Анализируя весь объем исследований газового состояния, необходимо признать, что подлинными основателями кинетической теории газов являются Даниил Бернулли и М.В. Ломоносов. Еще в первой трети XVIII в. работавший в России Д. Бернулли, прославившийся как физик-универсал и один из основателей математической физики, объяснял свойства газов на основании теплового движения частиц. В 1738 г. он издал свой фундаментальный труд «Hydrodynamica» («Гидродинамика»), который явился плодом его многолетних исследований. В десятом разделе своего сочинения[23], изданного в Страсбурге на латинском языке, Д. Бернулли первым выступил с утверждением, что частицы газа движутся равномерно и прямолинейно до тех пор, пока не столкнутся друг с другом или со стенкой сосуда, в котором газ заключен. Все соударения частиц газа он считал упругими, поэтому их движение является хаотическим и беспрерывным. Таким образом, причиной давления газа на стенки сосуда P, по мнению Бернулли, является тепловое движение его частиц, причем величина P пропорциональна квадрату их скорости. В своей классической книге «Гидродинамика» ученый вывел уравнение стационарного
течения несжимаемой жидкости (уравнение Бернулли), лежащее в основе динамики жидкостей и газов. Ему удалось вывести математическое выражение, связывающее давление газа или жидкости со скоростью движения его частиц:
P + ρgh + (ρ/2)∙v2 = P0 = const. (3.1)
Даниил Бернулли (1700–1782)
Титульный лист «Гидродинамики» Д. Бернулли (1738)
Согласно этому уравнению, сумма статического давления Р, давления, обусловленного весом столба жидкости или газа ρgh, и динамического давления ρv2/2 остается постоянной вдоль линии потока.
Еще одним сторонником кинетической теории теплоты в те времена был великий русский ученый М.В. Ломоносов (см. т. 2, глава 1, пп. 1.4.4–1.4.6). Он применил молекулярно-кинетические представления, составляющие важную часть его «корпускулярной философии», для объяснения различных тепловых процессов.
Следует подчеркнуть, что гипотеза Бернулли практически полностью совпадает с современными представлениями о теплоте. При этом уместно напомнить, что в то время весьма популярными были и другие теории. В частности, считали, что теплота — это локализованные колебания эфира или вихревые движения в нем, т. е. тоже движение, но не самих частиц, а среды, в которую они погружены. Согласно другой версии, которую разделял, например, Дж. Дальтон (см. т. 1, глава 8, п. 8.4), каждая частица вещества окружена «тепловым экраном или облаком», благодаря чему частицы отталкиваются друг от друга, что и объясняет наличие давления. Великий французский химик А.Л. Лавуазье рассматривал «теплород» как один из безусловных химических элементов (см. т. 1, глава 6, п. 6.7.3).
Помимо того, что в XVIII столетии среди естествоиспытателей не существовало единого мнения о природе теплоты, — далеко не все ученые понимали и различие между количеством теплоты и степенью нагрева тел, т. е. температурой. Большинство из них склонялось к мнению, что температура определяется количеством теплоты в теле: чем больше теплоты — тем выше температура.