Он измерил объем полученной теплоты и обнаружил, что если ее вместить обратно в пушечный ствол, то металл расплавится. Так стало понятно, что пушка не могла изначально вмещать столько теплоты. Румфорд пришел к заключению, что содержание теплоты в объекте — это мера своего рода вибрации в нем, а вибрация эта в случае с пушкой была вызвана трением инструментом. Другими словами, он понял связь между тепловой энергией и физической концепцией «работы». Если вы трете палочку о палочку, то совершаете работу и выделяете тепло.
Позднее Румфорд провел еще один эксперимент: он взвешивал воду как в жидком виде, так и в виде льда и не выявил существенной разницы в весе. Согласно тепловой теории, лед содержит меньше теплоты, чем вода, и естественным выводом было то, что теплота, если она вообще существует, не имеет веса. Случись то несколько десятилетий назад, такая мысль была бы вполне возможной, но 25 годами ранее Лавуазье доказал, что невесомый флогистон был мифом, и казалось, что теплота тоже вот-вот исчезнет из учебников. Тем не менее прошло полвека, прежде чем в 1849 году Джеймс Джоуль (1818–1889) прочел перед Королевским обществом доклад об открытии «механического эквивалента тепла».
Последний гвоздь в крышку гроба тепловой теории был забит спустя несколько лет работой Джеймса Клерка Максвелла (1831–1879) и официальным принятием кинетической теории, которая до сих пор является краеугольным камнем физики. Эта теория заключается в том, что содержание в теле тепла равно сумме индивидуальных энергий движения (то есть кинетических энергий) составляющих его атомов и молекул.
Летучесть
Если сказать, что летучесть противоположна силе тяжести, то в буквальном смысле это будет правдой, но может ввести в заблуждение: летучесть нельзя приравнять к антигравитации. Очевидно, что все объекты притягиваются вниз, к Земле, хотя и в разной степени: перья «притягиваются» меньше молотков. В древности считалось разумным, что по степени притяжения объекта книзу (или, в более сложное постньютоновское время, по сопротивлению изменениям в состоянии движения) можно измерить силу притяжения, содержащуюся в этом объекте. Сила притяжения в этом случае была принципом, во многом схожим например с теплотой.
Но если объекты могут содержать в себе силу притяжения, они, конечно, могут содержать и противоположную силу — летучесть? Чем больше летучести содержится в объекте, тем легче он должен быть.
Этот вопрос к закату великой теории флогистона стал достаточно важным. Шталь, изобретатель теории флогистона, провел связь между горением и коррозией, которая доказывала, что в обоих случаях исходное вещество «теряло флогистон»; но, в то время как зола была легче исходного материала, ржавые металлы были тяжелее нержавых. Позднее ученые предположили, что какая-то часть флогистона обладала тяжестью (при потере флогистона вещество становилось легче), а какая-то — летучестью (потеря этой части утяжеляла вещество).