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Harvard Case Histories in Experimental Science I - Lettura (23v)

1. Titolo: Harvard Case Histories in Experimental Science: Un Sommario

Didascalia:

Una raccolta di storie di esperimenti scientifici progettata per aiutare i lettori a comprendere lo sviluppo della scienza e la sua relazione con altre discipline.

Sommario:

Le "Harvard Case Histories in Experimental Science" sono state create per aiutare i lettori a comprendere lo sviluppo della scienza e la sua relazione con altre discipline, in particolare per studenti delle discipline umanistiche e sociali. „These volumes of the HARVARD CASE HISTORIES IN EXPERIMENTAL SCIENCE are de signed to help the general reader relate devel opments in the natural sciences to those in the other fields of human activity.“ L'obiettivo è fornire una comprensione dei metodi scientifici e della crescita della ricerca come attività sociale, poiché l'esperienza mostra che gli scienziati hanno un punto di vista specifico che i non addetti ai lavori faticano a comprendere. „Experience shows that a man who has been a successful investigator in any field of experimental science approaches a problem in pure or applied science, even in an area in which he is quite ignorant, with a special point of view.“

La serie mira a fornire una "sensazione" delle "tattiche e strategie della scienza", consentendo ai lettori di comprendere meglio la scienza moderna e la tecnologia. „These narrative his tories of great experiments help fill this gap by supplying what Dr. Conant describes as the "feel" for "the tactics and strategy of science/'“ I casi presentati illustrano come i nuovi concetti derivano da osservazioni ed esperimenti, e come le vecchie teorie vengono sostituite da nuove. “The cases presented in this series illustrate some of the many ways in which the new ideas (concepts) have arisen from observation and experiment and the consequences they have entailed.“ L'interazione tra matematica e sperimentazione è stata fondamentale per lo sviluppo della fisica e della chimica, spostando l'attenzione dalla mera invenzione alla curiosità scientifica. „The interaction of these two streams of human activity was largely respon sible for the development of physics and chemistry; the focus of atten tion was shifted from an immediate task of improving a machine or a process to a curiosity about the phenomena in question.“

2. Sommario: L'Avanzamento della Scienza e il Progresso delle Arti Pratiche

Didascalia:

Questo testo esplora la complessa relazione tra l'avanzamento della scienza e il progresso delle arti pratiche, analizzando come i concetti scientifici si siano evoluti nel tempo e come abbiano influenzato lo sviluppo industriale.

Sommario:

Il testo esamina l'interazione tra scienza e arti pratiche, sottolineando come l'avanzamento della scienza influenzi direttamente il progresso delle arti pratiche. Si evidenzia che, nonostante l'importanza dei concetti scientifici, come „pressure, acceleration, mass, temperature, atom“, la loro influenza diretta sulle arti pratiche è stata spesso limitata per secoli. Si fa riferimento a un periodo storico in cui „the advances in the practical arts of mining, metal making, agriculture, food processing, and medicine in the eighteenth and early nineteenth centuries were made without any very direct benefit of science“.

Il testo analizza l'evoluzione del metodo scientifico, passando da un approccio empirico, definito come „pure empiricism, there being no wide generalization to guide the inventor“, a un approccio più teorico e sistematico. Si sottolinea come, nel XX secolo, la scienza abbia profondamente influenzato l'industria, riducendo il grado di empirismo e aumentando la componente teorica. „Even when no practical aim is involved, the practical methods of a science may contain many recipes and rules that have no relation to theory; in other words, there is some empiricism in almost all scientific procedures even now“.

Infine, si introduce il concetto di ricerca applicata, definita come „research directed to the end of reducing the degree of empiricism or increasing the theoretical component in a practical art“, e si sottolinea come la scienza moderna sia un intreccio di concetti e schemi concettuali interconnessi. „Modern science is a fabric the texture of which is composed of many interrelated concepts and conceptual schemes“.

3. Titolo: La Costruzione e l'Uso della Pompa Pneumatica di Boyle

Didascalia:

Un'analisi dettagliata della pompa pneumatica di Boyle, il suo sviluppo, le sue applicazioni e il suo impatto sulla scienza del XVII secolo.

Sommario:

Il testo descrive l'evoluzione della pompa pneumatica di Boyle, un'innovazione cruciale per gli esperimenti in vuoto. "Boyle's improved pump made possible the exploration of a wide field of study; it was for his day the equivalent of the x-ray tubes of the late nineteenth century, the cyclotron of the twentieth century and per haps even the experimental 'piles' that since 1945 have produced radioactive isotopes as a consequence of the release of 'atomic' energy." (260). La prima versione, con la sua apertura superiore, rappresentò un significativo miglioramento rispetto alla pompa di von Guericke. Successivamente, furono sviluppati modelli più avanzati, come quello progettato da Denis Papin, che permetteva l'evacuazione di recipienti più grandi e l'esecuzione di esperimenti più ambiziosi. “The second model of Boyle's engine (Fig. 7) allowed various types of receivers to be evacuated, such as those shown in Fig. 8." (306). L'uso di questi strumenti ha permesso a Boyle e ai suoi contemporanei di testare ipotesi, come quella del "mare d'aria" di Torricelli, e di esplorare nuovi campi di studio. “Boyle saw the importance of having a more convenient method of removing the air from a glass globe in which various pieces of apparatus could be placed." (255). Il testo sottolinea come l'innovazione tecnologica, come la pompa pneumatica, sia fondamentale per il progresso scientifico, paragonandola a scoperte successive come i raggi X e i ciclotroni.

