**תאוריית הקלוריק** היא תאוריה מדעית ארכאית לגבי מהותו של החום. לפי תאוריה זו, חום הוא זורם (כמו נוזל או גז) המכונה **קלוריק**, הזורם מגופים חמים לגופים קרים. הקלוריק נחשב לגז חסר משקל, המסוגל לנוע מתוך ולתוך נקבוביות במוצקים ובנוזלים. תאוריית הקלוריק נזנחה באמצע המאה ה-19 עם ההבנה שחום הוא למעשה אנרגיה, אך נותרה בספרות המדעית עד סוף המאה ה-19.

היסטוריה מוקדמת
---------------

בהיסטוריה המוקדמת של התרמודינמיקה, קיים בלבול רב בין ההסברים הראשונים של חום ושל בעירה. לאחר שיוהאן יואכים בכר וגאורג ארנסט שטאל הציגו את תאוריית הפלוגיסטון באמצע המאה ה-17, פלוגיסטון נחשב ל"מהות החום".

את תאוריית הקלוריק הציע לראשונה אנטואן לבואזיה. לבואזיה הסביר את תופעת הבעירה במונחים של חמצן בשנות ה-70 של המאה ה-18. במאמרו משנת 1783, "Réflexions sur le phlogistique", טען לבואזיה כי תאוריית הפלוגיסטון אינה מתיישבת עם תוצאותיו הניסיוניות, והציע "נוזל מרומז" המכונה "קלוריק", וקרא לו "מהות החום".

לפי התאוריה, הכמות של חומר זה קבועה ברחבי היקום, והוא זורם מגופים חמים לגופים קרים. בשנות ה-80 של המאה ה-18, יש שהאמינו כי הקור הוא נוזל, "פריגוריק". פייר פרבו (Pierre Prévost) טען כי קור הוא פשוט העדר קלוריק.

מכיוון שחום היה חומר ממשי בתאוריית הקלוריק, לא ניתן ליצור או להשמיד אותו, שימור החום היה הנחה מרכזית.

ניסוייו של ג'וזף בלק בחקר התכונות התרמיות של חומרים השפיעו גם הם על הצגת תאוריית הקלוריק. זולת תאוריית הקלוריק, התקיימה בשלהי המאה ה-18 תאוריה אחרת שיכלה להסביר את תופעת החום: התאוריה הקינטית של הגזים. שתי התאוריות נחשבו לשוות ערך באותה עת, אולם תאוריית הקלוריק הייתה החדשה מבין השתיים, כיוון שהשתמשה במספר רעיונות מהתאוריה האטומית, ויכלה להסביר גם בעירה וגם קלורימטריה.

הצלחות
------

ניתן לנסח מספר הסברים מוצלחים, וכך אכן נעשה, תוך שימוש בהנחות תאוריית הקאלוריק. ניתן להבין מדוע כוס תה מתקררת בטמרפטורת החדר: הקלוריק דוחה את עצמו, ולכן זורם באיטיות מאזורים צפופי-קלוריק (המים החמים) לאזורים דלילים יותר (האוויר הקר יותר שבחדר). ניתן להסביר גם את תופעת ההתפשטות של אוויר חם: קלוריק נספג לתוך מולקולות האוויר, ומגדיל את נפחן. אם ננסח עוד הסברים לגבי מה קורה לקלוריק בתהליך הספיגה הזה, ניתן להסביר את הקרינה התרמית, מעברי פאזה של חומר בטמפרטורות שונות, ולהסיק כמעט את כל חוקי הגזים.

סאדי קרנו פיתח את העיקרון הבסיסי של מנוע קרנו, שעדיין מהווה את הבסיס לתאוריית מנוע החום, בהתבסס על תאוריית הקלוריק בלבד.

