[1]
Theorema physicum
Mitä tiheämpi ja painavampi kappale on, sitä nopeammin se ottaa vastaan tietyn määrän lämpöä tai kylmyyttä, joka ei ole ristiriidassa sen luonteen kanssa, ja sitä nopeammin se myös välittää saman ominaisuuden lähellään oleviin esineisiin.
Herra Musschenbroek sanoo teoksensa Physica Svecana1 pykälässä 803, että mitä painavampia ja kovempia kappaleet (mm. rauta, kupari, kivet) ovat, sitä hitaammin ne kuumenevat, mutta ne myös säilyttävät kuumuutensa varsin kauan, ja samassa pykälässä, että mitä kevyempiä kappaleet ovat, sitä nopeammin kuumuus niistä häviää. Suuri Klingenstiernamme esittää verrattomissa huomautuksissaan2 tätä pykälää vastaan vain nämä muutamat sanat: Muistelen lukeneeni tri Martinen lämpömittareita koskevasta kirjasta3, että elohopea lämpenee ja menettää lämpönsä melko nopeasti, vaikka se on tihein olemassa oleva neste.4
Koska fysiikassa kuitenkin on hyvin tärkeätä tietää, jäähtyvätkö ja lämpiävätkö tiheät vai harvat kappaleet nopeammin ja myös levittävätkö ne kylmyyttä ja lämpöä nopeammin, koska ne fyysikot, joita olen henkilökohtaisesti tavannutkin, näyttävät olevan enimmäkseen samaa mieltä kuin herra Musschenbroek ja koska totuuden selvittäminen tästä asiasta kuitenkin avaa tasaisen ja yksinkertaisen tien lukemattoman monien tähän liittyvien luonnonilmiöiden selittämiseen, se tuntuu ansaitsevan tarkempaa tutkimista. Pyrin tällä kertaa ainoastaan saamaan lukijan vakuuttuneeksi itse väitelauseen todenmukaisuudesta, joskus toiste (jos Jumala suo) siitä, miten laajasti tämä totuus vaikuttaa luonnossa kaikkialla.
Ryhtymättä mihinkään keskusteluun siitä, ovatko lämpö ja kylmyys ainetta vai eivät, onko niillä painoa, kitkaa jne., tarkoitan niillä vain sitä kappaleissa tapahtuvaa muutosta, jota nykyisin yleisesti mittaamme lämpömittareilla, eli sitä luonnon voimaa, joka[2] lämpömittarissa laajentaa ja supistaa elohopeaa, jolloin sitä sanotaan ensiksi mainitussa tapauksessa lämpenemiseksi, mutta jälkimmäisessä tapauksessa kylmenemiseksi, vaikkakin nämä ilmiöt tapahtuvat ainoastaan elohopean tilan suhteellisina muutoksina ja ovat itsessään saman voiman eriasteisia ilmauksia.
Yritän perustella asiaa osaksi hra Musschenbroekin itsensä esittämillä huomioilla, osaksi myös omilla havainnoillani ja yleisellä kokemuksella.
Hän sanoo pykälässä 799: ”Jos kahdesta aivan samanlaisesta kappaleesta, jotka ovat samaa ainetta ja yhtä kuumia, toinen asetetaan kovan ja tiheämmän, toinen pehmeän ja rakenteeltaan harvemman kappaleen päälle, menettää kovan ja tiheämmän kappaleen päälle asetettu enemmän ja nopeammin lämpöä kuin toinen, joka on sijoitettu pehmeämmän päälle”, ja pykälässä 791: ”Kun kuuma kappale asetetaan vähemmän kuuman kappaleen päälle, se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa ja jatkaa lämmön luovuttamista, kunnes molemmat ovat yhtä lämpimiä.” Kun nyt siis kaksi samanmuotoista ja samasta aineesta tehtyä kappaletta asetetaan yhtä kuumina toinen tiheämmän ja toinen harvemman kappaleen päälle ja ne menettävät erilaisen määrän lämpöä, nimittäin tiheämmän kappaleen päällä oleva enemmän ja harvemman kappaleen päällä oleva vähemmän, ottavat ympäröivät kappaleet, joihin ne ovat kosketuksessa, myös vastaan erilaisen määrän lämpöä. Nämä hehkuvan kuumiksi kuumennetut kappaleethan ovat kosketuksissa vain ilman sekä allaan olevan kappaleen kanssa, joten väistämättä toinen noista kuumennetuista kappaleista on luovuttanut ilmaan tai allaan olevaan kappaleeseen enemmän kuin toinen. Kirjoittaja on epäilemättä[3] suorittanut kokeensa samassa tai ainakin kutakuinkin samanlaisessa ilmassa, joten saajana ei ole voinut olla ilma, koska oletettavissa ei ole mitään syytä, jonka takia samanlainen ilma olisi imenyt itseensä aivan erilaisen määrän lämpöä samanlaisista ja yhtä lämpimistä kappaleista. Jäljelle jääkin vain se päätelmä, että nopeammin jäähtynyttä kappaletta kannatellut sen alla ollut esine on ottanut vastaan enemmän lämpöä kuin se, joka on kannatellut myöhemmin jäähtynyttä, ja koska kirjoittaja sanoo ensiksi mainitun kappaleen olleen tiheämpi, sen on täytynyt ottaa vastaan enemmän lämpöä kuin harvempi kappale samassa ajassa. Mikä oli todistettava.
Herra Musschenbroek kirjoittaa pykälässä 800 näin: ”Sama (nimittäin edellisessä pykälässä mainittu) ilmiö tapahtuu myös juoksevissa aineissa. Sijoitettakoon yhtä lämmintä ilmaa, vettä ja elohopeaa kolmeen yhtä suureen astiaan. Sijoitetaan sitten niihin kolme yhtä suurta ja yhtä lämmintä raudankappaletta, jolloin lämpönsä säilyttää kauimmin se, joka sijoitettiin ilmaan, sitä nopeammin jäähtyy veteen sijoitettu ja nopeimmin elohopeaan sijoitettu kappale.” Tämä havainto taas on väitelauseelleni selvin toivottavissa oleva todistus. Jos nimittäin elohopeaan sijoitettu raudankappale menetti nopeimmin lämpönsä eikä kerrassaan mitään muuta lämmön vastaanottajaa ollut tapahtumassa mukana, täytyy saman aineen ottaa muita juoksevia aineita5 nopeammin vastaan siihen sijoitetun kappaleen lämpö. Seuraavaksi jäähtyi veteen sijoitettu rauta, joten vesi otti lämpöä vastaan hitaammin kuin elohopea. Viimeisenä jäähtyi ilman ympäröimä rauta, joten ilma siis otti hitaimmin vastaan raudassa olevan kuumuuden. Ja koska noiden juoksevien aineiden tiheys noudattaa samaa järjestystä kuin niiden lämmön vastaanottamisen nopeuskin, näyttää[4] toivottu todistus täten toteutuneen.
En kuitenkaan voi mitenkään olla kirjoittajan kanssa samaa mieltä tämän ilmiön syystä. Samassa pykälässä sanotaan näin: ”Sillä kun kuumuus siirtyy kappaleesta toiseen, se pakostakin saattaa tämän osat liikkeeseen; koska niitä on koossa runsaammin ja tiiviimmin tiheämmässä ja kovemmassa kappaleessa, niiden liikahtelu on vaivalloisempaa ja kuluttaa enemmän kuumuuden voimia, mistä syystä kuumennettu kappale näyttää menettäneen kuumuutensa nopeammin ja vastaanottava kappale saaneen sitä itseensä vähemmän.”
Hra Musschenbroek nimittäin pitää pykälässä 788 selvänä, että lämpö eli tuli on ainetta, ja minä taas voinen pitää selvänä sitä, ettei luonnossa mikään aine tuhoudu, vaikka se monenlaisin tavoin muuttuu, tiivistyy tai laajenee. Annetaanpa nyt elohopeaan upotetun raudan sisältämä kuumuuden määräksi 40 ja elohopean kylmyyden arvoksi 0 sillä hetkellä, kun rauta siihen sijoitettiin ja antakaamme elohopean kokonaan peittää rauta. Jos nyt elohopea on ottanut kirjoittajan väitteen mukaisesti vastaan raudan lämmöstä 10 yksikköä, hän väittää siis lämmön loppuosan kadonneen, jolloin siis 40:stä yksiköstä olisi jäljellä 20 eikä kadonnutta erää voida löytää sen paremmin raudasta kuin elohopeastakaan, vaikka rautaa ympäröivän elohopean tiheyden takia mikään muu aine ole voinut saada siitä osaakaan, ja siis 20 yksikköä tulesta olisi tuhoutunut. Tämä on järjenvastaista ja vastoin hänen omiakin sanojaan pykälässä 791: ”Se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa”, koska tässä tapauksessahan rauta ei siirtänyt eteenpäin enempää kuin 10 yksikköä, mutta menetti 30.