4. Titolo: La Macchina di Boyle e l'Esperimento del Vuoto

Didascalia:

Analisi del XVII esperimento di Boyle, incentrato sulla costruzione di una pompa ad aria per testare le conseguenze di nuovi concetti sulla pressione atmosferica.

Sommario:

Il testo descrive l'esperimento del XVII di Boyle, volto a verificare l'ipotesi che l'assenza di aria in un recipiente determinerebbe la discesa del mercurio in un tubo collegato. Boyle, basandosi sulle idee di Torricelli e Pascal, ipotizzò che la pressione dell'aria fosse responsabile dell'altezza del mercurio e che, rimuovendo l'aria, il mercurio sarebbe sceso. „Quando il recipiente è quasi vuoto, alcuni dei più sottili elementi dell'aria esterna possono, attraverso la pressione dell'atmosfera, essere forzati attraverso il corpo stesso del diachylon nel ricevitore“, evidenziando le difficoltà incontrate nel creare un vuoto perfetto. L'esperimento, eseguito con una pompa ad aria migliorata, permise di osservare la discesa del mercurio e confermare l'ipotesi iniziale, sebbene con alcune difficoltà dovute alla presenza di aria residua. „Per questo motivo, quando il mercurio nel tubo è stato tirato giù, e con l'ammissione di aria esterna, è stato spinto di nuovo alla sua altezza precedente, è stato spinto in alto quasi alla sua altezza originale“, dimostrando l'effetto della pressione esterna. L'esperimento, ripetuto in presenza di figure scientifiche di spicco, ha contribuito alla comprensione dei metodi della scienza moderna.

5. Definizione e Delimitazione di un Blocco di Testo Omogeneo

Didascalia:

Il testo analizza le teorie sulla luce e il vuoto, confrontando le posizioni dei Plenisti e dei Vacuisti e le loro implicazioni sperimentali.

Sommario:

Il testo presenta una discussione sulla natura della luce e del vuoto, esaminando le teorie dei Plenisti e dei Vacuisti. I Plenisti, come evidenziato dalla frase „se l'acqua viene fuori, il mezzo circostante deve essere spostato, e può essere spostato solo se c'è un posto dove andare“, credevano che lo spazio fosse pieno e che la luce richiedesse un mezzo per propagarsi. I Vacuisti, al contrario, sostenevano che il vuoto fosse possibile, come suggerito da „se i spazi che i Vacuisti vorrebbero essere vuoti, perché sono manifestamente privi di aria e di corpi più grossolani“. Il testo esplora anche l'importanza degli esperimenti, come l'esperimento di Torricelli, e le difficoltà nel misurare con precisione, come dimostrato dalla frase „se in tentativo dell'esperimento qui o altrove, usi le misure inglesi che matematici e commercianti sono qui soliti impiegare, sarai propenso a sospettare che coloro che hanno scritto dell'esperimento abbiano sbagliato“. Il testo si conclude con una riflessione sulla natura metafisica della questione e sulla necessità di ulteriori indagini sperimentali.

6. Definizione e Delimitazione di un Blocco di Testo

Didòscalo

Analisi di un testo che descrive esperimenti e osservazioni riguardanti l'aria, il vuoto e la misurazione dell'altezza di una colonna di mercurio.

Sommario

Il testo presenta una serie di esperimenti volti a comprendere il comportamento dell'aria e del mercurio in condizioni di vuoto. Inizialmente, si osservano gli effetti del riscaldamento e del raffreddamento sulla colonna di mercurio in un tubo di Torricelli, influenzata dalla presenza di aria sovrastante („To the extent that there is air in the space above the mercury in the Torricellian tube, warming and cooling this space will affect the height of the column“). Successivamente, si analizzano i tentativi di eliminare l'aria dal tubo, evidenziando la presenza di bolle residue („we found that yet there remained store of inconspicuous bubbles“). Si discute anche della difficoltà di ottenere un vuoto perfetto e delle possibili soluzioni per minimizzare l'ingresso di aria („we can at present suggest, upon our own trials, no better than these“). Il testo descrive poi un esperimento in cui si cerca di determinare se l'aria sia il mezzo principale per la trasmissione del suono, e si analizzano i risultati ottenuti con un'apparecchiatura sperimentale specifica („we could plainly hear the noise made by the balance“). Infine, si esplora la possibilità che esista una materia più sottile dell'aria, e si descrivono i tentativi per rivelarla, con l'utilizzo di una serie di strumenti e tecniche sperimentali („we thought it would not be improper to try a differing, and, in some regards, a better way to prosecute an attempt“).

7. Definizione e delimitazione di un blocco di testo omogeneo

Didascalia: Analisi sperimentale della relazione tra pressione e volume dell'aria

Il testo presenta un'analisi dettagliata degli esperimenti di Boyle sulla relazione tra pressione e volume dell'aria, con particolare attenzione alla sua ipotesi del „funiculus“ e alla sua verifica sperimentale.

