Przeskocz do treści

Delta mi!

Loading

Nowości z przeszłości

O tym, czego nie ma

Flogiston i cieplik

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: kwiecień 1977
  • Publikacja elektroniczna: 9 czerwca 2016
obrazek

W życiu codziennym spotykamy wiele zjawisk, które intuicyjnie chcielibyśmy tłumaczyć zupełnie inaczej niż nauczono nas (jakże często na pamięć) w szkole. Mówimy na przykład o przepływie ciepła i rzeczywiście proces ogrzewania ciała chłodniejszego przez cieplejsze sugeruje, że coś tam przepływa. Dopiero mocne potarcie palcem o kawałek materiału, kiedy i palec i materiał ogrzewają się, a nic nie staje się zimniejsze, przekonuje nas, że sprawa nie jest taka prosta i że cała historia ma coś wspólnego z przekazywaniem energii, a nie przepływem jakiejś substancji.

Podobnie, chociaż wiemy dobrze, że spalanie polega na łączeniu się z tlenem, to jednak łatwo zgodzilibyśmy się również z poglądem, że wyżarzony w ogniu kawałek metalu stracił coś podczas żarzenia, a nie zyskał.

Nic więc dziwnego, że w czasach, kiedy tworzono dopiero ścisłe podstawy nauk przyrodniczych, fizycy i chemicy przyjęli właśnie taki intuicyjny punkt widzenia. Przez cały XVIII wiek panowała w chemii teoria flogistonowa, zgodnie z którą proces spalania polegał na wydzielaniu nieważkiej substancji - flogistonu - która właśnie żarzyła się lub paliła. Metale czyste uważano za związki czystych pierwiastków chemicznych z flogistonem, a to co dzisiaj nazywamy tlenkiem metalu było, konsekwentnie, nazywane pierwiastkiem. W zasadzie uważano, że flogistonu nie można wykryć, ale oczywiście nie zabrakło i takich chemików, którzy uporczywie go szukali. Wreszcie Priestley rozłożył w wysokiej temperaturze tlenek rtęci (a więc "czysty pierwiastek") na rtęć i tlen, odkrywając przy okazji tlen. Jednakże tak głęboko wierzył on w teorię flogistonową, że zinterpretował, w bardzo zawikłany sposób, wynik swojego doświadczenia jako wykrycie flogistonu. Dopiero precyzyjne pomiary wagowe Lavoisiera ustaliły, że tlenek rtęci jest cięższy od samej rtęci. W ten sposób obalono teorię flogistonową, a w równaniach chemicznych opisujących spalanie zaczęto pisać

metal+ tlen tlenek metalu

zamiast

metal pierwiastek+ flogiston.

Podobną historię przeżyła nauka o cieple. Prawie do połowy XIX wieku nie znano ogólnej zasady zachowania energii, z wyjątkiem dość prymitywnej zasady zachowania (dla sumy energii potencjalnej i kinetycznej) w układach mechanicznych, która służyła jedynie do wygodnego rozwiązywania równań dynamiki newtonowskiej.

W związku z tym cała termodynamika oparta była na teorii tzw. cieplika, który znów był oczywiście substancją nieważką i w zasadzie niewykrywalną. Im więcej cieplika zawierało ciało, tym było gorętsze, a ogrzewanie ciał i chłodzenie polegało na przepływie tegoż cieplika. Z ogrzewaniem przez tarcie radzono sobie za pomocą dosyć karkołomnych hipotez. Dopiero dokładne pomiary Joule'a dotyczące zamiany pracy mechanicznej na ciepło doprowadziły do sformułowania ogólnej zasady zachowania energii (I zasada termodynamiki) i przepływ cieplika został zastąpiony przez przepływ energii. Warto podkreślić, że zarówno teoria cieplika, jak i teoria flogistonu, chociaż okazały się błędne i choć zawierały zbędne (bo nieobserwowalne) byty, odegrały bardzo ważną rolę w rozwoju fizyki i chemii. W okresie panowania tych teorii i przy ich pomocy odkryto wiele podstawowych praw przyrody, na przykład II zasadę termodynamiki. Wreszcie - obalenie tych teorii było prawdziwym przełomem naukowym. Tak błędne drogi w nauce często okazują się wcale pożyteczne.