Большой эксперимент авантюриста

На похоронах этого человека представитель Французской академии наук Жорж Кювье заключил надгробную речь словами: «Не любя и не уважая своих собратьев по человечеству, он всё же оказал им множество услуг». Это как нельзя лучше отражало суть деятельности англо-американца Бенджамина Томпсона, графа Румфорда. Авантюрист, шпион, военный, политик, экономист, учёный и изобретатель, он оставил заметный след во всех сферах, c которыми успел соприкоснуться за свою 61-летнюю жизнь. Не снискав особой любви в силу врождённой беспринципности, Румфорд тем не менее сумел завоевать уважение научного сообщества. В числе прочего физика оказалась обязанной ему экспериментальным подтверждением кинетической природы тепла. «Переток» уже писал о том, как тепло перестало быть бестелесной жидкостью, а теперь предлагает познакомиться с человеком, который, не будучи профессиональным учёным, сумел это впервые убедительно доказать.

Большой эксперимент авантюриста

Сын фермера становится графом 

Бенджамин Томпсон появился на свет в британской колонии Массачусетс в 1753 году. Его семья занималась фермерством и была довольно зажиточной, тем не менее получить образование мальчику не пришлось: с 13 лет он покинул родителей, отправившись зарабатывать на жизнь самостоятельно. Поначалу служил помощником в магазинах, но в 19 лет удачно женился на богатой вдове чуть ли не вдвое старше него. Новые связи позволили Бенджамину стать офицером полиции. Спустя короткое время предприимчивый юноша, завоевав доверие губернатора колонии, уже выполнял секретные задания правительства Великобритании, озабоченного антиколониальными настроениями американцев. В 1775 году началась война за независимость, британские войска были вытеснены из Массачусетса, Томпсона обвинили в шпионаже, после чего он бежал в Бостон, а оттуда, бросив жену с грудным ребёнком на волю наступающего неприятеля, отправился искать счастья в Лондон.

Британцы не забыли помощи услужливого американца: по прибытии в Лондон он был принят на государственную службу, а в возрасте 26 лет стал членом Королевского общества. Продолжая работать на английское правительство, Томпсон вернулся в Америку и принял участие в войне за независимость на стороне колонистов.

Карьера амбициозного молодого человека шла вверх во многом благодаря умению налаживать нужные связи. По окончании войны за независимость Бенджамин нашёл нового покровителя в лице Карла II Теодора, курфюрста Баварии. Тому приходилось постоянно отстаивать свои права на трон от притязаний Австрии, и полковнику Томпсону было предложено в качестве военного советника реорганизовать баварские вооружённые силы. Американец настолько блестяще справился с этой задачей, что был назначен одновременно министром обороны, министром полиции и камергером баварского двора, а в 1791 году к тому же получил титул графа Священной Римской империи. Отныне безродный Бенджамин Томпсон именовался графом Румфордом (по названию американского городка, где жил в молодости). К его чести, многие из внедрённых им новшеств были исполнены некоторого гуманизма (правда, с чётким политическим и экономическим обоснованием): были организованы школы для солдатских детей, открыты работные дома для нищих, создана военная кухня.

Кстати

Военная кухня, созданная графом Румфордом, была такой сытной и дешёвой, что её рецепты взяли на вооружение и другие армии. Так, «суп Румфорда» входил в солдатское меню почти всех европейских стран до середины XX века.

Граф Румфорд был увлекающимся человеком. Так, например, пытаясь создать оптимальное обмундирование для солдат, он лично проводил опыты по установлению теплоизоляционных свойств различных тканей. Стремясь победить пьянство, разработал модель портативной кофеварки, чтобы заменить алкогольные напитки кофейными. Исполняя обязанности придворного камергера, спроектировал в Мюнхене парк «Английский сад», полюбоваться которым можно и сейчас.

Стоит добавить, что, помимо прочего, граф Румфорд оставался верным себе и продолжал шпионить в пользу Британии, докладывая англичанам о положении в Вооружённых силах Баварии (шпионские сведения всегда составляли значительную часть доходов американца). Остаётся удивляться, как среди этих многочисленных занятий и обязанностей граф Румфорд нашёл время интересоваться наукой: именно на баварский период приходятся основные научные эксперименты и открытия этого неоднозначного человека.

Научное открытие в оружейной мастерской 

Человек практичный, Румфорд проводил свои научные изыскания, пытаясь решить вполне конкретные задачи. Первым его достижением стало вычисление в 1778 году взрывной силы различных сортов пороха и дальности стрельбы из различных видов оружия.

Кстати

Именно за исследования взрывной силы пороха и дальности стрельбы из различных видов оружия Бенджамина Томпсона приняли в Лондонское королевское общество в качестве академика.

Но настоящий научный успех ждал его только 20 лет спустя, когда в 1798 году, проводя очередные эксперименты с оружием, Томпсон обратил внимание на выделение огромного количества тепла при сверлении пушечных стволов. Само по себе это наблюдение не выходило за рамки очевидного, но Румфорд был достаточно хорошо погружён в научные споры того времени, чтобы задаться вопросом об источнике такого объёма теплоты. Дело в том, что на тот момент в официальной физике довлело представление о тепле как о бестелесном флюиде, так называемом теплороде. Это вещество якобы заполняло промежутки между частицами тел и перетекало от одного тела к другому, вызывая нагревание, плавление и другие тепловые явления. Теплородную теорию отвергали многие именитые учёные того времени (в их числе – основоположник корпускулярно-кинетической теории Михаил Ломоносов), тем не менее она оставалась общепринятой и в качестве таковой включалась в фундаментальные учебники того времени (один из таких учебников был написан французским учёным Антуаном Лавуазье). Теплород стоял на пути дальнейшего развития представлений о сохранении и превращении энергии и если когда-то мог считаться прогрессивным научным суждением, то на рубеже XVIII–XIX веков был, безусловно, злом для науки.