Sommario:

Il testo inizia descrivendo l'apparato sperimentale utilizzato da Boyle, che consisteva in un tubo a J riempito di mercurio, con una gamba sigillata e l'altra aperta (Boyle, 668). Boyle ha poi versato il mercurio nell'estremità aperta fino a raggiungere una differenza di livello di 29 pollici (Boyle, 670). Questo ha permesso di misurare la pressione dell'aria compressa nella gamba sigillata e di osservare come essa si riduceva quando il volume dell'aria veniva compresso (Boyle, 674).

Boyle ha poi concluso che la pressione dell'aria aumenta proporzionalmente al suo volume, e che questa relazione può essere utilizzata per spiegare la compressione dell'aria e la sua capacità di resistere al peso di un cilindro di mercurio (Boyle, 681).

Successivamente, il testo descrive come Boyle ha utilizzato la sua ipotesi del „funiculus“ per spiegare l'altezza della colonna di mercurio nell'esperimento di Torricelli, e come ha poi dimostrato che questa ipotesi non è necessaria per spiegare i risultati sperimentali (Boyle, 689).

Infine, il testo presenta una descrizione dettagliata dei metodi utilizzati da Boyle per misurare il volume dell'aria compressa e la sua relazione con la pressione (Boyle, 694).

8. Sommario del Blocco di Testo: Scienza, Arti Pratiche e Pneumatica

Didascalia:

Il testo esplora l'evoluzione storica della pneumatica, evidenziando il rapporto tra scienza e arti pratiche, e come la conoscenza scientifica si sia progressivamente integrata nelle applicazioni industriali e commerciali.

Sommario:

Il testo esamina l'interazione tra scienza e arti pratiche, con particolare attenzione alla pneumatica e al suo sviluppo storico. “La storia della fisica e della chimica può essere tracciata attraverso le due tradizioni rappresentate da Pascal e Boyle“== (787). Il testo sottolinea come l'interesse scientifico per la pneumatica sia spesso nato da problemi pratici, come l'estrazione dell'acqua con pompe, „Galileo, nel suo Dialoghi sopra due nuove scienze, pubblicato nel 1638, colloca nel registro scientifico per la prima volta quello che doveva essere un fatto ben noto a coloro che costruivano e operavano pompe, vale a dire che l'acqua non può salire in una pompa a pistoni al di sopra di circa 34 piedi“ (791). Tuttavia, l'applicazione diretta delle scoperte scientifiche alle arti pratiche è stata spesso limitata, „non c'è evidenza, infatti, che 'alcuno dei lavori di Boyle avesse conseguenze pratiche immediate“ (801). Il testo evidenzia anche come l'innovazione scientifica, come quella di Galileo, abbia portato a sviluppi successivi, „sebbene Galileo stesso non abbia dato alcun contributo alla soluzione del problema scientifico del rapporto tra la limitazione di una pompa per l'acqua e altri fenomeni, lo ha fatto il suo allievo Torricelli“ (799). La connessione tra scienza e tecnologia è stata più stretta nel XIX secolo, con lo sviluppo di nuove pompe e procedure chimiche, „è stato solo nella seconda metà del XIX secolo che le distillazioni a pressioni di un pollice di mercurio sono diventate una pratica comune“ (807). Infine, il testo sottolinea come l'integrazione tra scienza e arti pratiche sia diventata cruciale solo nel XX secolo, „e solo nel ventesimo secolo le due attività scienza e le arti pratiche sono diventate intimamente associate in quasi ogni attività industriale“ (823). L'importanza del lavoro di Papin, collaboratore di Boyle, è sottolineata dalla sua invenzione della pentola a pressione, „Denis Papin (1647-1712) era il collaboratore di Boyle nel suo lavoro successivo in pneumatica“ (810).

9. La Teoria del Flogistone: Un'Analisi Dettagliata

Didascalia:

Esplorazione del contesto storico e scientifico della teoria del flogistone, con particolare attenzione alla sua accettazione diffusa e alle successive sfide poste dalle nuove scoperte chimiche.

Sommario:

Il testo analizza la teoria del flogistone, un concetto ampiamente accettato nel XVIII secolo, che spiegava la combustione e la metallurgia. La teoria, che ipotizzava l'esistenza di una sostanza chiamata „flogistone“ rilasciata durante la combustione, fu sostenuta da figure di spicco come Joseph Priestley, che la difese fino alla sua morte. Tuttavia, la scoperta di Lavoisier e dei suoi collaboratori, che portò a una rivoluzione nella chimica, mise in discussione la validità della teoria del flogistone. Il testo esamina le implicazioni di questa rivoluzione, evidenziando come Lavoisier e Priestley, nonostante le loro differenze, si trovarono ad affrontare una sfida comune: quella di superare una teoria scientifica consolidata. L'analisi include anche un esame dettagliato delle metodologie sperimentali utilizzate, come il test „nitrous air“ di Priestley, e delle loro interpretazioni, che portarono a una comprensione più accurata dei processi chimici. Infine, il testo esplora il contesto storico e scientifico che ha portato alla scoperta dell'ossigeno e alla sua accettazione come elemento fondamentale, segnando la fine della teoria del flogistone e l'inizio di una nuova era nella chimica.

