Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 2/2017 vyšlo
tiskem 17. 2. 2017. V elektronické verzi na webu od 10. 3. 2017. 

Téma: Elektrické přístroje – spínací, jisticí, ochranné a signalizační; Přístroje pro inteligentní sítě

Hlavní článek
Atypický návrh výkonového stejnosměrného zdroje se středofrekvenčním transformátorovým filtrem rušivého napětí

Aktuality

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Jak se bydlí v pasivních domech, řeknou jejich majitelé na veletrhu FOR PASIV Další ročník veletrhu FOR PASIV, který je zaměřený na projektování a výstavbu…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze představí zájemcům o studium moderní techniku i její historii Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá v pátek 20. ledna od 8.30 hodin první…

Loňská výroba Temelína by stačila k pokrytí téměř roční spotřeby českých domácností Přesně 12,1 terawatthodin elektřiny (TWh) loni vyrobila Jaderná elektrárna Temelín. Je to…

Osmý ročník Robosoutěže Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze ovládli studenti Gymnázia Zlín V pátek 16. prosince se v Zengerově posluchárně Fakulty elektrotechnické ČVUT na Karlově…

Více aktualit

Dějiny přírodních věd v českých zemích (44. část)

Flogistonová teorie

 
Již v Elektru č. 1/2010 jsme přiblížili teorii éteru, který předcházel objevu elektromagnetického pole. Podobně nepolapitelnou, nevažitelnou (a stejně mylnou) látkou jako éter v elektrotechnice byla v nauce o teple substance zvaná svého času flogiston.
 
V přiblížení myšlenky flogistonu se musíme poněkud odchýlit od úsilí badatelů českých zemí, protože zásadní vědecké objevy (ale i omyly, jakou flogistonová teorie je) se, ať už se nám to líbí, nebo ne, odehrávaly v zemích na západ od našich hranic s vyspělejší průmyslovou i vzdělanostní strukturou. Původní myšlenky se pak zprostředkovaně dostávaly i k badatelským kruhům českých zemí.
 

Nevažitelná substance

 
Flogiston hrál po dlouhá desetiletí až do konce 18. století významnou roli v nauce o teple. Je to označení pro hypotetickou substanci, která podle flogistonové teorie způsobuje hoření látek. Její stoupenci (například M. V. Lomonosov) byli přesvědčeni, že flogiston tvoří součást hořlavin a hořením se z ní uvolňuje. V době, kdy byl objeven vodík (1766, H. Cavendish) panoval mezi stoupenci flogistonové teorie názor, že právě to je hledaný flogiston. Správnou interpretaci a název „vodík“ (hydrogenium) poprvé použil francouzský chemik A. Lavoisier až o čtyřiadvacet let později.
 
Nyní víme, že hoření je jev právě opačný, tedy slučování jednodušších látek s kyslíkem. Flogistonová teorie je bývalá chemická teorie, kterou v roce 1667 publikoval Johann Joachim Becher. Později ji zpopularizoval Georg Ernst Stahl. Její podstatou byla substance flogiston způsobující hoření. Po jejím spálení měl zůstat nespalitelný zbytek: calx.
 
Výrazným pozitivem této teorie bylo později spojení oxidačních procesů při hoření a při metabolismu živých organismů. Přispěla také k rozvoji analytické chemie. Ale tím také předeslala svůj zánik. Přesnější metody později odhalily, že výsledný produkt hoření může vážit i více než původní látka.
 
Na konci 18. století pak francouzský badatel A. L. Lavoisirer vysvětlil podstatu hoření jako oxidaci a flogistonová teorie postupně upadala až zanikla. Přesto se flogiston udržel až do počátku 19. století, dokonce i poté, co byly provedeny přesvědčivé pokusy vyvracející jeho existenci.
 

Teplo – hoření

 
Teplo je skutečně jedním z dominantních jevů přírody – nejúčinnější, všudypřítomné, dokonce měřitelné. Je společným jmenovatelem mnoha vědních oborů – biologie, chemie, meteorologie, mechaniky, elektrotechniky …
 
Mnoho významných badatelů 18. století věnovalo teplu svou pozornost – Laplace, Joule, Young, Rumford … Zakladatelem, resp. novodobým formulátorem flogistonové teorie byla mnohostranná osobnost francouzského osvícenectví – lékař, fyzik a politik Jean Paul Marat (1743–1793). Na základě svých pokusů došel Marat k názoru, že zahřátá tělesa jsou těžší než chladná – o substanci flogistonu. Marat předložil světu svou flogistonovou teorii roku 1780 a dal svým závěrům téměř nevyvratitelnou podobu vědeckosti.
 
Maratův enormní zájem o fyziku však vrcholí někdy v letech 1774–76. Za tyto dva roky stačil napsat několik významných děl o fyzice, ale již v roce 1776 se intenzivně věnuje lékařské praxi.
 
Marat nebyl zdaleka prvním, kdo se snažil tajemství tepla – resp. tajemství hoření – odhalit. Byli to již Aristoteles, Roger Bacon, Kepler, Euler, Descartes, Newton, Galilei … Nikomu z nich se ale nepodařilo pravou podstatu tepla odhalit. Pojem tepla byl stále spekulativní a neurčitý. Je to přírodní stav tělesa, nebo se tak esotericky projevuje jeden ze základních živlů přírody – oheň?
 
Nejdéle se pro svou spekulativní pravděpodobnost udržela teorie flogistonu – nevažitelné substance schopné se přelévat z jednoho tělesa do druhého, a tím měnit skupenství látek: led + flogiston = voda, voda + flogiston = vodní pára.
 
Když Rumford svými pokusy kolem roku 1781 dokázal, že se Marat mýlil a že se hmotnost těles při zahřívání vůbec nemění, závěr byl jednoduchý – jestliže flogiston v přírodě existuje a má vliv na skupenství látek, pak je to látka bez hmotnosti. Přesto Rumford pochyboval. Při svých pokusech s vývinem tepla při vrtání dělových hlavní vrtákem zjistil rozpor – z jednoho kusu železa zhotovené dělo poskytovalo flogistonu stejně místa jako drobné kovové třísky. Rumford však dostatečný závěr o neexistenci flogistonu neučinil.
 
Myšlenka, že zahřívání tělesa je spojeno s přidáváním nějaké další látky zaplňující prostor mezi částicemi tělesa (opět onen známý „horror vacui“) nacházela „potvrzení“ v každodenním životě. Například: provazochodec v cirkuse klouže po laně a lano se třením zahřívá – nohy tlakem vymačkávají z mezer mezi atomy flogiston jako vodu z mokrého hadru. Pohodlné a názorné vysvětlení!
 
Teprve A. de Lavoisier (1743–1794) a P. S. Laplace (1749–1827) začali pokládat teplo za výsledek pohybu molekul a nazývali ho „živou silou (vis viva)“.
 
Lavoisier už v roce 1770 dokázal, že pro hoření není potřeba flogiston, ale „jiná substance získaná z atmosférického vzduchu“. Za dva roky dva jiní chemici – Angličan Priestley a Švéd Scheele téměř současně onu „substanci“ objevili – kyslík!
 
V Traktátě o teple z roku 1777 – tři roky před Maratovou flogistonovou teorií (!) – předložili Lavoisier a Laplace kvantitativní definici tepla jako součet součinů hmotností všech molekul tělesa druhou mocninou jejich rychlostí. Představují kalorimetr – přístroj pro určení stupně zahřívání a na základě pokusů objevují na svou dobu velmi přesnou metodu měření lineárního koeficientu roztažnosti tuhých těles při zahřívání. Zde je jasná souvislost mezi teplem a teplotou – tyto dva pojmy se dosud vůbec nerozlišovaly.
 
Myšlenka jakési chemické energie, kterou Lavoisier a Laplace svými objevy předznamenali, a že organismus spaluje potravu v kyslíku a získává tak teplo nezbytné pro život, byla na svou dobu až příliš revoluční. A to přesto, že ji badatel Crowford roku 1779 svými pokusy na morčatech opakovaně dokázal.
 
Jak to, že se všichni tři francouzští badatelé nedomluvili, přestože žili a působili ve stejné době (Marat a Lavoisier byli dokonce stejně staří)? Příčinou je zřejmě politika: Marat, přesvědčený Jakobín a bouřlivý revolucionář, byl za revoluce zavražděn, Lavoisier, opatrný vědec a badatel, byl v revoluci coby její odpůrce popraven. Pouze Pierre S. Laplace, člen akademií věd celé Evropy, ale též původně rolnický synek, pozdější markýz, pair Francie a ministr vnitra, mohl rozvinout své vědecké schopnosti naplno. Ale politika, to už je opravdu jiná povídka.
jk; pokračování
 
Obr. 1. Jean-Paul Marat (24. května 1743 Boudry – 13. července 1793 Paříž), francouzský politik, lékař a publicista. Předseda francouzských revolucionářů-Jakobínů.
Obr. 2. Antoine Laurent Lavoisier (26. srpna 1743, Paříž – 8. května 1794, Paříž), francouzský chemik, ekonom a právník. Je zakladatelem kalorimetrie, termochemie a často se označuje za otce moderní chemie.
Obr. 3. Pierre Simon de Laplace (23. března 1749 – 5. března 1827), francouzský matematik, fyzik, astronom a politik; člen Francouzské akademie věd, královské společnosti v Londýně a Komise pro míry a váhy