Herra kanslianeuvos Klingenstierna uskoo huomautuksissaan sivulla 6056, että kirjoittajan nuo havainnot voidaan parhaiten selittää olettamalla, että kappaleet ottavat vastaan painoaan ja tiheyttään vastaavan määrän kuumuutta, ennen kuin ne tuntuvat yhtä lämpimiltä.[5] Mutta koska samaisissa pykälissä ei varsinaisesti käsitellä sitä lämmön määrää, jonka kumpikin kappale ottaa vastaan, vaan tämän tapahtumiseen kuluvaa aikaa, tuo lause ei tunnu myöskään mitenkään riittävästi valaisevan tätä ilmiötä.
Tutkiakseni tämän takia asiaa tarkemmin otin yhtä pitkät eli 1 kyynärän pituiset ja yhtä paksut eli poikkileikkaukseltaan neliömäiset 1 tuuman paksuiset puu- ja rautakappaleen ja annoin niiden talvella lojua huoneessani, kunnes ne olivat kauttaaltaan yhtä lämpimiä. Otin toiseen käteeni toisen näistä esineistä ja toiseen toisen ja lähdin ulos pakkaseen, mutta vaikka ne kumpikin aluksi tuntuivat käteen sangen lämpimiltä, rauta alkoi ensimmäisenä jäähtyä, vaikka se lepäsi liikkumattomana, ja lopulta rautakappaleen kylmyys kädessäni kävi sietämättömäksi. Puu ei tällaista vaikutusta aiheuttanut. En tämän perusteella tee mitään päätelmiä siitä, että pakkasilmassa oleva rauta tuntui käteen kylmemmältä kuin yhtä kylmä puu, mutta siihen, että kämmeneni suojassa oleva raudan osa muuttui sietämättömän paljon kylmemmäksi kuin puu, en näe muuta syytä kuin sen, että käden ulkopuolella oleva rauta otti ilmasta kylmyyttä nopeammin kuin puu, siirsi sitä nopeammin kädessä olevaan rautaan ja tämä taas nopeammin käteen. Saman väitelauseen mukaisesti kädessäni ollut rauta veti nopeammin luontaista lämpöä kädestäni ja välitti sen ilmaan nopeammin kuin puu, joka on harvempaa ainetta.
Kun molemmat kappaleet olivat lojuneet pakkasessa, kunnes ne olivat täysin jäähtyneet, porasin kumpaakin varten reiän lautaan ja työnsin niitä sen läpi kämmenenleveyden verran ja sijoitin ne makaamaan lieden reunuskiveykselle pesässä loimottavan tulen eteen, niin että tuli saattoi paahtaa pitempää päätä, mutta lyhempi pää oli laudan suojassa. Laudan läpi työnnetty raudan pää alkoi neljännestunnin kuluttua lämmetä ja muuttui vähitellen aivan polttavan kuumaksi, mutta puun samassa päässä oli havaittavissa tuskin lainkaan lämpöä, niin ettei se läheskään vastannut samaa lämpömittarin lukemaa.
Otin myös hieman runsaan korttelin vetoisen upokkaan ja täytin sen murskatuilla munankuorilla, työnsin[6] sitä pajassa vähitellen kohti ahjon tulta ja sen lopulta lämmettyä peitin sen kokonaan vahvaan hiillokseen ja lietsoin palkeilla tulta parhaani mukaan puolen tunnin ajan, jotta munankuoret palaisivat kalkiksi, mutta sain asiaa tarkastaessani todeta, että sisimmät munankuoret olivat vielä aivan koskemattomia. Eiköhän painavampi ja tiheämpi kappale, vaikkapa tilavuudeltaan ja muodoltaan samanlainen rautakimpale, olisi tuossa ajassa kuumentunut läpikotaisin?
Luonto itse antaa käsiimme satoja todisteita tässä asiasta. Jokainen talonpoika toki tietää, että jos hän sitoisi toisen kätensä peitoksi käden mukaiseksi muotoillun rautalevyn ja peittäisi toisen samankokoisella ja yhtä ohuella villatilkulla ja lämmittäisi ne molemmat tulen ääressä hyvin, raudan peittämä käsi kärsii pakkasessa paljon pahemmin kuin täysin paljas käsi, vaikka sen kirjoittajan väitelauseen mukaan pitäisi tiheänä kappaleena sopia pitkäaikaiseksi suojaksi kylmyyttä vastaan ja ainakin auttaa asiassa paremmin kuin toista kättä peittävä ohut villatilkku.
Tiili voidaan kuumentaa toisesta päästään melkein tulipunaiseksi, silti sitä voidaan toisesta päästä pitäen kantaa kädessä, mutta tyhminkin tietää, ettei näin voi menetellä samankokoisen ja samanmuotoisen rautakappaleen kanssa.
Viidestä kuuteen korttelin paksuisen untuvasuojauksen keskellä voidaan munia ja omenoita jne. säilyttää lämmittämättömässä aitassa läpi talven pakkasen niitä vahingoittamatta, kunhan ne hyvissä ajoin syksyllä suojataan tarkoin, mutta jos joku luottaa samalla lailla yhtä paksuun kivimuuriin, hän katuu sitä kyllä varmasti jo ennen kevättä.
Jos olen näillä todisteillani joko saanut lukijan vakuuttumaan väitelauseeni paikkansapitävyydestä tai antamaan jollekulle aiheen asian tarkempaan tutkimiseen, olen kummassakin tapauksessa saavuttanut tavoitteeni. Heti kun totean sen aiheelliseksi,[7] olen yhtä valmis peruuttamaan väitteeni kuin muussa tapauksessa nojautumaan siihen, vaikka olen toki vuosien ajan monenlaisissa tilanteissa nähnyt sen vastaavan luonnon toimintaa.
Alavetelissä 3. elokuuta 1764
Anders Chydenius
Suom. Heikki Eskelinen
[1]
Theorema Physicum
Ju tätare och tyngre en krop är, ju snarare antager den en wiss grad af wärma och köld, som intet är emot dess natur, och ju fortare meddelar den äfwen samma egenskap til närliggande ting.
Herr Musschenbroek7 säger i sin Physica Svecana8 §: 803: At ju tyngre och hårdare kropparne äro ju långsammare blifwa de heta, såsom jern, koppar, Stenar; men dessa behålla och elden ganska länge, och i samma §: ju lättare kropparne äro ju snarare förlora de elden. Emot denna § anförer wår Stora Klingenstierna9 allenast följande korta ord i sina makalösa anmärckningar10: Jag påminner mig hafwa läsit i Dr Martyns bok om Thermometrar11at qwicksilfwer tager til sig och mister wärman ganska hastigt, fast det är den tätaste liqveur12 som fins.13
Men som saken är af mycken wicht uti Physiqven, om täta eller glesa kroppar snarare emottaga och meddela köld och wärma, de Physici jag äfwen träffat se göra mäst ett med14 H:r Musschenbroek, och sanningen likwäl derutinnan öpnar en jämn och okånstlad wäg, at uplösa otaliga Phænomena uti naturen, som höra hijt, tyks den förtiena nogare efterforskande. Denna gång skal jag allenast söka öfwertyga läsaren om sielfwa satsens sanning, en annan gång /:Om Gud wil:/ huru widlöftigt hon influerar i hela naturen.
Utan at inlåta mig i någon discurs om wärma ock köld är antingen någon krop eller ei, har någon tyngd friction etc. förstår jag därmed den kropparnas förändring, som wij nu almänt jemföre emot Thermometrar, eller den Naturens förmåga som[2] i Thermometern widgar och ihop drager qwicksölfret, af hwilcka när det förra sker kallas det warmare, men då det sednare händer kallare, hwilcket likwäl sker allenast comparative emot det andra och är i sig sielf en och samma förmågas särskilta grader.