Livello 3:

10. Analisi di un Blocco di Testo sulla Riduzione del Mercurio Calcinato

Didascalia:

Esame sperimentale della riduzione del mercurio calcinato, con particolare attenzione alla determinazione della natura dell'aria rilasciata e alla sua relazione con la teoria del flogisto.

Sommario:

Il testo descrive un esperimento volto a ridurre il mercurio calcinato per se, inizialmente con l'aggiunta di carbone e successivamente senza, per determinare la natura dell'aria rilasciata. L'esperimento, come descritto in (1075), utilizza un retorto di vetro e un forno per riscaldare il mercurio calcinato, generando un'aria che viene poi testata per le sue proprietà chimiche. I risultati iniziali indicano che l'aria rilasciata ha caratteristiche simili all'aria fissa, suggerendo che il mercurio calcinato per se potrebbe essere incluso nella categoria dei metalli calcinati (1085). Tuttavia, ulteriori analisi rivelano che l'aria rilasciata senza l'aggiunta di carbone è diversa, più respirabile e combustibile, indicando una purezza superiore rispetto all'aria ordinaria (1098). Questo porta a conclusioni sulla natura dell'aria che combina con i metalli durante la calcinazione e suggerisce una possibile connessione tra l'aria fissa e il carbone (1099). L'analisi del peso del mercurio recuperato e dell'aria rilasciata, come descritto in (1122), evidenzia l'importanza del ragionamento quantitativo nell'approccio di Lavoisier, anche se con limitazioni dovute alla precisione delle misurazioni (1125). Il testo conclude con una riflessione sulla necessità di ulteriori indagini per comprendere appieno la natura dell'aria rilasciata e la sua relazione con la teoria del flogisto (1106).

11. Definizione e delimitazione di un blocco di testo omogeneo

Didascalia:

Analisi del percorso che ha portato alla scoperta dell'ossigeno da parte di Priestley, con particolare attenzione all'interpretazione errata delle sue prime sperimentazioni e all'evoluzione del suo pensiero.

Sommario:

Il testo esamina il percorso di Priestley verso la scoperta dell'ossigeno, evidenziando come inizialmente interpretò erroneamente i suoi esperimenti, identificando il gas prodotto come „phlogisticated nitrous air“. „As in the seventeenth century, investigators did not feel under any special obligation to refer to the work of others“ e „Investigators are today very scrupulous in referring to published work and even verbal communications“ sottolineano il cambiamento nel modo in cui i ricercatori si riferivano al lavoro altrui. Lavoisier, a sua volta, si basò su queste osservazioni per formulare la sua teoria sulla composizione dell'atmosfera, riconoscendo l'importanza della combinazione di acqua e alcol per formare il brandy. „It appears that our atmosphere is composed of a mixture of substances capable of retaining the gaseous state at common temperatures“ evidenzia la sua comprensione della natura dell'atmosfera. Il testo analizza anche l'importanza di Priestley nell'aver sottolineato il ruolo del caso nelle scoperte scientifiche, „more is owing to what we call chance, that is, philosophically speaking, to the observation of events arising from unknown causes, than to any proper design, or pre-conceived theory“, e come le sue osservazioni, sebbene inizialmente errate, abbiano contribuito all'evoluzione della chimica. Infine, il testo sottolinea come la scoperta dell'ossigeno sia stata cruciale per la caduta della teoria del flogisto, „the discovery of oxygen was the central event in the overthrow of the phlogiston theory“.

Struttura:

  1. Introduzione: Descrizione del contesto storico e del metodo di Priestley.
  2. Esperimenti iniziali: Analisi delle prime sperimentazioni di Priestley con l'ossido di mercurio e l'interpretazione errata dei risultati.
  3. Confronto con Lavoisier: Esame del ruolo di Lavoisier nella conferma delle scoperte di Priestley e nella formulazione della teoria sulla composizione dell'atmosfera.
  4. Considerazioni generali: Riflessioni sull'importanza del caso, della purezza dei materiali e della corretta interpretazione dei risultati sperimentali.
  5. Conclusione: Sintesi dei punti chiave e sottolineatura del ruolo cruciale della scoperta dell'ossigeno nella rivoluzione chimica.

12. Sviluppo e Calibrazione dei Termometri

Didàscala:

Dagli esperimenti di Galileo a quelli di Renaldini, un'analisi dello sviluppo dei termometri, con particolare attenzione alla calibrazione e alla definizione dei punti fissi.

Sommario:

Il testo descrive l'evoluzione dei termometri, a partire dagli esperimenti di Galileo, che utilizzava l'aria come sostanza termometrica e introduceva una scala graduata „a piacere“ (frase 1617). Successivamente, Sanctorius applicò il barothermoscopio di Galileo per lo studio di febbri (frase 1622), mentre Jean Key utilizzò l'espansione di un liquido per misurare la temperatura (frase 1625). Il Granduca Ferdinando II di Toscana sviluppò un termoscopio con bolle di vetro sospese in alcol (frase 1629), e l'Accademia del Cimento produsse dispositivi per misurare la temperatura (frase 1631).