Граф Румфорд вовлёкся в дискуссию о природе тепла, встав на сторону кинетической теории, которая видела источник тепла в движении элементарных частиц. Следя за сверлением пушечных стволов в мюнхенской оружейной мастерской, он стал фиксировать данные о теплоёмкости металла. Наблюдения привели Румфорда к выводу о том, что тепло в процессе сверления могло выделяться практически бесконечно, что, конечно, не соответствовало представлению о «выжимании» тепла из тела в процессе сжатия. Оппоненты заявили, что теплород при сверлении поступает из воздуха и выделяется вместе со стружкой, остающейся в результате работы сверла. Чтобы отмести эти домыслы, граф Румфорд организовал аналогичный опыт со сверлением металла в изолированной среде: пушечный ствол и тупое сверло (оно давало меньше стружки) поместили под воду. Двигавшиеся по кругу лошади приводили в движение сверло, вращавшееся со скоростью 32 оборота в минуту. Через два с половиной часа после начала эксперимента вода в сосуде закипела, теплоты оказалось достаточно, чтобы испарить 12 литров воды, при этом образовалось лишь 270 граммов металлической стружки. Далее Румфорд установил, что теплоёмкость стружки осталось той же, что и у пушечного ствола. Откуда мог взяться теплород и куда он мог деться? Теплородная теория была не в силах объяснить результаты эксперимента.

Таким образом, опыт баварского министра и английского шпиона оказался experimentum crucis, то есть решающим в споре о природе тепла. Резюмируя полученные данные в своём докладе Британской академии наук, граф Румфорд написал: «… мне кажется чрезвычайно трудным, если не совершенно невозможным, создать какую-либо точную идею о чём-то, что в состоянии возбуждаться и передаваться, подобно тому, как возбуждается и передаётся в этих экспериментах теплота, если только не допустить, что это что-то есть движение».

Данные, полученные Румфордом, вскоре подтвердил его английский коллега Гемфри Дэви, который наблюдал выделение теплоты при трении двух кусков льда. Теплородная теория отождествляла теплоту и температуру, считая, что последняя есть количество теплорода в теле. Опыт Дэви показывал, что теплота при трении кусков льда выделяется, а температура остаётся неизменной, ведь плавление льда, как и других тел, происходит при одной, постоянной температуре. Завершающий удар по теплороду был нанесён уже во второй половине XIX века, когда учёные Майер, Джоуль и Гельмгольц рассчитали тепловой эквивалент движения, установив чёткое соотношение между двумя видами энергий – механической и тепловой.

Ближе к концу жизни граф Румфорд всё больше внимания уделял науке. Ему принадлежат открытие и описание явления конвекции в жидкостях и газах (образование потоков нагретого воздуха или жидкостей).

Кстати

Будучи практиком, описав явления конвекции, граф Румфорд тут же использовал своё открытие для создания новой конструкции камина – так называемого камин Румфорда.

Во время проведения экспериментов с теплоёмкостью он изобрёл собственную модель термометра, а изучая световые явления, создал долго впоследствии применявшийся в оптике фотометр (устройство для измерения количества света, поглощаемого веществом).

Граф Румфорд многое сделал для науки и как общественный деятель. В 1799 году он ненадолго вернулся в Лондон, чтобы организовать там Королевский институт. Будучи состоятельным человеком, он значительные средства выделял на премии учёным за полезные изобретения. В 1802 году граф переехал в Париж, женившись на Марии Анне Польз, вдове своего бывшего оппонента в споре о природе тепла Антуана Лавуазье. В 1814 году Румфорд скончался, и на его похоронах значительное время у Жоржа Кювье из Французской академии наук ушло на то, чтобы перечислить все заслуги, открытия и изобретения почившего.

При подготовке материала использованы: «Концепции современного естествознания» под редакцией С. И. Самыгина, «Краткий очерк истории химии» С. Левченкова, «Очерки по истории электротехники» О. Н. Веселовского и Я. А. Шнейберга, «Краткая история почти всего на свете» Б. Брайсона, «Суп графа Румфорда» Ю. Фролова («Наука и жизнь», № 10, 2007).


26 августа 2016 в 18:26

Бенджамин Томпсон, Граф Румфорд, источники энергии, тепловая энергия, АЭС Академик Ломоносов, АЭС Великобритании, источники энергии АЭС

Другие пользователи читают

Анатолий Чубайс: «Избыток мощностей в России закончится к 2025 году»

В мире растет суммарная мощность объектов возобновляемой энергетики, её технологии и оборудование становятся дешевле...

15 июня 2017 в 16:18
Громкий выход

Несмотря на увещевания, в том числе близких родственников, президент США – страны с крупнейшей экономикой мира – Дональд...

07 июня 2017 в 12:28
Ветер в проводах: угольную генерацию в США убивает газ, а не ВИЭ

В апреле министр энергетики США Рик Перри обратился к научному сообществу с просьбой оценить воздействие госполитики...

31 мая 2017 в 10:00