Saken wil jag söka grunda dels på de rön H:r Mussenbroek sielf anförer, dels ock på egna rön och almän förfarenhet.
Han säger § 799: ”Om twenne aldeles lijka kroppar, som äro af samma materia äro lijka heta och den ena lägges på en hård och tätare, den andra på en wek och glesare krop, så förlorar den fortare och mera eld, som är lagd på den hårde och tätare kroppen, än den andra, som är lagd på den wekare.” och § 791: ”När en het krop lägges på en annan mindre het gör han honom af sin warma delachtig, men så mycket som han meddelar, så mycket mister han sielf, och meddelar honom så länge til dess de bägge blifwa lijka warma.” När nu twenne kroppar af lika skapnad och af samma slag blifwa lijka heta lagda, den ena på tätare, den andra på glesare krop och förlora olijka, nemligen den mera wärma som ligger på den tätare, och den mindre som ligger på en glesare, så måste äfwen de omliggande kroppar wid hwilcka de röra emottaga olijka wärma. Nu röra dessa glödgade kroppar i denna händelsen intet annat än luften, och den supponerade krop de ligga uppå, derföre är nödwändigt, at den ena af dessa glödgade kroppar skal meddelt, antingen luften eller den underliggande krop mera wärma än den andra. Luften har det ei kunnat wara, emedan Auctoren u[3]tan twifwel anstält detta rön uti en ock samma eller åtminståne uti en i det närmaste lijkadan luft, då aldeles ingen orsak kan supponeras hwarföre en lijkadan luft, utur lijkadanna och lijka warma kroppar insupit en altför olika wärma; Ty återstår intet annat, än at sluta det den underliggande kroppen emottagit mera wärma, som burit up den förr swalnade åfwanliggande krop, än den som burit den sednare swalnade, och emedan Auctor säger at det warit den tätare, så måste den emottagit mera wärma än den glesare på en ock samma tid, Hwilcket skulle bewisas.
§: 800 lyda Herr Musschenbroeks ord så: ”Det samma /:neml: som föregående § blef anmärkt:/ sker också med flytande materier; Ty lät luft watn och qwicksilfwer wara i lika warma och stälte i tre lijka stora kärel15. Läg deruti trenne lijka stora och warma jern stycken, så behåller det sin wärma längst som lades i luften, det mister snarare sin eld som kom i watnet, och det kalnar snarast, som lades i qwiksilfret.” Detta rön är åter det tydeligaste bewis til min sats, som någonsin kan åstundas; Ty miste det jern stycket, som lades i qwicksilfret snarast sin wärma och slät intet annat war förhanden, som emot tog wärman, så måste det samma fortare tagit til sig den uti lagda kroppens hetta, än de andra fluida16. där näst swalnade det jernet som låg i watnet, hwarföre watnet tog långsammare wärman til sig än qwicksölfret; Sist swalnade det järnet som låg i luften, i ansende hwartil luften aldra långsammast drog åt sig den uti jernet warande elden. Och emedan samma fluida äro just i den ordning täta, som de hastigare emottagit wärman tyks[4] dermed åter wara bewijst det som åstundades.
Men hwad Auctors gifna raison17 dertil angår kan jag intet på något sätt finna mig deruti. Orden lyda så i samma §: ”Ty när elden går utur en krop uti en annan, måste han sätta dess delar i rörelse; hwilcka som de äro flera och starckare sammanhängande uti en tätare och hårdare krop, så röras de med större beswär, och öda flera krafter hos elden, derföre synes en upeldad krop snarare förlorat sin eld, och den emottagande mindre eld bekommit.”
Ty emedan H:r Musschenbr: tager det för afgiordt at warman eller elden är en krop § 788: och jag lärer få taga det för lijka afgiordt, at ingen krop annihileras uti naturen, fast den på åtskilligt sätt förändras tilpackas eller utwidgas. Lät nu al den eldqvantitet som det i qwicksilfwer lagda jernet äger afmätas med 40: lät Qwiksilfrets köld deremot wara = 0, när jernet lades deruti, lät ock jernet fulkomligen öfwerhöljas af Mercurius18. Om nu mercurius efter Auctors påstående emot tagit af jernets wärma et antal = 10, så påstår han det öfriga af wärman wara förloradt och således af 40 ei mera än 20 igen, och det förlorade fås hwarcken igen uti jernet eller qwicksölfret, ehuru för omliggande mercurii täthet intet annat ting kunnat blifwa delachtig deraf, och således 20 delar af elden annihilerade, hwilcket är orimmeligit och stridande emot dess egna ord § 791: ”Så mycket elden meddelar så mycket mister han sielf”, emedan i denna händelsen jernet ei meddelt mer än 10, men mistat 30.
Herr Canc: Rådet Klingenstierna i sina anmärkningar pag: 60519 tror at dessa Auctors rön bäst kunna därigenom förklaras, när man antager at kropparna emottaga en myckenhet af hetta, som är swarande emot deras tyngd och täthet innan de kännas lijka warma.[5] Men som samma §§: intet egenteligen handla om den myckenhet af wärma som hwardera kroppen emot tager, utan om tiden innom hwilcken det sker, tyks den satsen heller ingalunda nog uplysa detta Phænomenon.
At derföre nogare undersöka detta, tog jag et stycke trä och jern, lika långa neml:n 1 al:r och tiocka 1 tum i fyrckant, och lät dem om winteren ligga uti min kammare, tils de alt igenom blefwo lijka warma. Jag tog dem en i hwardera handen och gick ut i kölden, men ehuru de i början woro wäl warma emot handen, begynte jernstycket först at kyla, fast det låg orördt och kölden i jernstycket blef för handen på slutet olidelig: Men i trädet ingalunda så. Jag sluter intet något deraf, at jernet, som war i kölden kändess kallare emot handen, än lijka kalt trä, men at den del af jernet som war inuti min hand, skulle blifwa så odrägeligen kallare än trädet, dertil ser jag ingen annan orsak än at jernet utom handen emottog fortare kölden utur luften än trädet, meddelte den fortare til jernet innom handen, och det åter fortare til handen. Det i handen hålna jernet drog efter samma satts fortare naturliga wärman utur min hand, och meddelte det samma til luften fortare än trädet, som en glesare krop.
Sedan de legat ute uti kölden tils de fulkomligen swalnat, bårade20 jag hål för dem hwardera uti ett bräde och trädde dem der in twär hands långt, och stälde dem at ligga på en spishälla för eldbrasan så at elden fick tilfälle at badda på den längre ändan, men den kortare skyldes af brädet. Efter ¼ dels timme började ändan af jernet som gick igenom brädet blifwa warm och småningom aldeles brännande, men däremot märktes på samma ända af trädet föga wärma, så at den på långt när ei swarade emot lika grad uppå Thermometern.
Jag tog äfwen en degel af något mer än qvarters rum och fylde den med sönderkrossade äggskal, makade[6] den småningom til elden, uti en smidia, änteligen sedan hon war blefwen warm, öfwerhölgde jag den aldeles med en starck glöd och med wädret21 dref elden det bästa jag kunde ½ timmas tid, i mening at äggskalen derigenom skulle brinna till Kalck, men blef wed efterseende warse, at det innersta war ännu aldeles orördt. Säg mån en tyngre och tätare krop til exempel jern af samma volum och skapnad22 intet på denna tiden aldeles blifwit upeldad?
Naturen sielf räcker oss hundrade tals bewis härpå uti händerna. Hwar bonde wet, at om han bunde23 en efter handen passad jernplåt uppå sin ena hand och på den andra en lika stor och tun ylle lapp, och för elden gorde dem bägge wäl warma, wet han wäl, at den blifwer af Kölden långt swårare ansatt, som bär järn plåten, än om handen aldeles warit bar, då den likwäl efter auctorens satts såsom en tät krop kunnat tiena til et långwarigt præservativ24 emot kölden, och i det aldraminsta til ett långwarigare än den tunna yllelappen, som war på andra handen.
En tegelsten kan eldas nästan ellröd25 i ena ändan, men bäras med bara handen utur den andra, men at det ei går an med ett jernstycke af samma storlek och skapnad det weta de enfaldigaste.
