Kalorik
München, 1798. Grev Rumford ser, hvordan kanonrør bores i arsenalet, og stiller et regnespørgsmål. Hvis varme er et stof, der findes i metallet, er forrådet endeligt, og boringen må en dag holde op med at varme. Han tager et sløvt bor, stiller røret i en kasse med vand og har kogende vand efter to en halv time. Han skifter vandet — det koger igen.
Kalorik var en vægtløs materie, som Lavoisier førte ind i sin tabel over grundstoffer. Man troede, at den flød fra varmt til koldt og blev bevaret undervejs. Mængden målte man i kalorier: en kalorie varmer et gram vand en grad. Teorien gav rigtige tabeller over varmekapaciteter og endda Carnots teori om varmemaskiner. Men Rumfords forsøg viste, at man kan få varme uden ende, så længe man udfører arbejde.
| Betegnelse | caloric · calorique · mål cal |
| Hvordan man regnede | efter massen af smeltet is og vandets opvarmning · Q = c·m·ΔT |
| Hvad man antog | bevarelse: hvad der forlod ét legeme, nåede frem i et andet |
| Indført og opgivet | calorique — Lavoisier, 1789 · Rumfords forsøg — 1798 · mekanisk ækvivalent — Joule, 1843—1850 |
| Nutidens skrivemåde | varme er en form for energi, i joule · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Typiske værdier | 79,7 cal — smelte et gram is · 540 cal — fordampe et gram vand · 2000 kcal — dagsration |
01 · Definition
Varmens vægtløse væske
Ifølge systemet fra slutningen af 1700-tallet findes kalorik i legemerne og flyder fra varme til kolde. Partiklerne frastøder hinanden — derfor breder varmen sig, og legemer udvider sig, når de opvarmes. Forskellige stoffer rummer kalorik forskelligt: jern skal bruge ti gange mindre end vand for at blive en grad varmere.
Også Blacks latente varme fik en forklaring: smeltende is optager kalorik, men bliver ikke varmere, altså går den ind i bunden form. Hele systemets regnestykke hvilede på én antagelse — at kalorik bevares. Netop den måtte opgives. Formlerne for varmekapacitet gjaldt stadig; kun regnes varme nu som energi.
Varme på vægten, uden termometer
I midten en varm prøve i et kammer af is; farven afhænger af temperaturen. Turkis viser isen og smeltevandet, der løber ned i skålen forneden — dets masse giver varmen. Den ydre kappe er også af is og beskytter forsøget mod rummets varme. Ravfarvede prikker er kalorikken, som man forestillede sig den: den går fra prøven til isen, indtil prøven er kølet ned til nul.
Hvordan kalorikken forklarede alt — indtil man begyndte at bore
Her er kalorikken tegnet, som man forestillede sig den: 260 ravfarvede partikler af en vægtløs væske. I de tre første forsøg ændres deres antal ikke; de flyder kun over, presser legemet ud eller gemmer sig i smeltende is. Hule ringe er bunden kalorik, det turkise lag er is. I det fjerde forsøg skaber boret nye partikler, hvide, ud af ingenting — og regnestykket går ikke længere op. Skyderen styrer forsøget, tallene under scenen regnes i kalorier, som dengang.
Røret, der ikke blev koldt
I midten arsenalets boremaskine. Heste går i ring, deres hestegang driver via et stort hjul og et drev et bronzerør. Røret står i en kasse med vand, og et sløvt bor trykker ind i løbet. Lilla viser det mekaniske arbejde: gear, aksel, hestenes effekt. Rav er varmen, der opstår i friktionspunktet: partikler stiger fra boret op gennem vandet. Turkis er vandet og dets temperatur. Til højre tegner en skærm vandets opvarmning, og under den kalorikkens regnskab. Ifølge teorien er kalorikforrådet i røret endeligt. Bjælken viser, hvor meget af forrådet der allerede burde være brugt. Tiden går 120 gange hurtigere: et sekund er to minutter. Rører du intet i 20 s, starter forsøgene af sig selv.
—
02 · Omregning
| {n} | {v} | {note} |
Der findes flere kalorier. Den termokemiske er præcis 4,184 J, den internationale 4,1868 J, 15-gradskalorien 4,1855 J. Forskellen er tiendedele procent. Ved nøjagtigt arbejde angiver man, hvilken kalorie — eller skriver hellere joule med det samme.
Gram is og kogende vand var den tids mål: sådan så man varme. At smelte et gram is koster 79,7 cal, at fordampe et gram vand ved 100 °C omkring 540 cal. Damp skolder værre end kogende vand netop på grund af de 540.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheder
Kalorikken forsvandt, men den efterlod en arv. Carnot udledte varmemaskinernes grænse ved at betragte kalorikken som bevaret — og formlen gælder stadig. Arbejde og varme viste sig at være én størrelse, og af forholdet mellem varme og temperatur voksede entropien frem.
07 · Historisk afsnit
Kalorikteorien ødelagde ikke en eneste måling: kalorimeteret målte overført varme, ikke et stof. Derfor overlevede Lavoisiers og Laplaces tabeller over varmekapaciteter teorien. Kun antagelsen om bevarelse blev opgivet; målet — kalorien — blev bevaret.
Kalorien blev defineret via vand og fandtes i flere udgaver: ved 15 °C, gennemsnit fra 0 til 100 °C, international. I 1948 anbefalede Generalkonferencen for Mål og Vægt at angive varme i joule. Kalorien blev på fødevarepakninger og i gamle håndbøger.
Katalog over størrelser
hele registret →SI-systemets syv grundenheder
En dråbe syre ændrer saftens farve, salt farver flammen, vand fryser ved et bank. Under dem alle Simetriums ark, efter fagområde og alfabetisk.
Åbn registret →