Successivamente, si passa alla definizione di punti fissi per la calibrazione, con Roemer che propose un sistema sexagesimale (frase 1657) e Fahrenheit che sviluppò un sistema con valori fissi per il punto di fusione del ghiaccio e del vapore (frase 1660). Elvius, Linnaeus e Christian di Lyons suggerirono indipendentemente un sistema centigrado (frase 1664), e Anders Celsius utilizzò un sistema centesimale invertito (frase 1667). Infine, si introduce l'importanza di definire standard per la misurazione della temperatura, come il termometro a idrogeno costante (frase 1671) e la scala internazionale delle temperature (frase 1672).

13. Analisi del Blocco di Frasi sull'Ipotesi del Peso e della Capacità Termica

Didaskalia

Il testo esamina l'evoluzione delle ipotesi sul calore e sulla temperatura, partendo dall'ipotesi del peso fino alla definizione della capacità termica, con particolare attenzione agli esperimenti di Fahrenheit e Martine.

Sommario

Il testo presenta l'ipotesi iniziale che la quantità di calore necessaria per riscaldare una sostanza fosse proporzionale alla sua massa, come suggerito dall'ipotesi del peso: „se questa ipotesi fosse corretta, la quantità di calore necessaria per riscaldare i Ib di mercurio attraverso, diciamo, un grado Fahrenheit sarebbe la stessa necessaria per i Ib di acqua“ (1734). Black successivamente dimostrò che questa ipotesi non era valida (1735). Viene introdotta la notazione per esprimere la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di un corpo (1737-1739). Si discute l'ipotesi alternativa che la quantità di calore necessaria per produrre lo stesso cambiamento di temperatura in corpi di uguale volume fosse proporzionale alla loro densità (1741). Vengono presentati gli esperimenti di Fahrenheit e Martine, che dimostrarono che il mercurio, nonostante la sua densità, si riscaldava più velocemente dell'acqua (1747-1751). Questo portò alla definizione di „capacità per il calore“ (1769), che si rivelò dipendente dalla sostanza stessa (1782). Si sottolinea l'importanza degli esperimenti per determinare la capacità termica (1808) e l'introduzione di unità di misura come la British thermal unit (1838-1841).

14. Analisi del Processo di Fusione dell'Acqua: Un'Indagine Storica e Termodinamica

Didascalia:

Un'analisi critica delle opinioni storiche sulla fusione dell'acqua, con particolare attenzione al ruolo del calore e alla sua misurazione attraverso i termometri.

Sommario:

Il testo esamina le opinioni storiche sulla fusione dell'acqua, concentrandosi sulla necessità di supporre che l'acqua sia un'eccezione, con la convinzione che la sua liquidità sia un effetto del calore e che il congelamento dipenda dall'introduzione di materia estranea (frase 1855). Il testo critica le opinioni di Musschenbroeck, evidenziando come le sue argomentazioni non siano valide e come le sue affermazioni siano basate su fatti non verificati con termometri (frase 1857, 1861). Il testo sottolinea come la tendenza a immaginare l'acqua come naturalmente liquida sia dovuta all'abitudine di osservarla più spesso in questo stato che in quello solido (frase 1865). Il testo introduce l'idea che il passaggio da solido a liquido avviene solo quando la temperatura è aumentata a un certo valore, e che il ritorno allo stato solido avviene quando la temperatura diminuisce (frase 1866, 1868). Viene poi esaminato il concetto di „punto di fusione“ o „punto di congelamento“ (frase 1875), e si discute come la liquefazione sia prodotta dal calore in un modo diverso da quello comunemente immaginato (frase 1879). Il testo introduce la teoria di Black, che sostiene che la liquefazione è prodotta da una grande quantità di calore che entra nell'acqua senza farla apparentemente scaldare (frase 1885, 1886). Viene inoltre spiegato come il processo di fusione richieda un tempo lungo, al fine di evitare conseguenze disastrose (frase 1893, 1896). Infine, il testo suggerisce che il contatto con il ghiaccio provoca una rapida perdita di calore, indicando un processo di fusione che assorbe calore (frase 1900).

15. Analisi del Blocco di Frasi sulla Fusione del Ghiaccio e l'Evaporazione dell'Acqua

Didascalia

Il testo descrive gli esperimenti di Black sulla fusione del ghiaccio e sull'evaporazione dell'acqua, evidenziando la scoperta del concetto di calore latente e le sue implicazioni.

Sommario

Il blocco di frasi presenta gli esperimenti di Black sulla fusione del ghiaccio e sull'evaporazione dell'acqua, con l'obiettivo di comprendere il calore latente. Inizialmente, Black utilizza un metodo di miscele per determinare il calore assorbito dal ghiaccio durante la fusione, come evidenziato dalla frase: „The ice was all melted in a few seconds and produced a mixture, the temperature of which was 53 F.“. Successivamente, estende le sue osservazioni all'evaporazione dell'acqua, notando che „the water is gradually warmed, and at last attains that temperature which it cannot pass without assuming the form o vapor“. Questi esperimenti portano alla scoperta del calore latente, definito come „the quantity of heat required to vaporize unit weight of a liquid without any change of temperature“, e alla sua quantificazione, con un valore moderno di 970 Btu/lb. Infine, Black sottolinea l'importanza di considerare il calore latente nelle equazioni termodinamiche, come dimostrato dalla frase: „Indeed, it is only by assuming the validity of the principle in this extended form that one is able to calculate heats of fusion from experiments made either by the method of mixtures or by the method of constant heat supply.“.

