Kalorikk
München, 1798. Grev Rumford ser hvordan kanonrør bores i arsenalet, og stiller et regnespørsmål. Hvis varme er et stoff som finnes i metallet, er forrådet endelig, og boringen må en dag slutte å varme. Han tar et sløvt bor, setter røret i en kasse med vann og har kokende vann etter to og en halv time. Han skifter vannet — det koker igjen.
Kalorikk var en vektløs materie som Lavoisier førte inn i sin tabell over enkle stoffer. Man trodde den fløt fra varmt til kaldt og ble bevart underveis. Mengden målte man i kalorier: en kalori varmer et gram vann én grad. Teorien ga riktige tabeller over varmekapasiteter og til og med Carnots teori om varmemaskiner. Men Rumfords forsøk viste at man kan få varme uten ende, så lenge man utfører arbeid.
| Betegnelse | caloric · calorique · mål cal |
| Hvordan man regnet | etter massen av smeltet is og oppvarmingen av vann · Q = c·m·ΔT |
| Hva man antok | bevaring: det som forlot ett legeme, kom fram i et annet |
| Innført og forkastet | calorique — Lavoisier, 1789 · Rumfords forsøk — 1798 · mekanisk ekvivalent — Joule, 1843—1850 |
| Dagens skrivemåte | varme er en form for energi, i joule · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Typiske verdier | 79,7 cal — smelte et gram is · 540 cal — fordampe et gram vann · 2000 kcal — dagsrasjon |
01 · Definisjon
Varmens vektløse væske
Etter systemet fra slutten av 1700-tallet finnes kalorikk i legemene og flyter fra varme til kalde. Partiklene frastøter hverandre — derfor sprer varmen seg, og legemer utvider seg når de varmes opp. Ulike stoffer rommer kalorikk ulikt: jern trenger ti ganger mindre enn vann for å bli én grad varmere.
Også Blacks latente varme fikk en forklaring: smeltende is tar opp kalorikk, men blir ikke varmere, altså går den inn i bundet form. Hele systemets regnestykke hvilte på én antakelse — at kalorikk bevares. Nettopp den måtte oppgis. Formlene for varmekapasitet gjaldt fortsatt; bare regnes varme nå som energi.
Varme på vekten, uten termometer
I midten en varm prøve i et kammer av is; fargen avhenger av temperaturen. Turkis viser isen og smeltevannet, som renner ned i skålen nederst — massen av det gir varmen. Ytterkappen er også av is og skjermer forsøket mot varmen i rommet. Ravfargede prikker er kalorikken slik man forestilte seg den: den går fra prøven til isen til prøven er kjølt ned til null.
Hvordan kalorikken forklarte alt — til man begynte å bore
Her er kalorikken tegnet slik man forestilte seg den: 260 ravfargede partikler av en vektløs væske. I de tre første forsøkene endres ikke antallet; de flyter bare over, presser legemet ut eller gjemmer seg i smeltende is. Hule ringer er bundet kalorikk, det turkise laget er is. I det fjerde forsøket skaper boret nye partikler, hvite, av ingenting — og regnestykket går ikke lenger opp. Glidebryteren styrer forsøket; tallene under scenen regnes i kalorier, som den gangen.
Røret som ikke ble kaldt
I midten arsenalets boremaskin. Hester går i ring; hestevandringen deres driver via et stort hjul og et drev et bronserør. Røret står i en kasse med vann, og et sløvt bor presser inn i løpet. Lilla viser det mekaniske arbeidet: gir, aksel, hestenes effekt. Rav er varmen som oppstår i friksjonspunktet: partikler stiger fra boret opp gjennom vannet. Turkis er vannet og temperaturen. Til høyre tegner en skjerm oppvarmingen av vannet, og under den kalorikkens regnskap. Etter teorien er kalorikkforrådet i røret endelig. Søylen viser hvor mye av forrådet som allerede burde vært brukt opp. Tiden går 120 ganger fortere: et sekund er to minutter. Rører du ingenting på 20 s, starter forsøkene av seg selv.
—
02 · Omregning
| {n} | {v} | {note} |
Det finnes flere kalorier. Den termokjemiske er nøyaktig 4,184 J, den internasjonale 4,1868 J, 15-gradskalorien 4,1855 J. Forskjellen er tideler av en prosent. I nøyaktig arbeid oppgir man hvilken kalori — eller skriver heller joule med en gang.
Gram is og kokende vann var tidens mål: slik så man varme. Å smelte et gram is koster 79,7 cal, å fordampe et gram vann ved 100 °C omtrent 540 cal. Damp skåller verre enn kokende vann nettopp på grunn av de 540.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheter
Kalorikken forsvant, men den etterlot en arv. Carnot utledet varmemaskinenes grense ved å regne kalorikken som bevart — og formelen gjelder fortsatt. Arbeid og varme viste seg å være én størrelse, og av forholdet mellom varme og temperatur vokste entropien fram.
07 · Historisk del
Kalorikkteorien ødela ikke en eneste måling: kalorimeteret målte overført varme, ikke et stoff. Derfor overlevde Lavoisiers og Laplaces tabeller over varmekapasiteter teorien. Bare antakelsen om bevaring ble forkastet; målet — kalorien — ble beholdt.
Kalorien ble definert ved hjelp av vann og fantes i flere utgaver: ved 15 °C, gjennomsnitt fra 0 til 100 °C, internasjonal. I 1948 anbefalte Generalkonferansen for mål og vekt å oppgi varme i joule. Kalorien ble igjen på matpakninger og i gamle håndbøker.
Katalog over størrelser
hele registeret →De sju SI-grunnenhetene
En dråpe syre endrer saftens farge, salt farger flammen, vann fryser av et bank. Under dem alle Simetriums ark, etter fagområde og alfabetisk.
Åpne registeret →