> 
> יצירת התנועה במנוע הקיטור באה תמיד כרוכה בדבר, שראוי לתת עליו את הדעת, וזו יצירת שיווי־המשקל של החומר הקאלורי, כלומר: העברתו מגוף שהטמפרטורה שלו גבוהה אל גוף שהטמפרטורה שלו נמוכה ממנו. מה נעשה באמת במנוע קיטור הנמצא בפעולה ממש? החומר הקאלורי הנוצר בתנור על ידי השרפה עובר את כתלי הדוד, ומוליד את הקיטור, ומתגלם בו כביכול. הקיטור נושא אותו קודם אל הגליל, שם הוא מבצע תפקיד מסוים, ומשם אל העבה; שם נהפך הקיטור לנוזל במגעו עם המים הקרים הנמצאים שם. המים הקרים של המעבה קולטים את אפוא בסופו של דבר את החומר הקאלורי הנוצר בשעת שרפה...הקיטור אינו כאן אלא אמצעי להעברת החומר הקאלורי...הכח המניע נוצר אפוא במנוע הקיטור לו על כילוי החומר הקאלורי ממש, אלא על ידי העברתו מגוף חם לגוף קר, כלומר על ידי יציר שיווי משקל
> 
> 
> 
> — סאדי קרנו, הגיונות על הכח המניע של האש
> 

אולם, אחד האישושים החשובים ביותר של תאוריית הקלוריק היה התיקון התאורטי שביצע פייר-סימון לפלס למשוואת הפולס של אייזק ניוטון. לפלס, שתמך בתאוריית הקלוריק, הוסיף לקבוע למשוואה של ניוטון, הידוע כיום בתור יחס קיבולי החום של גז. תוספת זו לא רק שתיקנה באופן משמעותי את התחזית התאורטית של מהירות הקול, אלא גם המשיכה לספק תחזיות מדויקות יותר למשך כמעט מאה, כאשר מדידות של היחס הפכו למדויקות יותר. 

חקר גבישים בפיזיקת מצב מוצק מודרנית משקף צל של תאוריית הקלוריק הזנוחה. תנודות סריג של גבישים, הנושאות אנרגיה תרמיות, מקוונטטות ויש להן דואליות גל-חלקיק. הייצוג החלקיקי של ויברציות שריג מכונה פונון, בהקבלה לפוטון.

התפתחויות מאוחרות
-----------------

ב-1798, פרסם בנג'מין תומפסון (הרוזן רמפורד) מאמר בשם "חקירה ניסיונית אודות מקור החום המעורר על ידי חיכוך", דיווח אודות מחקרו בעניין החום המופק בעת ייצור תותחים. תומפסון מצא כי קידוח חוזר ונשנה בתותח לא פגע ביכולתו לייצר חום, כלומר לא גרם לאיבוד קלוריק. תוצאה זו הביאה אותו להאמין כי לא ייתכן כי קלוריק הוא "חומר" המציית לחוק שימור, אם כי התעוררו ויכוחים רבים לגבי אי-הוודאות הניסיונית בניסוייו.

תוצאותיו לא נראו כאיום לתאוריית הקלוריק באותה עת, כיוון שזו נחשבה לשוות ערך לתאוריה הקינטית של הגזים. למעשה, לפי חלק מבני זמנו, התוצאות דווקא סייעו להבנה של תאוריית הקלוריק.

ניסויו של תומפסון הווה השראה לעבודתו של ג'יימס ג'ול ואחרים לקראת אמצע המאה ה-19. ב-1850 פרסם רודולף קלאוזיוס מאמר בו הראה כי שתי התאוריות אכן תואמות אחת את השנייה, כל עוד חוק שימור החום הוחלף בחוק שימור האנרגיה. בדרך זו נכנסה תאוריית הקלוריק לדברי ימי הפיזיקה, והתפתחה לתרמודינמיקה המודרנית, בה חום הוא בעצם אנרגיה קינטית של מולקולות.

ביבליוגרפיה
-----------

* Fox, R. (1971). *The Caloric Theory of Gases*. Clarendon Press: Oxford.
* Chang, H.S. (2003). "Preservative realism and its discontents: Revisiting caloric". *Philosophy of Science*. **70** (5): 902–912. doi:10.1086/377376.
* Mendosa, E. (בפברואר 1961). "A sketch for a history of early thermodynamics". *Physics Today*: 32–42. `{{cite journal}}`:  (עזרה)

