熱素(ラヴォアジエ、カロリック説、フロギストン説)

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「熱は物質である」と思っている人はいるかもしれない。

たしかに、過去には熱素(カロリック)の存在が仮定されていた。

しかし、熱素説は既に否定されている。

昔、熱は物質と考えられていたんだね。
カロリック説(熱素説)だね。

熱は熱素(カロリック)という物質であるという仮説。
フロギストン説(燃素説)というのもあったよね。
フロギストン説は物質の燃焼に関する仮説だね。

物質が燃えて灰になるのは物質から燃素(フロギストン)が抜けるからだという仮説。
カロリック(熱素)とフロギストン(燃素)か。。。

現在から見ると間違いだけど、何だか共感できる仮説だね。

カロリック説とフロギストン説って、いつごろまで続いたんだろう?
フロギストン説はラヴォアジエの燃焼理論によって否定された。

ラヴォアジエが燃焼理論を提唱したのは1777年。

つまり、フランス革命の少し前だね。

カロリック説は熱力学が確立されたときに否定されたから1850年くらい。
ラヴォアジエって?
ラヴォアジエはフランス革命のときの化学者。

定量的な議論で現代的な化学への道を開いた人物でもある。
おお・・・。
ギロチン刑で処刑されているけどね。
えええ・・・!?何で???
徴税に関わったという理由で旧体制側の人間ということにされた。

ラヴォアジエが悪いことをしたということではない。
ひどい・・・。
ちなみに、数学者ラグランジュはラヴォアジエの死を悲しんだらしい。

ラグランジュはマリー・アントワネットの数学教師でもある。
ラヴォアジエはどうやってフロギストン説を否定したの?
ラヴォアジエは燃焼反応の前後で物質の重さを精密に測定した。

燃焼反応は酸化反応だから物質は重くなる。

よって、物質からフロギストンが抜けるという仮説は否定された。

ちなみに、ラヴォアジエは燃焼反応が物質に酸素が結合する反応であることも示した。
ああ・・・そうか。当時は重さを精密に測る機器はなかったんだね。
そう。そういう状況でラヴォアジエは定量的な議論をした。

このようにしてラヴォアジエは定量的で現代的な化学への道を開いた。
ラヴォアジエさんスゴイ!
ただし、ラヴォアジエの元素表にはカロリックや光が載ってる。
ラヴォアジエさーん!?
当時の技術で熱の本質を見極めることは難しかったみたい。

顕微鏡で観察しても分からない。

さすがにラヴォアジエでも無理。
じゃあ、カロリック説はどうやって否定されたんだろう?
エネルギー保存則が出てくる辺りだと思う。
最初にエネルギー保存則を提唱した人って誰だっけ?
ジュールが羽根車の実験で、力学的仕事が熱に変換することを示している。その辺り。

その後、カルノー、クラウジウス、ケルヴィンなどが熱力学を建設する。

そうしてエネルギー保存則が広く認められるようになってカロリック説は否定される。
なるほどね。カロリック説はエネルギー保存則に押されて否定されていくんだね。
ただし、エネルギー保存則が出る前からカロリック説を否定的に見る意見もあったらしい。

「 金属の切削で熱が多量に発生するからカロリック説はおかしいのでは?」 という意見。
たしかに、熱が物質であるとすると摩擦熱はどこから来たんだって話になるよね。
ただ、これだけでカロリック説を否定することは難しかったらしい。



参考文献

小山慶太 : 科学史年表,中央新書,2011.

次のことについて参考にしました。

○ ラヴォアジエの燃焼理論が1777年に提唱された(p77)

○ ラヴォアジエの元素表には熱素や光が載せられたいた。(p84)

○ ラグランジュはラヴォアジエの死を悲しんだ(p85)