Titolo: Temperatura e Calore 151

Didascalia:

Esplorazione delle teorie sulla natura del calore, dalle prime ipotesi di Verulam alle successive elaborazioni di Boyle, Boerhaave e Cleghorn, con un'analisi critica delle loro implicazioni e limitazioni.

Sommario:

Il testo esamina le prime teorie sulla natura del calore, a partire da Lord Verulam, che lo associava al movimento, fino alle successive ipotesi che lo consideravano una sostanza sottile e penetrante. „Lord Verulam's attempt may be seen in his treatise De forma Cahdi [1620]“, il cui approccio si concentrava sulla produzione del calore attraverso la percussione, la frizione e la collisione. Successivamente, Robert Boyle e Dr. Boerhaave tentarono di approfondire l'argomento, ma la conoscenza dell'epoca non permetteva di proporre una teoria completa e confidenziale. „But our knowledge of heat is not brought to that state of perfection that might enable us to propose with confidence a theory of heat or to assign an immediate cause for it“.

Il testo analizza le teorie di Cleghorn, che ipotizzò un'attrazione tra la materia del calore e la materia ordinaria, e le critiche mosse a queste teorie, come l'impossibilità di osservare il calore in uno stato separato. „I also see many cases in which intense heat is produced in this way, but where I am certain that the internal tremor is incomparably less than in other cases of percussion, similar in all other respects“.

Infine, il testo introduce il concetto di „calorico“ e le sue proprietà, come l'elasticità, l'attrazione per la materia ordinaria e l'indistruttibilità, evidenziando le difficoltà nel conciliare queste ipotesi con le osservazioni sperimentali. „It would, however, be unpardonable to pass without notice some of the most ingenious attempts which have had a certain currency among the philosophical chemists“.

Titolo: Temperatura e Calore: Un'Indagine sulla Peso Acquisito

Didascalia:

Esame dei risultati di un esperimento che mira a determinare il peso acquisito dai corpi riscaldati, con particolare attenzione alla misurazione del peso dell'acqua e dell'alcol.

Sommario:

L'indagine inizia con la premessa che „i vari esperimenti che sono stati fatti per determinare la questione, così a lungo agitata, relativa al peso che è stato supposto essere guadagnato, o perso, dai corpi sul loro riscaldamento, sono di natura molto delicata“. L'autore, Benjamin Thompson (Conte di Rumford), descrive i suoi sforzi per evitare errori, „per evitare errori che una conoscenza delle varie fonti di essi, e un desiderio sincero di determinare un fatto che concepiva fosse di importanza da conoscere, avrebbe potuto ispirare“. Tuttavia, nonostante questi sforzi, „tutti i miei studi tendevano a convincermi sempre più che un corpo non acquisisce peso aggiuntivo quando viene riscaldato“.

Successivamente, l'autore descrive un esperimento in cui confronta il peso di due bottiglie, una contenente acqua e l'altra alcol, „per rimuovere, per quanto possibile, ogni fonte di errore e inganno“. L'esperimento coinvolge il raffreddamento delle bottiglie in una stanza fredda e la misurazione delle loro variazioni di peso, con il risultato che „la bottiglia A preponderava sensibilmente“. L'autore continua a ripetere l'esperimento, con variazioni e miglioramenti, per garantire l'accuratezza dei risultati, „perché era di importanza assoluta da accertare l'accuratezza del mio bilancia“.

Infine, l'autore conclude che „se il calore è in effetti una sostanza, o materia un fluido sui generis, come è stato supposto, deve essere qualcosa di così infinitamente raro, anche nel suo stato più condensato, da eludere tutti i nostri tentativi di scoprirne il peso“. L'autore conclude che „tutti i tentativi di scoprire qualsiasi effetto del calore sui pesi apparenti dei corpi saranno infruttuosi“.

18. Analisi del Metodo di Misura del Calore in Esperimenti di Lavoisier

Descrizione: Il testo analizza un esperimento di Lavoisier volto a determinare se il calore prodotto durante la lavorazione dei metalli derivasse dai trucioli metallici o dal metallo stesso.

Sommario

Il testo descrive l'esperimento di Lavoisier, che mirava a determinare l'origine del calore prodotto durante la lavorazione dei metalli, come il boring di cannoni. L'esperimento si concentrava sulla misurazione del calore prodotto e sulla determinazione delle proprietà termiche dei trucioli metallici rispetto al metallo in blocco. „In order that the Society may have clear and distinct ideas of the speculations and reasonings to which these appearances gave rise in my mind,“ l'esperimento mirava a chiarire le speculazioni sull'origine del calore. L'esperimento confrontava il calore prodotto dalla separazione dei trucioli dal metallo in blocco con il calore prodotto dalla lavorazione del metallo stesso, utilizzando il metodo dei miscelamenti per misurare il calore. „But no such change had taken place; for I found, upon taking equal weights of these chips and of thin slips separated from the same block of metal,“ i risultati iniziali suggerivano che i trucioli e le sottili lamine di metallo avessero proprietà termiche simili. L'esperimento mirava a determinare se la differenza di calore fosse sufficiente a spiegare il calore prodotto durante il boring, e se la variazione delle proprietà termiche dei trucioli rispetto al metallo in blocco fosse sufficiente a spiegare il calore prodotto. „If so, asserts Rumford, it follows from the [modern] caloric theory that the specific heat of the chips should be different from that of the metal in bulk,“ i risultati suggerivano che la teoria del calore dovesse essere rivista. L'esperimento utilizzava un metodo di miscelazione per confrontare il calore prodotto dai trucioli e dal metallo in blocco, e per determinare se le loro proprietà termiche fossero diverse. „To find the specific heat of the cannon metal, Rumford here has made use of the technique in calorimetry known as the method of TEMPERATURE AND HEAT,“ l'esperimento si basava su tecniche di calorimetria per misurare il calore prodotto. L'esperimento confrontava i risultati ottenuti con i trucioli e con il metallo in blocco, e mirava a determinare se la differenza di calore fosse sufficiente a spiegare il calore prodotto durante il boring. „As these experiments [on the specific heats of the abraded and bulk metal] are important, it may perhaps be agreeable to the Society to be made acquainted with them in their details,“ i risultati ottenuti con i trucioli e con il metallo in blocco sono stati presentati alla società per una valutazione più approfondita.