Mitt inuti en dunbed26 som wore 5 el:r 6 qvarter igenom kan man hela winteren i en öppen boda förwara ägg och äplen etc. utan at de skadas af köld, när de i god tid om hösten blifwa wäl inlagda, men har någon samma förtroende til en sten mur af lijka tiocklek, ångrar han det säkert innan wåren.
Har jag med dessa mina bewijs antingen kunnat öfwertyga läsaren om min satts, eller förmå någon til nogare undersökning i saken så är i båda fallen mitt ändamål wunnit. Så snart jag ser skäl är jag rätt[7] så willig at återkalla den, ehuru jag i flera års tid wed allehanda tillfällen sedt den träffa in med27 naturen, som jag annars är at bygga på densamma.
Nedervetil d:n 3 Augusti 1764:
Anders Chydenius
[1]
Theorema physicum
Mitä tiheämpi ja painavampi kappale on, sitä nopeammin se ottaa vastaan tietyn määrän lämpöä tai kylmyyttä, joka ei ole ristiriidassa sen luonteen kanssa, ja sitä nopeammin se myös välittää saman ominaisuuden lähellään oleviin esineisiin.
Herra Musschenbroek sanoo teoksensa Physica Svecana28 pykälässä 803, että mitä painavampia ja kovempia kappaleet (mm. rauta, kupari, kivet) ovat, sitä hitaammin ne kuumenevat, mutta ne myös säilyttävät kuumuutensa varsin kauan, ja samassa pykälässä, että mitä kevyempiä kappaleet ovat, sitä nopeammin kuumuus niistä häviää. Suuri Klingenstiernamme esittää verrattomissa huomautuksissaan29 tätä pykälää vastaan vain nämä muutamat sanat: Muistelen lukeneeni tri Martinen lämpömittareita koskevasta kirjasta30, että elohopea lämpenee ja menettää lämpönsä melko nopeasti, vaikka se on tihein olemassa oleva neste.31
Koska fysiikassa kuitenkin on hyvin tärkeätä tietää, jäähtyvätkö ja lämpiävätkö tiheät vai harvat kappaleet nopeammin ja myös levittävätkö ne kylmyyttä ja lämpöä nopeammin, koska ne fyysikot, joita olen henkilökohtaisesti tavannutkin, näyttävät olevan enimmäkseen samaa mieltä kuin herra Musschenbroek ja koska totuuden selvittäminen tästä asiasta kuitenkin avaa tasaisen ja yksinkertaisen tien lukemattoman monien tähän liittyvien luonnonilmiöiden selittämiseen, se tuntuu ansaitsevan tarkempaa tutkimista. Pyrin tällä kertaa ainoastaan saamaan lukijan vakuuttuneeksi itse väitelauseen todenmukaisuudesta, joskus toiste (jos Jumala suo) siitä, miten laajasti tämä totuus vaikuttaa luonnossa kaikkialla.
Ryhtymättä mihinkään keskusteluun siitä, ovatko lämpö ja kylmyys ainetta vai eivät, onko niillä painoa, kitkaa jne., tarkoitan niillä vain sitä kappaleissa tapahtuvaa muutosta, jota nykyisin yleisesti mittaamme lämpömittareilla, eli sitä luonnon voimaa, joka[2] lämpömittarissa laajentaa ja supistaa elohopeaa, jolloin sitä sanotaan ensiksi mainitussa tapauksessa lämpenemiseksi, mutta jälkimmäisessä tapauksessa kylmenemiseksi, vaikkakin nämä ilmiöt tapahtuvat ainoastaan elohopean tilan suhteellisina muutoksina ja ovat itsessään saman voiman eriasteisia ilmauksia.
Yritän perustella asiaa osaksi hra Musschenbroekin itsensä esittämillä huomioilla, osaksi myös omilla havainnoillani ja yleisellä kokemuksella.
Hän sanoo pykälässä 799: ”Jos kahdesta aivan samanlaisesta kappaleesta, jotka ovat samaa ainetta ja yhtä kuumia, toinen asetetaan kovan ja tiheämmän, toinen pehmeän ja rakenteeltaan harvemman kappaleen päälle, menettää kovan ja tiheämmän kappaleen päälle asetettu enemmän ja nopeammin lämpöä kuin toinen, joka on sijoitettu pehmeämmän päälle”, ja pykälässä 791: ”Kun kuuma kappale asetetaan vähemmän kuuman kappaleen päälle, se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa ja jatkaa lämmön luovuttamista, kunnes molemmat ovat yhtä lämpimiä.” Kun nyt siis kaksi samanmuotoista ja samasta aineesta tehtyä kappaletta asetetaan yhtä kuumina toinen tiheämmän ja toinen harvemman kappaleen päälle ja ne menettävät erilaisen määrän lämpöä, nimittäin tiheämmän kappaleen päällä oleva enemmän ja harvemman kappaleen päällä oleva vähemmän, ottavat ympäröivät kappaleet, joihin ne ovat kosketuksessa, myös vastaan erilaisen määrän lämpöä. Nämä hehkuvan kuumiksi kuumennetut kappaleethan ovat kosketuksissa vain ilman sekä allaan olevan kappaleen kanssa, joten väistämättä toinen noista kuumennetuista kappaleista on luovuttanut ilmaan tai allaan olevaan kappaleeseen enemmän kuin toinen. Kirjoittaja on epäilemättä[3] suorittanut kokeensa samassa tai ainakin kutakuinkin samanlaisessa ilmassa, joten saajana ei ole voinut olla ilma, koska oletettavissa ei ole mitään syytä, jonka takia samanlainen ilma olisi imenyt itseensä aivan erilaisen määrän lämpöä samanlaisista ja yhtä lämpimistä kappaleista. Jäljelle jääkin vain se päätelmä, että nopeammin jäähtynyttä kappaletta kannatellut sen alla ollut esine on ottanut vastaan enemmän lämpöä kuin se, joka on kannatellut myöhemmin jäähtynyttä, ja koska kirjoittaja sanoo ensiksi mainitun kappaleen olleen tiheämpi, sen on täytynyt ottaa vastaan enemmän lämpöä kuin harvempi kappale samassa ajassa. Mikä oli todistettava.
Herra Musschenbroek kirjoittaa pykälässä 800 näin: ”Sama (nimittäin edellisessä pykälässä mainittu) ilmiö tapahtuu myös juoksevissa aineissa. Sijoitettakoon yhtä lämmintä ilmaa, vettä ja elohopeaa kolmeen yhtä suureen astiaan. Sijoitetaan sitten niihin kolme yhtä suurta ja yhtä lämmintä raudankappaletta, jolloin lämpönsä säilyttää kauimmin se, joka sijoitettiin ilmaan, sitä nopeammin jäähtyy veteen sijoitettu ja nopeimmin elohopeaan sijoitettu kappale.” Tämä havainto taas on väitelauseelleni selvin toivottavissa oleva todistus. Jos nimittäin elohopeaan sijoitettu raudankappale menetti nopeimmin lämpönsä eikä kerrassaan mitään muuta lämmön vastaanottajaa ollut tapahtumassa mukana, täytyy saman aineen ottaa muita juoksevia aineita32 nopeammin vastaan siihen sijoitetun kappaleen lämpö. Seuraavaksi jäähtyi veteen sijoitettu rauta, joten vesi otti lämpöä vastaan hitaammin kuin elohopea. Viimeisenä jäähtyi ilman ympäröimä rauta, joten ilma siis otti hitaimmin vastaan raudassa olevan kuumuuden. Ja koska noiden juoksevien aineiden tiheys noudattaa samaa järjestystä kuin niiden lämmön vastaanottamisen nopeuskin, näyttää[4] toivottu todistus täten toteutuneen.
En kuitenkaan voi mitenkään olla kirjoittajan kanssa samaa mieltä tämän ilmiön syystä. Samassa pykälässä sanotaan näin: ”Sillä kun kuumuus siirtyy kappaleesta toiseen, se pakostakin saattaa tämän osat liikkeeseen; koska niitä on koossa runsaammin ja tiiviimmin tiheämmässä ja kovemmassa kappaleessa, niiden liikahtelu on vaivalloisempaa ja kuluttaa enemmän kuumuuden voimia, mistä syystä kuumennettu kappale näyttää menettäneen kuumuutensa nopeammin ja vastaanottava kappale saaneen sitä itseensä vähemmän.”
