała skala temperatur wprowadzona przez Celsjusza - szwedzkiego fizyka i astronoma. Obie skale są liniowe, przy czym na 100 jednostek skali Celsjusza przypada 180 jednostek skali Fahrenheita. Temperatura 0°F« — 18°C została wprowadzona arbitralnie. Była to najniższa temperatura, jaką udało się uzyskać Fahrenheitowi w swoim laboratorium, wykorzystując zjawisko krzepnięcia wodnego roztworu salmiaku (NH₄C1). Problem z ustaleniem skali temperatur empirycznych został częściowo rozwiązany, gdy zaobserwowano, że pod ciśnieniem atmosferycznym topnienie lodu oraz wrzenie wody zachodzą zawsze w tej samej temperaturze. Te dwa stałe punkty uznano za podstawę skali temperatur w 1694 roku. W skali Celsjusza temperatura wrzenia wody została ustalona arbitralnie na 100°C, a topnienia lodu na 0°C.

Jednym z pierwszych problemów, jakie stanęły przed twórcami termodynamiki, było ustalenie relacji między ciepłem a temperaturą. Wiązało się to z zastosowaniem dwóch urządzeń: termometru i kalorymetru. Pytanie brzmiało: czy temperatura i ciepło to jedna i ta sama wielkość fizyczna? W połowie XVIII wieku Joseph Black wprowadził pojęcie pojemności cieplnej

13