19. Esperimenti sulla generazione del calore: un'analisi

Didascalia:

Un'indagine sperimentale sulla generazione del calore attraverso la frizione, con un'analisi dei risultati e delle implicazioni teoriche.

Sommario:

Il testo descrive una serie di esperimenti volti a quantificare la relazione tra fenomeni fisici, come la frizione e la generazione di calore. „The significance of such experiments is that they represent attempts to find quantitative relations between phenomena that later were to be more clearly recognized as representing conversions of energy from one form to another“. I risultati indicano che la quantità di calore prodotta dalla frizione può superare quella ottenibile dalla combustione di una quantità significativa di cera, come dimostrato da „the quantity of heat produced equably, or in a continuous stream, by the friction of the blunt steel borer against the bottom of the hollow metallic cylinder, in the experiment under consideration, was larger than that produced equably in the combustion of nine wax candles“. L'analisi considera anche la possibilità di utilizzare l'energia generata dalla frizione per scopi pratici, come cucinare, ma ne evidenzia l'inefficienza rispetto all'utilizzo del cibo dell'animale che alimenta la macchina. Gli esperimenti esplorano l'impatto dell'accesso dell'aria e dell'acqua sulle superfici di frizione, rivelando che „the quantity of heat generated was not sensibly diminished when the air did not have free access“. La discussione si conclude con una riflessione sulla natura del calore, escludendo ipotesi come la presenza di un fluido igneo o di un elemento come il „calorico“, e suggerendo che il calore potrebbe essere legato al movimento. „it appears to me to be extremely difficult, if not quite impossible, to form any distinct idea of anything capable of being excited and communicated in the manner in which heat was excited and communicated in these experiments, except it be MOTION“.

20. Analisi di un Blocco di Testo Sperimentale di Davy

Didascalia:

Esame sperimentale della produzione di calore attraverso l'attrito, con particolare attenzione al ruolo del ghiaccio e delle sue proprietà.

Sommario:

Il blocco di testo descrive una serie di esperimenti condotti da Davy per studiare la produzione di calore attraverso l'attrito, inizialmente concentrandosi sul ghiaccio e poi estendendosi ad altri materiali. „Experiment 11 I procured two parallelepipeds of ice“ introduce il primo esperimento, che mirava a comprendere come l'attrito influenzi la temperatura del ghiaccio e la sua conversione in acqua. I risultati iniziali suggerivano una diminuzione del calore specifico del ghiaccio, ma questa ipotesi fu successivamente messa in discussione. „Friction consequently does not diminish the specific heats of bodies“ sottolinea come l'attrito non influenzi la capacità di un corpo di assorbire calore.

Successivamente, Davy esaminò l'effetto dell'attrito su altri materiali, come la cera, per determinare se il calore prodotto potesse essere attribuito a fattori esterni. „The machinery was now set to work“ descrive l'inizio dell'esperimento con la cera, dove il calore prodotto dalla frizione della macchina era sufficiente per sciogliere la cera. Tuttavia, Davy si rese conto che l'esperimento non forniva prove conclusive, poiché la quantità di calore prodotta era minima e difficile da misurare con precisione. „As Andrade says (loc. at.), the production of so small a weight of ice ‘actually could not have been observed by the eye in this experiment.’“ evidenzia la mancanza di dati quantitativi significativi.

Infine, Davy concluse che il calore prodotto dall'attrito non poteva essere attribuito a fattori come la diminuzione del calore specifico o l'ossidazione, e che l'idea del calore come materia era errata. „It has thus been experimentally demonstrated that caloric, or the matter of heat, does not exist.“ riassume la conclusione principale dell'analisi sperimentale.

21. Titolo: Analisi Sperimentale del Calore e del suo Misuramento

Didascalia:

Esplorazione delle metodologie sperimentali e delle interpretazioni scientifiche relative al calore, dalla verifica del principio di conservazione alla comprensione delle proprietà dei materiali.