Hra Musschenbroek nimittäin pitää pykälässä 788 selvänä, että lämpö eli tuli on ainetta, ja minä taas voinen pitää selvänä sitä, ettei luonnossa mikään aine tuhoudu, vaikka se monenlaisin tavoin muuttuu, tiivistyy tai laajenee. Annetaanpa nyt elohopeaan upotetun raudan sisältämä kuumuuden määräksi 40 ja elohopean kylmyyden arvoksi 0 sillä hetkellä, kun rauta siihen sijoitettiin ja antakaamme elohopean kokonaan peittää rauta. Jos nyt elohopea on ottanut kirjoittajan väitteen mukaisesti vastaan raudan lämmöstä 10 yksikköä, hän väittää siis lämmön loppuosan kadonneen, jolloin siis 40:stä yksiköstä olisi jäljellä 20 eikä kadonnutta erää voida löytää sen paremmin raudasta kuin elohopeastakaan, vaikka rautaa ympäröivän elohopean tiheyden takia mikään muu aine ole voinut saada siitä osaakaan, ja siis 20 yksikköä tulesta olisi tuhoutunut. Tämä on järjenvastaista ja vastoin hänen omiakin sanojaan pykälässä 791: ”Se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa”, koska tässä tapauksessahan rauta ei siirtänyt eteenpäin enempää kuin 10 yksikköä, mutta menetti 30.
Herra kanslianeuvos Klingenstierna uskoo huomautuksissaan sivulla 60533, että kirjoittajan nuo havainnot voidaan parhaiten selittää olettamalla, että kappaleet ottavat vastaan painoaan ja tiheyttään vastaavan määrän kuumuutta, ennen kuin ne tuntuvat yhtä lämpimiltä.[5] Mutta koska samaisissa pykälissä ei varsinaisesti käsitellä sitä lämmön määrää, jonka kumpikin kappale ottaa vastaan, vaan tämän tapahtumiseen kuluvaa aikaa, tuo lause ei tunnu myöskään mitenkään riittävästi valaisevan tätä ilmiötä.
Tutkiakseni tämän takia asiaa tarkemmin otin yhtä pitkät eli 1 kyynärän pituiset ja yhtä paksut eli poikkileikkaukseltaan neliömäiset 1 tuuman paksuiset puu- ja rautakappaleen ja annoin niiden talvella lojua huoneessani, kunnes ne olivat kauttaaltaan yhtä lämpimiä. Otin toiseen käteeni toisen näistä esineistä ja toiseen toisen ja lähdin ulos pakkaseen, mutta vaikka ne kumpikin aluksi tuntuivat käteen sangen lämpimiltä, rauta alkoi ensimmäisenä jäähtyä, vaikka se lepäsi liikkumattomana, ja lopulta rautakappaleen kylmyys kädessäni kävi sietämättömäksi. Puu ei tällaista vaikutusta aiheuttanut. En tämän perusteella tee mitään päätelmiä siitä, että pakkasilmassa oleva rauta tuntui käteen kylmemmältä kuin yhtä kylmä puu, mutta siihen, että kämmeneni suojassa oleva raudan osa muuttui sietämättömän paljon kylmemmäksi kuin puu, en näe muuta syytä kuin sen, että käden ulkopuolella oleva rauta otti ilmasta kylmyyttä nopeammin kuin puu, siirsi sitä nopeammin kädessä olevaan rautaan ja tämä taas nopeammin käteen. Saman väitelauseen mukaisesti kädessäni ollut rauta veti nopeammin luontaista lämpöä kädestäni ja välitti sen ilmaan nopeammin kuin puu, joka on harvempaa ainetta.
Kun molemmat kappaleet olivat lojuneet pakkasessa, kunnes ne olivat täysin jäähtyneet, porasin kumpaakin varten reiän lautaan ja työnsin niitä sen läpi kämmenenleveyden verran ja sijoitin ne makaamaan lieden reunuskiveykselle pesässä loimottavan tulen eteen, niin että tuli saattoi paahtaa pitempää päätä, mutta lyhempi pää oli laudan suojassa. Laudan läpi työnnetty raudan pää alkoi neljännestunnin kuluttua lämmetä ja muuttui vähitellen aivan polttavan kuumaksi, mutta puun samassa päässä oli havaittavissa tuskin lainkaan lämpöä, niin ettei se läheskään vastannut samaa lämpömittarin lukemaa.
Otin myös hieman runsaan korttelin vetoisen upokkaan ja täytin sen murskatuilla munankuorilla, työnsin[6] sitä pajassa vähitellen kohti ahjon tulta ja sen lopulta lämmettyä peitin sen kokonaan vahvaan hiillokseen ja lietsoin palkeilla tulta parhaani mukaan puolen tunnin ajan, jotta munankuoret palaisivat kalkiksi, mutta sain asiaa tarkastaessani todeta, että sisimmät munankuoret olivat vielä aivan koskemattomia. Eiköhän painavampi ja tiheämpi kappale, vaikkapa tilavuudeltaan ja muodoltaan samanlainen rautakimpale, olisi tuossa ajassa kuumentunut läpikotaisin?
Luonto itse antaa käsiimme satoja todisteita tässä asiasta. Jokainen talonpoika toki tietää, että jos hän sitoisi toisen kätensä peitoksi käden mukaiseksi muotoillun rautalevyn ja peittäisi toisen samankokoisella ja yhtä ohuella villatilkulla ja lämmittäisi ne molemmat tulen ääressä hyvin, raudan peittämä käsi kärsii pakkasessa paljon pahemmin kuin täysin paljas käsi, vaikka sen kirjoittajan väitelauseen mukaan pitäisi tiheänä kappaleena sopia pitkäaikaiseksi suojaksi kylmyyttä vastaan ja ainakin auttaa asiassa paremmin kuin toista kättä peittävä ohut villatilkku.
Tiili voidaan kuumentaa toisesta päästään melkein tulipunaiseksi, silti sitä voidaan toisesta päästä pitäen kantaa kädessä, mutta tyhminkin tietää, ettei näin voi menetellä samankokoisen ja samanmuotoisen rautakappaleen kanssa.
Viidestä kuuteen korttelin paksuisen untuvasuojauksen keskellä voidaan munia ja omenoita jne. säilyttää lämmittämättömässä aitassa läpi talven pakkasen niitä vahingoittamatta, kunhan ne hyvissä ajoin syksyllä suojataan tarkoin, mutta jos joku luottaa samalla lailla yhtä paksuun kivimuuriin, hän katuu sitä kyllä varmasti jo ennen kevättä.
Jos olen näillä todisteillani joko saanut lukijan vakuuttumaan väitelauseeni paikkansapitävyydestä tai antamaan jollekulle aiheen asian tarkempaan tutkimiseen, olen kummassakin tapauksessa saavuttanut tavoitteeni. Heti kun totean sen aiheelliseksi,[7] olen yhtä valmis peruuttamaan väitteeni kuin muussa tapauksessa nojautumaan siihen, vaikka olen toki vuosien ajan monenlaisissa tilanteissa nähnyt sen vastaavan luonnon toimintaa.
Alavetelissä 3. elokuuta 1764
Anders Chydenius
Suom. Heikki Eskelinen
Unfortunately this content isn't available in English
[1]
Theorema Physicum
Ju tätare och tyngre en krop är, ju snarare antager den en wiss grad af wärma och köld, som intet är emot dess natur, och ju fortare meddelar den äfwen samma egenskap til närliggande ting.
Herr Musschenbroek34 säger i sin Physica Svecana35 §: 803: At ju tyngre och hårdare kropparne äro ju långsammare blifwa de heta, såsom jern, koppar, Stenar; men dessa behålla och elden ganska länge, och i samma §: ju lättare kropparne äro ju snarare förlora de elden. Emot denna § anförer wår Stora Klingenstierna36 allenast följande korta ord i sina makalösa anmärckningar37: Jag påminner mig hafwa läsit i Dr Martyns bok om Thermometrar38at qwicksilfwer tager til sig och mister wärman ganska hastigt, fast det är den tätaste liqveur39 som fins.40
Men som saken är af mycken wicht uti Physiqven, om täta eller glesa kroppar snarare emottaga och meddela köld och wärma, de Physici jag äfwen träffat se göra mäst ett med41 H:r Musschenbroek, och sanningen likwäl derutinnan öpnar en jämn och okånstlad wäg, at uplösa otaliga Phænomena uti naturen, som höra hijt, tyks den förtiena nogare efterforskande. Denna gång skal jag allenast söka öfwertyga läsaren om sielfwa satsens sanning, en annan gång /:Om Gud wil:/ huru widlöftigt hon influerar i hela naturen.
