熱量理論

「caloric」という用語は、1787年にルイ＝ベルナール・ギトン・ド・モルヴォーがラヴォアジエと共同編集した著作の中でcaloriqueを使用したときに初めて造語されました。 ^{[ 8 ]}「caloric」という単語が英語で初めて使用されたのは、1788年にジェームズ・セント・ジョンがギトン・ド・モルヴォーのエッセイを翻訳した時です。^{[ 9 ]}

ラヴォアジエは、影響力のある1789年の教科書『化学の基礎論』の中で、カロリーの概念を明確にし、より広い読者に紹介しました。この本では、元素を化学分析で分解できない単一の物質であり、すべての化学化合物がそこから形成されるものと定義しました。彼は、発酵によって二酸化炭素（炭酸ガス）とワインの精髄が生成されるという発見を発表し、「ワインだけでなく、シードルや発酵した糖からも作られるため、アラビア語のアルコールと呼ぶ方がより適切である」と述べ、最初の化学式「ブドウ果汁＝炭酸＋アルコール」を発表し、この反応を「化学における最も驚くべき反応の1つ」と呼び、「これらの実験では、開始時に使用した化合物の元素と化学反応の終了時に得られた化合物の元素との間に真のバランスまたは方程式が存在すると仮定しなければならない」と指摘しました。^{[ 10 ]}

ラヴォアジエは、熱の原因はカロリーであり、したがって熱と同一視することはできない、つまりカロリーはそれ自体の原因ではないと強調した。熱の定義については、ラヴォアジエは辞書的な簡潔な説明しか提示しなかった。

熱…私たちが温かさと呼ぶ感覚は、この物質の蓄積によって引き起こされるため、厳密には、熱という用語で区別することはできません。なぜなら、同じ名前では原因と結果の両方を非常に不適切に表現してしまうからです。このため、1777 年に出版した論文では、それを火成流体と熱物質と名付けました。[化学命名法]では、熱の原因、つまり熱を生み出す非常に弾力性のある流体をカロリックという用語で区別しました。^{[ 11 ]}

ラヴォアジエは、化学反応中に放出される熱を測定​​するために熱量計を使用した最初の人物の一人です。ラヴォアジエは、熱量は物質の一般的な法則に従う微妙な流体であるが、密度の高い物質を妨げられることなく通過できるほど減衰しているという考えを提示しました。熱量自体の物質的性質は、爆発の場合のように熱量が豊富にある場合に明らかになります。^{[ 3 ]}

1780年代、ラムフォード伯爵はピクテの実験結果に基づき、寒さは「冷感」という名の流体であると信じていた。一方、ピエール・プレヴォーは、寒さとは単にカロリー不足であると主張した。

熱はカロリック理論において物質であり、したがって生成も消滅もされないため、熱保存の法則が中心的な仮定であった。 ^{[ 12 ]}熱伝導はカロリックと物質の親和性の結果として起こると考えられており、したがって物質が持つカロリックが少ないほど、つまり温度が低いほど、カロリックと温度の平衡に達するまで、近くの原子から余分なカロリックを引き寄せると考えられていた。^{[ 13 ]}

当時の化学者たちは、熱粒子の自己反発を基本的な力として信じており、反発力を生み出さない熱の大きな流体弾性は、ラヴォアジエが批判者たちに説明できなかった異常な性質であると考えていた。^{[ 14 ]}

ラヴォアジエは、熱の放射は、物体を構成する物質ではなく、その表面の状態に関係すると説明した。^{[ 13 ]}ラヴォアジエは、放射効率の悪い物質は、表面が磨かれたり滑らかになったりした物質であり、分子が平面上に密に結合して、内部の残りの熱の放出を遮断する熱の表面層を形成すると説明した。^{[ 13 ]}彼は、放射効率の良い物質は、表面が粗い物質であり、特定の平面内に熱を保持する分子の量が少なく、内部からの熱の放出が多くなると説明した。^{[ 13 ]}後にラムフォード伯爵は、この熱の移動に関する説明は冷気の放射を説明するには不十分であると指摘し、理論全体に対する論争の的となった。^{[ 13 ]}

熱量理論の導入は、ジョセフ・ブラックによる物質の熱特性に関する実験の影響を受けた。熱量理論の他に、18世紀後半には熱の現象を説明できる別の理論、運動論が存在した。当時、この2つの理論は同等と考えられていたが、運動論は原子論のいくつかのアイデアを取り入れ、燃焼と熱量測定の両方を説明できたため、より現代的な理論であった。熱量理論が蒸発と昇華を説明できなかったことが、ラムフォード伯爵の研究を通して運動論の台頭につながった。ラムフォード伯爵は、大気条件下で固体の水銀が溶ける傾向があることを観察し、大きな熱が予想されない場所でそのような現象が起こるためには、熱の強さ自体が粒子の運動に由来するに違いないと提唱した。^{[ 4 ]}