گرما

مفهوم گرما شباهتی به مفهوم های دیگر فیزیکی دارد. به نظر می آید که آن "جوهری مادی" همچون جرم در مکانیک است. مقدار آن مثل پولی که خرج شود و یا درون غلکی ذخیره شود ممکن است تغییر کند یا ثابت بماند. پول درون غلک تا موقعی که نشکسته ثابت می ماند. جرم هم اینگونه است- البته تازمانی که به انرژی تبدیل نشده- و به نظر می آید که حرارت هم گرچه جاری می شود اما مقدارش تغییر نمی کند. حتی در صورتی که گرما صرف بالا بردن دما نشود بلکه فرضن یخ را به آب یا آب را بخار کند، باز هم تصور ما نسبت به اینکه گرما یک جوهر مادی است تغییر نمی کند؛چه می توان با یخ بستن آب یا میعان بخار مجددن آن را به دست آورد. اصطلاحات قدیمی "گرمای نهان گذار" و " گرمای نهان تبخیر" خود نشان می دهد که این تصویر از تصور گرما به صورت جوهر مادی اخذ شده است- درست مثل پولی که در غلک نشکسته است. هرکس غلک را بشکند می تواند از آن پول استفاده کند.

ولی این نکته محرز است که گرما جوهر مادی مانند جرم نیست. جرم را می توان با ترازو اندازه گرفت اما گرما را چطور؟ آیا آهنی که در اثر گرما گداخته شده سنگین تر شده یا سبک تر؟ اگر گرما جوهر مادی باشد، جوهری بی وزن است. جوهر مادی گرما را معمولن "کالریک" گویند- که اولین فرد از خانواده ی جوهر های بی وزن است.

نظریه ی مادی بودن گرما بسیاری از پدیده های مربوط به آن را توجیه می کند اما گرما را نمی توان جوهر  مادی، ولو بی وزن، شمرد. تصور ما از جوهر مادی چیزی است که نه به وجود می آید و نه از بین می رود. با وجود این انسان های اولیه با استفاده از اصطکاک گرما به وجود می آوردند نمونه های ایجاد گرما بسیار است. کسانی که از نظریه ی جوهری گرما دفاع می کنند خواهد گفت : خوب در پدیده ی مالش احتمالن طی عملیات تغییراتی در چوب به وجود می آید که مقدار ثابت و معینی گرما، موجب به وجود آمدن دمایی بیش ازپیش در آن شود. به هر صورت تنها چیزی که می بینیم بالا رفتن دماست.ممکن است مالش دمای ویژه ی چوب را تغییر دهد نه کل گرما را....

در این مرحله فقط آزمایش راه گشاست. اگر دو تکه چوب داشته باشیم که گرمای ویژه ی یکسانی دارند و یکی را با مالش و دیگری را نزدیک بخاری گرم کنیم نظریه ی جوهری گرما فرو می ریزد. تعیین گرمای ویژه ی اجسام از سری " آزمایشات قطعی" در فیزیک است که حدود 200 سال پیش توسط "رومفورد" فیزیکدان آلمانی صورت گرفت و مرگ نظریه ی جوهری گرما اعلام شد. رومفورت می نویسد:

       بسیار اتفاق می افتد که در کارها و اشتغالات عادی زندگی، فرصت هایی برای تفکر

       در برخی از عجیب ترین اعمال طبیعت دست می دهد؛ و چه بسیار آزمایش های جالب

       فلسفی که ممکن است بدون زحمت و صرف هزینه به کمک ماشین هایی که فقط برای
       کارهای فنی و مقاصد پیشه و هنری ساخته شده اند، انجام پذیرد.

       برای من چنین موقعیت هایی فراوان فراهم شده است و اطمینان حاصل کرده ام که اگر

       آدمی عادت کند در جریانات معمولی زندگی، که بر حسب اتفاق پیش آمد می کند چشم
       خود را باز نگه دارد، یا در سیر و سیاحتی که از ملاحظه ی عادی ترین ظواهر دست می دهد

       تعمق کند، به تردیدهایی مفید دچار می شود و طرح هایی معقول برای تحقیق و پیشرفت

       پیدا می کند که بسیار بیشتر از تفکرات فیلسوفان در ساعت های خاص مطالعه و تحقیق

       حاصل می دهند.

       این اواخر که در قورخانه ی مونیخ ناظر سوراخ کردن لوله های توپ بودم،متوجه شدم که

       هنگام سوراخ کردن لوله ای مفرغی در مدتی کوتاه گرمای شدیدی تولید می شود، و شدت

       این گرما در براده هایی که مته تولید می کند خیلی زیادتر است(به تجربه دریافتم که از گرمای
       آب جوش هم بیشتر است).

       سرچشمه یگرمایی که در این عملیات مکانیکی تولید می شود کجاست؟

       آیا مولد آن براده هایی است که با نوک مته از توده ی فلز جدا می شوند؟ اگر چنین باشد،

       بنابر عقیده های جدید گرمای نهان و کالریک، نه تنها لازم است که ظرفیت گرمایی تفییر کند

       بلکه این تغییر باید آن قدر زیاد باشد که پاسخ گوی همه ی حرارت های تولید شده نیز باشد.

       ولی چنین تغییری روی نمی دهد. زیرا مقداری از این براده ها و مقداری به همان وزن از نوارهای

       نازک همین فلز را که با اره جدا کرده بودم و در یک دما (دمای جوش آب) بودند، در دو مقدار مساوی

       (یعنی آب به دمای 5/49 فارنهایت )قرار دادم.آبی که براده ها در آن بودند از آبی که نوارها را در آن
       قرار داده بودم نه سردتر بود و نه گرم تر.

و در آخر چنین نتیجه می گیرد:

       هنگام استدلال درباره ی این موضوع نباید این رویداد بسیار مهم را فراموش کرد که چشمه

       ی گرمایی که در این آزمایش ها از اصطکاک به وجود می آید به وضوح تمام نشدنی می نمود.

       و نیز باید اضافه کرد که آنچه که یک جسم یا دستگاهی از اجسام عایق شده بتوانند به طور
       نامحدود تولید کنند،ممکن نیست جوهری مادی باشد.برای من اگر محال نباشد، بسیار             

       مشکل است تصور کنم که چیزی بتواند به صورت گرمایی که در این آزمایش ها دیده ام تولید
       شود و منتقل گردد،و آن چیزی جز"حرکت" باشد.

به این ترتیب نظریه ی کهنه سقوط کرد ویا به عبارت دقیق تر نظریه ی جوهری گرما به مسایل جریان حرکت محدود شد.