Utan at inlåta mig i någon discurs om wärma ock köld är antingen någon krop eller ei, har någon tyngd friction etc. förstår jag därmed den kropparnas förändring, som wij nu almänt jemföre emot Thermometrar, eller den Naturens förmåga som[2] i Thermometern widgar och ihop drager qwicksölfret, af hwilcka när det förra sker kallas det warmare, men då det sednare händer kallare, hwilcket likwäl sker allenast comparative emot det andra och är i sig sielf en och samma förmågas särskilta grader.
Saken wil jag söka grunda dels på de rön H:r Mussenbroek sielf anförer, dels ock på egna rön och almän förfarenhet.
Han säger § 799: ”Om twenne aldeles lijka kroppar, som äro af samma materia äro lijka heta och den ena lägges på en hård och tätare, den andra på en wek och glesare krop, så förlorar den fortare och mera eld, som är lagd på den hårde och tätare kroppen, än den andra, som är lagd på den wekare.” och § 791: ”När en het krop lägges på en annan mindre het gör han honom af sin warma delachtig, men så mycket som han meddelar, så mycket mister han sielf, och meddelar honom så länge til dess de bägge blifwa lijka warma.” När nu twenne kroppar af lika skapnad och af samma slag blifwa lijka heta lagda, den ena på tätare, den andra på glesare krop och förlora olijka, nemligen den mera wärma som ligger på den tätare, och den mindre som ligger på en glesare, så måste äfwen de omliggande kroppar wid hwilcka de röra emottaga olijka wärma. Nu röra dessa glödgade kroppar i denna händelsen intet annat än luften, och den supponerade krop de ligga uppå, derföre är nödwändigt, at den ena af dessa glödgade kroppar skal meddelt, antingen luften eller den underliggande krop mera wärma än den andra. Luften har det ei kunnat wara, emedan Auctoren u[3]tan twifwel anstält detta rön uti en ock samma eller åtminståne uti en i det närmaste lijkadan luft, då aldeles ingen orsak kan supponeras hwarföre en lijkadan luft, utur lijkadanna och lijka warma kroppar insupit en altför olika wärma; Ty återstår intet annat, än at sluta det den underliggande kroppen emottagit mera wärma, som burit up den förr swalnade åfwanliggande krop, än den som burit den sednare swalnade, och emedan Auctor säger at det warit den tätare, så måste den emottagit mera wärma än den glesare på en ock samma tid, Hwilcket skulle bewisas.
§: 800 lyda Herr Musschenbroeks ord så: ”Det samma /:neml: som föregående § blef anmärkt:/ sker också med flytande materier; Ty lät luft watn och qwicksilfwer wara i lika warma och stälte i tre lijka stora kärel42. Läg deruti trenne lijka stora och warma jern stycken, så behåller det sin wärma längst som lades i luften, det mister snarare sin eld som kom i watnet, och det kalnar snarast, som lades i qwiksilfret.” Detta rön är åter det tydeligaste bewis til min sats, som någonsin kan åstundas; Ty miste det jern stycket, som lades i qwicksilfret snarast sin wärma och slät intet annat war förhanden, som emot tog wärman, så måste det samma fortare tagit til sig den uti lagda kroppens hetta, än de andra fluida43. där näst swalnade det jernet som låg i watnet, hwarföre watnet tog långsammare wärman til sig än qwicksölfret; Sist swalnade det järnet som låg i luften, i ansende hwartil luften aldra långsammast drog åt sig den uti jernet warande elden. Och emedan samma fluida äro just i den ordning täta, som de hastigare emottagit wärman tyks[4] dermed åter wara bewijst det som åstundades.
Men hwad Auctors gifna raison44 dertil angår kan jag intet på något sätt finna mig deruti. Orden lyda så i samma §: ”Ty när elden går utur en krop uti en annan, måste han sätta dess delar i rörelse; hwilcka som de äro flera och starckare sammanhängande uti en tätare och hårdare krop, så röras de med större beswär, och öda flera krafter hos elden, derföre synes en upeldad krop snarare förlorat sin eld, och den emottagande mindre eld bekommit.”
Ty emedan H:r Musschenbr: tager det för afgiordt at warman eller elden är en krop § 788: och jag lärer få taga det för lijka afgiordt, at ingen krop annihileras uti naturen, fast den på åtskilligt sätt förändras tilpackas eller utwidgas. Lät nu al den eldqvantitet som det i qwicksilfwer lagda jernet äger afmätas med 40: lät Qwiksilfrets köld deremot wara = 0, när jernet lades deruti, lät ock jernet fulkomligen öfwerhöljas af Mercurius45. Om nu mercurius efter Auctors påstående emot tagit af jernets wärma et antal = 10, så påstår han det öfriga af wärman wara förloradt och således af 40 ei mera än 20 igen, och det förlorade fås hwarcken igen uti jernet eller qwicksölfret, ehuru för omliggande mercurii täthet intet annat ting kunnat blifwa delachtig deraf, och således 20 delar af elden annihilerade, hwilcket är orimmeligit och stridande emot dess egna ord § 791: ”Så mycket elden meddelar så mycket mister han sielf”, emedan i denna händelsen jernet ei meddelt mer än 10, men mistat 30.
Herr Canc: Rådet Klingenstierna i sina anmärkningar pag: 60546 tror at dessa Auctors rön bäst kunna därigenom förklaras, när man antager at kropparna emottaga en myckenhet af hetta, som är swarande emot deras tyngd och täthet innan de kännas lijka warma.[5] Men som samma §§: intet egenteligen handla om den myckenhet af wärma som hwardera kroppen emot tager, utan om tiden innom hwilcken det sker, tyks den satsen heller ingalunda nog uplysa detta Phænomenon.
At derföre nogare undersöka detta, tog jag et stycke trä och jern, lika långa neml:n 1 al:r och tiocka 1 tum i fyrckant, och lät dem om winteren ligga uti min kammare, tils de alt igenom blefwo lijka warma. Jag tog dem en i hwardera handen och gick ut i kölden, men ehuru de i början woro wäl warma emot handen, begynte jernstycket först at kyla, fast det låg orördt och kölden i jernstycket blef för handen på slutet olidelig: Men i trädet ingalunda så. Jag sluter intet något deraf, at jernet, som war i kölden kändess kallare emot handen, än lijka kalt trä, men at den del af jernet som war inuti min hand, skulle blifwa så odrägeligen kallare än trädet, dertil ser jag ingen annan orsak än at jernet utom handen emottog fortare kölden utur luften än trädet, meddelte den fortare til jernet innom handen, och det åter fortare til handen. Det i handen hålna jernet drog efter samma satts fortare naturliga wärman utur min hand, och meddelte det samma til luften fortare än trädet, som en glesare krop.
Sedan de legat ute uti kölden tils de fulkomligen swalnat, bårade47 jag hål för dem hwardera uti ett bräde och trädde dem der in twär hands långt, och stälde dem at ligga på en spishälla för eldbrasan så at elden fick tilfälle at badda på den längre ändan, men den kortare skyldes af brädet. Efter ¼ dels timme började ändan af jernet som gick igenom brädet blifwa warm och småningom aldeles brännande, men däremot märktes på samma ända af trädet föga wärma, så at den på långt när ei swarade emot lika grad uppå Thermometern.
Jag tog äfwen en degel af något mer än qvarters rum och fylde den med sönderkrossade äggskal, makade[6] den småningom til elden, uti en smidia, änteligen sedan hon war blefwen warm, öfwerhölgde jag den aldeles med en starck glöd och med wädret48 dref elden det bästa jag kunde ½ timmas tid, i mening at äggskalen derigenom skulle brinna till Kalck, men blef wed efterseende warse, at det innersta war ännu aldeles orördt. Säg mån en tyngre och tätare krop til exempel jern af samma volum och skapnad49 intet på denna tiden aldeles blifwit upeldad?