Sommario:

Il testo presenta un'analisi dettagliata degli esperimenti condotti per comprendere il calore e le sue proprietà, focalizzandosi in particolare sul lavoro di Black e Rumford. Vengono esaminati i metodi utilizzati per misurare il calore, le ipotesi formulate e le conclusioni tratte, con un'attenzione particolare alle discrepanze e alle limitazioni degli esperimenti. L'analisi include la verifica del principio di conservazione del calore, l'indagine sulla relazione tra temperatura e calore, e l'esplorazione delle proprietà termiche dei materiali, come il mercurio e l'acqua. Vengono inoltre affrontati temi come l'importanza delle ipotesi di lavoro, la distinzione tra concetti scientifici e la necessità di distinguere tra nuovi concetti e le loro spiegazioni.

Testo:

Il testo inizia con una riflessione sulla possibilità di testare sperimentalmente il principio di conservazione del calore, sollevando interrogativi sulla validità delle deduzioni e dei test sperimentali derivati. Successivamente, si analizzano gli esperimenti di Black con acqua e mercurio, esaminando le ipotesi, i fattori considerati rilevanti e le conclusioni tratte. „Refering to Marline's experiment with water and mercury (p. 134), state: (a) the hypothesis and deductions that led him to make this experiment; (b) the factors that he considered relevant in planning it; © other factors that he might have considered relevant, and why he may have ignored them; (d} the factors that he tried to keep constant, and the variables that he measured; (e) the main conclusions.“ Si esamina l'esperimento di Fahrenheit sulla miscelazione di mercurio e acqua, calcolando il valore specifico del calore del mercurio e confrontandolo con i valori moderni. „Fahrenheit found that the mixing of equal volumes of mercury ini tially at 150? and of water initially at iooF resulted in a mixture temperature of i20F.“ Vengono analizzati esperimenti sulla fusione del ghiaccio, considerando l'impatto di fattori come la perdita di calore dovuta al recipiente. „In an experiment not described in the present excerpts, Black put a lump of ice into an equal weight of water of initial temperature I76F and found that, after the ice had melted, the mixture was no hotter than water just ready to freeze“. Si esamina il lavoro di Black sulla definizione di calore, sottolineando come le sue scoperte abbiano reso inaccettabile la definizione qualitativa del calore come fattore che aumenta la temperatura di un corpo. „Show that, after Black made his several discoveries, it was no longer acceptable to define heat qualitatively as that which always increases the temperature of a body to which it is added.“ Il testo affronta anche l'analisi delle ipotesi di lavoro di Black, identificando quelle errate e quelle che possono essere considerate schemi concettuali. „Make a list of the main working hypotheses that are mentioned in connection with Black's work on specific and latent heats, (b} Which of these turned out to be incorrect?“ Si esaminano le osservazioni di Black sul rapporto tra temperatura e calore, evidenziando come abbia compreso la distinzione tra i due concetti, pur utilizzando sinonimi imprecisi per riferirsi alla temperatura. "Although Black clearly understood the distinction between the con cepts of temperature and heat, he often used various exact synonyms for temperature, such as "degree of hotness," "strength of heat," "heat of a body," and "intensity of heat/" Infine, si analizzano le opinioni di Rumford sull'importanza dell'indagine filosofica e la sua capacità di misurare il calore, confrontando i suoi risultati con quelli di Black e con i valori moderni. "What does Rumford mean by "philosophical investigation" ( p. 1 60)?"

22. Temperatura e Calore: Un'Analisi Critica

Descrizione

Il testo presenta una raccolta di osservazioni e riflessioni sulla teoria del calore, esaminando il lavoro di Rumford e Davy e le loro critiche alla teoria calorica. Vengono analizzate le implicazioni di queste critiche, il ruolo dell'ignoranza nella ricerca scientifica e l'importanza di nuove creazioni per superare le limitazioni delle teorie esistenti.

Sommario

23. Analisi del Testo di Brown su Count Rumford e la Teoria Calorica

Didaskalia

Il testo analizza le diverse prospettive di Brown e Avogadro sulla teoria calorica e i pesi atomici, evidenziando le discrepanze e i punti di convergenza tra i loro approcci.

Sommario

Il testo inizia con l'analisi del lavoro di S.C. Brown su Count Rumford e la teoria calorica, sottolineando come le stime di Brown per il peso atomico dell'ossigeno e del peso molecolare dell'acqua fossero in linea con quelle di Avogadro. Tuttavia, nonostante questa concordanza numerica, Avogadro ha riconosciuto che Dalton ha ottenuto figure "corrette" solo attraverso una combinazione di errori compensativi. Il testo poi descrive come Dalton abbia utilizzato un approccio basato sulla combinazione di pesi, mentre Avogadro ha utilizzato un metodo più sofisticato. Successivamente, il testo approfondisce le metodologie di Dalton e Avogadro per determinare i pesi molecolari, evidenziando come Dalton abbia utilizzato il principio della "semplicità" per interpretare i pesi combinati. Il testo esamina anche come Dalton abbia supposto che la combinazione di azoto e ossigeno in gas nitroso avvenisse molecola a molecola, e come questo abbia influenzato la sua valutazione del peso molecolare dell'azoto. Il testo analizza poi come Avogadro abbia utilizzato il suo metodo per valutare le formule molecolari e i pesi molecolari, e come questo abbia portato a risultati diversi da quelli di Dalton. Infine, il testo esamina come le discrepanze tra i risultati di Dalton e Avogadro siano state risolte attraverso l'utilizzo di diagrammi e tabelle, e come questo abbia portato a una migliore comprensione della teoria atomica.

Note