럼퍼드의 대포 포신 깎기 실험

Rumford's cannon-boring experiment

대포 포신을 깎을 때 끝없이 나오던 열은, 쇳덩이 속에 숨어 있던 «열 물질» 이었을까요?

무슨 일이 일어났나

Smithsonian 도서관 기록에 따르면 럼퍼드는 대포 포신을 깎아 내는 동안 물이 데워지는 것을 지켜보았고, 나오는 열의 양이 기계의 마찰에만 달렸다는 것을 알아챘습니다.

시뮬레이터는 깎는 기계 대신 떨어지는 추가 물을 휘젓는 모형으로, 50 kg 추가 2 m 씩 25 번 떨어지면 24.5 kJ 의 일이 물 0.5 kg 을 11.7 K 데우고, 100 번이면 98.1 kJ · 46.9 K 로 일과 열이 함께 늘어납니다.

벤저민 톰프슨(럼퍼드 백작)의 원고 «마찰로 일어나는 열의 근원에 관한 연구» 는 1798 년 1 월 25 일 왕립학회에서 읽혔고, 그림이 든 35 쪽 원고는 «Philosophical Transactions» 에 실렸습니다(왕립학회 기록).

💡 생활 속 예시

  • 드릴로 나무나 쇠에 구멍을 뚫고 나면 드릴 끝과 부스러기가 뜨거워져 있으니, 바로 만지지 않습니다.
  • 자전거로 긴 내리막을 내려오며 브레이크를 오래 잡으면, 브레이크 패드와 바퀴 테가 마찰로 뜨거워집니다.

누가 왜 찾았나

미국에서 태어난 과학자 벤저민 톰프슨(Benjamin Thompson, 1753–1814), 곧 럼퍼드 백작은 마찰로 생기는 열이 어디서 오는지 알고 싶어 했습니다. Smithsonian 도서관 기록에 따르면 그는 바이에른에서 일하며 대포 포신을 깎는 물이 데워지는 것을 살폈고, 그 결과를 담은 원고 «마찰로 일어나는 열의 근원에 관한 연구» 는 1798 년 1 월 25 일 왕립학회에서 읽혔습니다(왕립학회 기록). 그는 왕립 연구소(Royal Institution)를 세운 사람이기도 합니다(Science Museum).

확인된 값

벤저민 톰프슨(럼퍼드 백작)의 원고 «마찰로 일어나는 열의 근원에 관한 연구» — 1797 년 (왕립학회 L&P/11/43)
1797 출처
왕립학회에서 이 원고를 읽은 날 — 1798 년 1 월 25 일
1798 출처
«Philosophical Transactions» 에 «An inquiry concerning the source of the heat which is excited by friction» 으로 실림
Philosophical Transactions 출처
벤저민 톰프슨 (1753–1814) — 미국 매사추세츠 워번 출생 과학자 · 자연철학자
1753 출처
왕립 연구소(Royal Institution)를 세운 사람
founder of the Royal Institution 출처
럼퍼드는 대포 포신을 깎는 동안 물이 데워지는 것을 지켜보았다 (Smithsonian 도서관)
heating of water while boring cannon 출처
나오는 열의 양은 기계의 마찰에만 달렸다
heat depends only on friction 출처
열을 «열소(caloric)» 로 설명하던 옛 생각을 무너뜨렸다
caloric theory overturned 출처
이 글은 열의 측정과 열이 역학적 에너지와 맞먹는다는 생각의 바탕이 되었다
foundation of heat–work equivalence 출처
럼퍼드: 미국 출생 · 영국으로 망명 · 바이에른에서 일함
born in America, employed in Bavaria 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 물리학 · 힘과 에너지 [12물리01-05]
  • 호주 v9 · AC9S8U05

출처

이어서 보기

같은 단원 · 에너지 전환

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