Naturen sielf räcker oss hundrade tals bewis härpå uti händerna. Hwar bonde wet, at om han bunde50 en efter handen passad jernplåt uppå sin ena hand och på den andra en lika stor och tun ylle lapp, och för elden gorde dem bägge wäl warma, wet han wäl, at den blifwer af Kölden långt swårare ansatt, som bär järn plåten, än om handen aldeles warit bar, då den likwäl efter auctorens satts såsom en tät krop kunnat tiena til et långwarigt præservativ51 emot kölden, och i det aldraminsta til ett långwarigare än den tunna yllelappen, som war på andra handen.
En tegelsten kan eldas nästan ellröd52 i ena ändan, men bäras med bara handen utur den andra, men at det ei går an med ett jernstycke af samma storlek och skapnad det weta de enfaldigaste.
Mitt inuti en dunbed53 som wore 5 el:r 6 qvarter igenom kan man hela winteren i en öppen boda förwara ägg och äplen etc. utan at de skadas af köld, när de i god tid om hösten blifwa wäl inlagda, men har någon samma förtroende til en sten mur af lijka tiocklek, ångrar han det säkert innan wåren.
Har jag med dessa mina bewijs antingen kunnat öfwertyga läsaren om min satts, eller förmå någon til nogare undersökning i saken så är i båda fallen mitt ändamål wunnit. Så snart jag ser skäl är jag rätt[7] så willig at återkalla den, ehuru jag i flera års tid wed allehanda tillfällen sedt den träffa in med54 naturen, som jag annars är at bygga på densamma.
Nedervetil d:n 3 Augusti 1764:
Anders Chydenius
[1]
Theorema physicum
Mitä tiheämpi ja painavampi kappale on, sitä nopeammin se ottaa vastaan tietyn määrän lämpöä tai kylmyyttä, joka ei ole ristiriidassa sen luonteen kanssa, ja sitä nopeammin se myös välittää saman ominaisuuden lähellään oleviin esineisiin.
Herra Musschenbroek sanoo teoksensa Physica Svecana55 pykälässä 803, että mitä painavampia ja kovempia kappaleet (mm. rauta, kupari, kivet) ovat, sitä hitaammin ne kuumenevat, mutta ne myös säilyttävät kuumuutensa varsin kauan, ja samassa pykälässä, että mitä kevyempiä kappaleet ovat, sitä nopeammin kuumuus niistä häviää. Suuri Klingenstiernamme esittää verrattomissa huomautuksissaan56 tätä pykälää vastaan vain nämä muutamat sanat: Muistelen lukeneeni tri Martinen lämpömittareita koskevasta kirjasta57, että elohopea lämpenee ja menettää lämpönsä melko nopeasti, vaikka se on tihein olemassa oleva neste.58
Koska fysiikassa kuitenkin on hyvin tärkeätä tietää, jäähtyvätkö ja lämpiävätkö tiheät vai harvat kappaleet nopeammin ja myös levittävätkö ne kylmyyttä ja lämpöä nopeammin, koska ne fyysikot, joita olen henkilökohtaisesti tavannutkin, näyttävät olevan enimmäkseen samaa mieltä kuin herra Musschenbroek ja koska totuuden selvittäminen tästä asiasta kuitenkin avaa tasaisen ja yksinkertaisen tien lukemattoman monien tähän liittyvien luonnonilmiöiden selittämiseen, se tuntuu ansaitsevan tarkempaa tutkimista. Pyrin tällä kertaa ainoastaan saamaan lukijan vakuuttuneeksi itse väitelauseen todenmukaisuudesta, joskus toiste (jos Jumala suo) siitä, miten laajasti tämä totuus vaikuttaa luonnossa kaikkialla.
Ryhtymättä mihinkään keskusteluun siitä, ovatko lämpö ja kylmyys ainetta vai eivät, onko niillä painoa, kitkaa jne., tarkoitan niillä vain sitä kappaleissa tapahtuvaa muutosta, jota nykyisin yleisesti mittaamme lämpömittareilla, eli sitä luonnon voimaa, joka[2] lämpömittarissa laajentaa ja supistaa elohopeaa, jolloin sitä sanotaan ensiksi mainitussa tapauksessa lämpenemiseksi, mutta jälkimmäisessä tapauksessa kylmenemiseksi, vaikkakin nämä ilmiöt tapahtuvat ainoastaan elohopean tilan suhteellisina muutoksina ja ovat itsessään saman voiman eriasteisia ilmauksia.
Yritän perustella asiaa osaksi hra Musschenbroekin itsensä esittämillä huomioilla, osaksi myös omilla havainnoillani ja yleisellä kokemuksella.
Hän sanoo pykälässä 799: ”Jos kahdesta aivan samanlaisesta kappaleesta, jotka ovat samaa ainetta ja yhtä kuumia, toinen asetetaan kovan ja tiheämmän, toinen pehmeän ja rakenteeltaan harvemman kappaleen päälle, menettää kovan ja tiheämmän kappaleen päälle asetettu enemmän ja nopeammin lämpöä kuin toinen, joka on sijoitettu pehmeämmän päälle”, ja pykälässä 791: ”Kun kuuma kappale asetetaan vähemmän kuuman kappaleen päälle, se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa ja jatkaa lämmön luovuttamista, kunnes molemmat ovat yhtä lämpimiä.” Kun nyt siis kaksi samanmuotoista ja samasta aineesta tehtyä kappaletta asetetaan yhtä kuumina toinen tiheämmän ja toinen harvemman kappaleen päälle ja ne menettävät erilaisen määrän lämpöä, nimittäin tiheämmän kappaleen päällä oleva enemmän ja harvemman kappaleen päällä oleva vähemmän, ottavat ympäröivät kappaleet, joihin ne ovat kosketuksessa, myös vastaan erilaisen määrän lämpöä. Nämä hehkuvan kuumiksi kuumennetut kappaleethan ovat kosketuksissa vain ilman sekä allaan olevan kappaleen kanssa, joten väistämättä toinen noista kuumennetuista kappaleista on luovuttanut ilmaan tai allaan olevaan kappaleeseen enemmän kuin toinen. Kirjoittaja on epäilemättä[3] suorittanut kokeensa samassa tai ainakin kutakuinkin samanlaisessa ilmassa, joten saajana ei ole voinut olla ilma, koska oletettavissa ei ole mitään syytä, jonka takia samanlainen ilma olisi imenyt itseensä aivan erilaisen määrän lämpöä samanlaisista ja yhtä lämpimistä kappaleista. Jäljelle jääkin vain se päätelmä, että nopeammin jäähtynyttä kappaletta kannatellut sen alla ollut esine on ottanut vastaan enemmän lämpöä kuin se, joka on kannatellut myöhemmin jäähtynyttä, ja koska kirjoittaja sanoo ensiksi mainitun kappaleen olleen tiheämpi, sen on täytynyt ottaa vastaan enemmän lämpöä kuin harvempi kappale samassa ajassa. Mikä oli todistettava.
Herra Musschenbroek kirjoittaa pykälässä 800 näin: ”Sama (nimittäin edellisessä pykälässä mainittu) ilmiö tapahtuu myös juoksevissa aineissa. Sijoitettakoon yhtä lämmintä ilmaa, vettä ja elohopeaa kolmeen yhtä suureen astiaan. Sijoitetaan sitten niihin kolme yhtä suurta ja yhtä lämmintä raudankappaletta, jolloin lämpönsä säilyttää kauimmin se, joka sijoitettiin ilmaan, sitä nopeammin jäähtyy veteen sijoitettu ja nopeimmin elohopeaan sijoitettu kappale.” Tämä havainto taas on väitelauseelleni selvin toivottavissa oleva todistus. Jos nimittäin elohopeaan sijoitettu raudankappale menetti nopeimmin lämpönsä eikä kerrassaan mitään muuta lämmön vastaanottajaa ollut tapahtumassa mukana, täytyy saman aineen ottaa muita juoksevia aineita59 nopeammin vastaan siihen sijoitetun kappaleen lämpö. Seuraavaksi jäähtyi veteen sijoitettu rauta, joten vesi otti lämpöä vastaan hitaammin kuin elohopea. Viimeisenä jäähtyi ilman ympäröimä rauta, joten ilma siis otti hitaimmin vastaan raudassa olevan kuumuuden. Ja koska noiden juoksevien aineiden tiheys noudattaa samaa järjestystä kuin niiden lämmön vastaanottamisen nopeuskin, näyttää[4] toivottu todistus täten toteutuneen.