קישורים חיצוניים==הערות שוליים
------------------------------

1. ↑  מהדורה משנת 1880 של "A Guide to the Scientific Knowledge of Things Familiar" ספר מדע חינוכי מהמאה ה-19, הסבירה מעבר חום במונחים של זרימת קלוריק
2. ↑  ראו, לדוגמה, את מאמרו של סאדי קרנו משנת 1824, הגיונות על הכח המניע של האש *Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu*
3. ↑  Pierre-Simon Laplace (1816). Sur la vitesse dus son dans l'air et dans l'eau. In *Annales de Chimie et de Physique.*
4. ↑  ראו לדוגמה את פרסומו של לבואזיה משנת 1783, *Mémoire sur la chaleur, lu à l'Académie royale des sciences, le 28 juin 1783, par MM. Lavoisier et de La Place*

| תרמודינמיקה |
| --- |
| חוקי יסוד | חוקי שימור (החומר, האנרגיה) • חוקי התרמודינמיקה: אפס, ראשון, שני (ראו גם: תנועה נצחית, השד של מקסוול), שלישי |
| קבועים | קבוע הגזים • קבוע בולצמן • קבוע אבוגדרו • קבוע פלאנק |
| משתנים | אינטנסיבים (טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל כימי) • אקסטנסיבים (אנטרופיה, נפח, מספר חלקיקים) • משוואת מצב |
| יחידות מידה | טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, יח' אחרות) • נפח (ליטר, מטר מעוקב) • לחץ (בר, אטמוספירה, פסקל) • מספר חלקיקים (מול) • אנרגיה (ג'אול, קלוריה) |
| אפיון | הפיכות • שינוי האנתלפיה (תהליך אקסותרמי, תהליך אנדותרמי) • שינוי באנרגיה (תהליך ספונטני, תהליך מאולץ) • תהליך (איזוברי, איזותרמי, איזוכורי, אדיאבטי, איזנטרופי, איזואנתלפי) |
| פוטנציאלים תרמודינמיים | אנרגיה פנימית • אנתלפיה • האנרגיה החופשית של הלמהולץ • האנרגיה החופשית של גיבס |
| מצבי צבירה ומעברי פאזות | מצבי צבירה (מוצק, נוזל, גז) • מעברי פאזות (התכה, התאדות, המראה, התעבות, הקפאה) • נקודת התכה • נקודת רתיחה • נקודה משולשת • נקודה קריטית • דיאגרמת פאזות • משוואת קלאוזיוס-קלפרון • חוק הפאזות של גיבס |
| גזים | גז אידיאלי • גז ואן דר ואלס • התאוריה הקינטית של הגזים • לחץ חלקי • חוק ראול • מודל דלטון • חוק בויל-מריוט • חוק גה-ליסאק • חוק שארל• משוואת הגז האידיאלי |
| חום וטמפרטורה | האפס המוחלט • יח' מידה לטמפרטורה • שיווי משקל תרמודינמי • קיבול חום • יחס קיבולי החום • חום כמוס • חוק הס • קלורימטר • אפקט ג'ול-תומסון • הסעת חום • מוליכות חום • מעבר חום • קרינה תרמית • קשר מאייר • האינדקס האדיאבטי |
| מעגלי עבודה | מעגלים תרמודינמיים (קרנו, סטרלינג, ברייטון, אריקסון, רנקין, סטירלינג, דיזל, לנואר, אוטו, היגרוסקופי, סקודירי, סטודרד) • נצילות |
| יישומים | מכונות חום • מנועים • משאבות • משאבת חום • מחליף חום • מיזוג אוויר • מקרר • קירור תרמואלקטרי • תחנות כוח |
| מונחים נוספים | תאוריית הקלוריק • תנועה בראונית • פונקציית מצב • תרמודינמיקה סטטיסטית • קשרי מקסוול • תרמוכימיה |
| דמויות בולטות | דניאל ברנולי (1700–1782) • בנג'מין תומפסון (1753–1814) • סאדי קרנו (1796–1832) • אמיל קלפרון (1799–1874) • רוברט מאייר (1814–1878) • ג'יימס ג'ול (1818–1889) • ויליאם ג'ון מקורן רנקין (1820–1872) • הרמן פון הלמהולץ (1821–1894) • רודולף קלאוזיוס (1822–1888) • ויליאם תומסון (1824–1907) • ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) • יוהנס דידריק ואן דר ואלס (1837–1923) • ג'וסיה וילארד גיבס (1839–1903) • לודוויג בולצמן (1844–1906) • מקס פלאנק (1858–1947) • פייר דוהם (1861–1916) • קונסטנטין קרתיאודורי (1873–1950) • לארס אונסגר (1903–1976) |