En kuitenkaan voi mitenkään olla kirjoittajan kanssa samaa mieltä tämän ilmiön syystä. Samassa pykälässä sanotaan näin: ”Sillä kun kuumuus siirtyy kappaleesta toiseen, se pakostakin saattaa tämän osat liikkeeseen; koska niitä on koossa runsaammin ja tiiviimmin tiheämmässä ja kovemmassa kappaleessa, niiden liikahtelu on vaivalloisempaa ja kuluttaa enemmän kuumuuden voimia, mistä syystä kuumennettu kappale näyttää menettäneen kuumuutensa nopeammin ja vastaanottava kappale saaneen sitä itseensä vähemmän.”
Hra Musschenbroek nimittäin pitää pykälässä 788 selvänä, että lämpö eli tuli on ainetta, ja minä taas voinen pitää selvänä sitä, ettei luonnossa mikään aine tuhoudu, vaikka se monenlaisin tavoin muuttuu, tiivistyy tai laajenee. Annetaanpa nyt elohopeaan upotetun raudan sisältämä kuumuuden määräksi 40 ja elohopean kylmyyden arvoksi 0 sillä hetkellä, kun rauta siihen sijoitettiin ja antakaamme elohopean kokonaan peittää rauta. Jos nyt elohopea on ottanut kirjoittajan väitteen mukaisesti vastaan raudan lämmöstä 10 yksikköä, hän väittää siis lämmön loppuosan kadonneen, jolloin siis 40:stä yksiköstä olisi jäljellä 20 eikä kadonnutta erää voida löytää sen paremmin raudasta kuin elohopeastakaan, vaikka rautaa ympäröivän elohopean tiheyden takia mikään muu aine ole voinut saada siitä osaakaan, ja siis 20 yksikköä tulesta olisi tuhoutunut. Tämä on järjenvastaista ja vastoin hänen omiakin sanojaan pykälässä 791: ”Se antaa toiselle osan lämmöstään, mutta menettää itse saman verran kuin toiselle antaa”, koska tässä tapauksessahan rauta ei siirtänyt eteenpäin enempää kuin 10 yksikköä, mutta menetti 30.
Herra kanslianeuvos Klingenstierna uskoo huomautuksissaan sivulla 60560, että kirjoittajan nuo havainnot voidaan parhaiten selittää olettamalla, että kappaleet ottavat vastaan painoaan ja tiheyttään vastaavan määrän kuumuutta, ennen kuin ne tuntuvat yhtä lämpimiltä.[5] Mutta koska samaisissa pykälissä ei varsinaisesti käsitellä sitä lämmön määrää, jonka kumpikin kappale ottaa vastaan, vaan tämän tapahtumiseen kuluvaa aikaa, tuo lause ei tunnu myöskään mitenkään riittävästi valaisevan tätä ilmiötä.
Tutkiakseni tämän takia asiaa tarkemmin otin yhtä pitkät eli 1 kyynärän pituiset ja yhtä paksut eli poikkileikkaukseltaan neliömäiset 1 tuuman paksuiset puu- ja rautakappaleen ja annoin niiden talvella lojua huoneessani, kunnes ne olivat kauttaaltaan yhtä lämpimiä. Otin toiseen käteeni toisen näistä esineistä ja toiseen toisen ja lähdin ulos pakkaseen, mutta vaikka ne kumpikin aluksi tuntuivat käteen sangen lämpimiltä, rauta alkoi ensimmäisenä jäähtyä, vaikka se lepäsi liikkumattomana, ja lopulta rautakappaleen kylmyys kädessäni kävi sietämättömäksi. Puu ei tällaista vaikutusta aiheuttanut. En tämän perusteella tee mitään päätelmiä siitä, että pakkasilmassa oleva rauta tuntui käteen kylmemmältä kuin yhtä kylmä puu, mutta siihen, että kämmeneni suojassa oleva raudan osa muuttui sietämättömän paljon kylmemmäksi kuin puu, en näe muuta syytä kuin sen, että käden ulkopuolella oleva rauta otti ilmasta kylmyyttä nopeammin kuin puu, siirsi sitä nopeammin kädessä olevaan rautaan ja tämä taas nopeammin käteen. Saman väitelauseen mukaisesti kädessäni ollut rauta veti nopeammin luontaista lämpöä kädestäni ja välitti sen ilmaan nopeammin kuin puu, joka on harvempaa ainetta.
Kun molemmat kappaleet olivat lojuneet pakkasessa, kunnes ne olivat täysin jäähtyneet, porasin kumpaakin varten reiän lautaan ja työnsin niitä sen läpi kämmenenleveyden verran ja sijoitin ne makaamaan lieden reunuskiveykselle pesässä loimottavan tulen eteen, niin että tuli saattoi paahtaa pitempää päätä, mutta lyhempi pää oli laudan suojassa. Laudan läpi työnnetty raudan pää alkoi neljännestunnin kuluttua lämmetä ja muuttui vähitellen aivan polttavan kuumaksi, mutta puun samassa päässä oli havaittavissa tuskin lainkaan lämpöä, niin ettei se läheskään vastannut samaa lämpömittarin lukemaa.
Otin myös hieman runsaan korttelin vetoisen upokkaan ja täytin sen murskatuilla munankuorilla, työnsin[6] sitä pajassa vähitellen kohti ahjon tulta ja sen lopulta lämmettyä peitin sen kokonaan vahvaan hiillokseen ja lietsoin palkeilla tulta parhaani mukaan puolen tunnin ajan, jotta munankuoret palaisivat kalkiksi, mutta sain asiaa tarkastaessani todeta, että sisimmät munankuoret olivat vielä aivan koskemattomia. Eiköhän painavampi ja tiheämpi kappale, vaikkapa tilavuudeltaan ja muodoltaan samanlainen rautakimpale, olisi tuossa ajassa kuumentunut läpikotaisin?
Luonto itse antaa käsiimme satoja todisteita tässä asiasta. Jokainen talonpoika toki tietää, että jos hän sitoisi toisen kätensä peitoksi käden mukaiseksi muotoillun rautalevyn ja peittäisi toisen samankokoisella ja yhtä ohuella villatilkulla ja lämmittäisi ne molemmat tulen ääressä hyvin, raudan peittämä käsi kärsii pakkasessa paljon pahemmin kuin täysin paljas käsi, vaikka sen kirjoittajan väitelauseen mukaan pitäisi tiheänä kappaleena sopia pitkäaikaiseksi suojaksi kylmyyttä vastaan ja ainakin auttaa asiassa paremmin kuin toista kättä peittävä ohut villatilkku.
Tiili voidaan kuumentaa toisesta päästään melkein tulipunaiseksi, silti sitä voidaan toisesta päästä pitäen kantaa kädessä, mutta tyhminkin tietää, ettei näin voi menetellä samankokoisen ja samanmuotoisen rautakappaleen kanssa.
Viidestä kuuteen korttelin paksuisen untuvasuojauksen keskellä voidaan munia ja omenoita jne. säilyttää lämmittämättömässä aitassa läpi talven pakkasen niitä vahingoittamatta, kunhan ne hyvissä ajoin syksyllä suojataan tarkoin, mutta jos joku luottaa samalla lailla yhtä paksuun kivimuuriin, hän katuu sitä kyllä varmasti jo ennen kevättä.
Jos olen näillä todisteillani joko saanut lukijan vakuuttumaan väitelauseeni paikkansapitävyydestä tai antamaan jollekulle aiheen asian tarkempaan tutkimiseen, olen kummassakin tapauksessa saavuttanut tavoitteeni. Heti kun totean sen aiheelliseksi,[7] olen yhtä valmis peruuttamaan väitteeni kuin muussa tapauksessa nojautumaan siihen, vaikka olen toki vuosien ajan monenlaisissa tilanteissa nähnyt sen vastaavan luonnon toimintaa.
Alavetelissä 3. elokuuta 1764
Anders Chydenius
Suom. Heikki Eskelinen
Unfortunately this content isn't available in English
Edellinen jakso:
Seuraava jakso:
paikat:
Henkilöt: Klingenstierna, Samuel Martine, George Musschenbroek, Pieter van
Raamatunkohdat:
Aiheet: