Αρχαιότητα

Είναι διαδεδομένη η άποψη ότι η θερμότητα είναι μια μορφή κίνησης εντός των σωμάτων και ότι η πίεση είναι το αποτέλεσμα είναι το αποτέλεσμα αυτής της κίνησης.

150 π.Χ.

Ο Ήρωνας ο Αλεξανδρεύς γράφει τα "Πνευματικά", μια πραγματεία για τον ατμοσφαιρικό αέρα, συνοψίζοντας ένα μεγάλο μέρος από ότι ήταν γνωστό ως τότε για την ροή σε αγωγούς, αντλίες και τις επιδράσεις της θερμότητας στα υγρά. Επίσης αναφέρει κατασκευαστικά σχέδια κινητήρων.

11ος αιώνας

Ήταν γνωστή στην Κίνα η ιδιότητα των υλικών να χάνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες όταν υποβάλλονται σε υψηλές θερμοκρασίες.

1612

Είναι γνωστό ότι ο Santorre Santorio (1561-1636) χρησιμοποιεί μια αρχική μορφή ενός θερμοσκοπίου και επίσης δημοσιεύει την πραγματεία: "Commentariar in artem medicinalem Galeni". O Santorre έστειλε επιστολή στον Galileo Galilei (1564-1642) η οποία περιείχε σκαριφήματα της διαταξής του. Ο Galileo του απάντησε ότι η εφεύρεση ήταν δική του. Η πατρότητα παραμένει αδιευκρίνιστη.

1643

Ο Evaggelista Torriceli (1608-1647) εφευρίσκει το βαρόμετρο.

1644

O Rene Descartes (1596-1650) εκπονεί το έργο "Principa Philosophiae", το οποίο δημοσιεύεται στο Amsterdam. Η εργασία αυτή αποτελεί μια επέκταση των προσπαθειών για την ανάπτυξη ενός πλήρους μαθηματικού-μηχανικού μοντέλου για την περιγραφή του κόσμου.

1660

O Robert Boyle (1627-1691) δημοσιεύει το έργο: "New Experiments Physio-Mechanical, touching the Spring of the Air, and its Effects". Ένα πείραμα δείχνει καθαρά την εξάρτηση του κενού του Torriceli από την πίεση του αέρα περιβάλλοντος. Επίσης παρουσιάζονται σχόλια επί της ιδέας του Pecquet για την παράσταση των μορίων αέρα με την μορφή ελαστικά συνδεδεμένων ατόμων (την οποία προτιμούσε ο Boyle) και επί της ιδέας του Descartes περί στροβιλιζόμενων σωματιδίων, τα οποία απωθούν το ένα το άλλο όταν βρίσκονται κοντά το ένα στο άλλο.

Tα πειράματα των Richard Townley (1628-1707) και Henry Power (1623-1668) επαληθεύουν τον νόμο PV για την εκτόνωση (Ο αποκαλούμενος "Νόμος των Boyle-Mariotte").

1661

O Boyle προσθέτει ένα παράρτημα στην εργασία του που δημοσιεύθηκε το 1660, απαντώντας στην κριτική των Linus και Thomas Hobbes. Παρουσιάζει βελτιωμένα πειραματικά αποτελέσματα και δίνει μια έκφραση για αυτό που είναι γνωστό ως "Νόμος του Boyle" για την συμπίεση.

1663

O Blaise Pascal (1623-1662) γράφει την πραγματεία του: "On the Equilibrium of Liquids" (δημοσιεύτηκε μετά θάνατον) . Σε συτή αναφέρει ότι υπάρχει ισοκατανομή της πίεσης που ασκείται σε ένα υγρό (αργότερα η διατύπωση αυτή έγινε γνωστή ως "Νόμος του Pascal"). Πιθανότατα κατέληξε στην πρόταση αυτή γύρω στο 1648.

1670

O Boyle ανεκάλυψε ότι όταν οξύ αλληλεπιδρά με ορισμένα μέταλλα παράγεται ένα εύφλεκτο αέριο γνωστό ως Υδρογόνο.

1673

Ο Christian Huygens (1629-95) φτιάχνει μια μηχανή, η οποία λαμβάνει κίνηση από την έκρηξη μπαρουτιού.

1676

O Edme Mariotte (1620-1684) διατυπώνει μια σχέση μεταξύ πίεσης και όγκου στο έργο του:"On the Nature of Air" (Γνωστή και ως Νόμος του Mariotte και Νόμος του Boyle αλλού).

1690

Ο Dennis Papin (1647-1712) χρησιμοποιεί ατμό υπό πίεση για να κινήσει ένα έμβολο για πρώτη φορά.

1712

Ατμομηχανή του Thomas Newcomen.

1714

Στο θερμόμετρο υδραργύρου του Gabriel Fahrenheit εισάγεται η κλίμακα θερμοκρασίας του.

1716

Ο Jakob Hermann (1678-1733) προτείνει το πρώτο απόλυτο μέτρο της θερμότητας της μοριακής κίνησης στην εργασία του επί της λογικής μηχανικής "Phoronomia". Υποστηρίζει ότι η πίεση είναι ανάλογη της πυκνότητας και του τετραγώνου της μέσης ταχύτητας των κινούμενων σωματιδίων.

1729

O Leonhard Euler (1707-1783) επεκτείνοντας την εργασία του Johann Bernoulli επί της κοσμολογίας δίνης του Descartes, μοντελοποιεί τα άτομα του μορίου του αέρα με περιστρεφόμενες σφαίρες σε συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ των.

1742

Ο Anders Celsius (1701-1744) δημοσιεύει την εργασία: "Observations on two persistent degrees on a thermometer", όπου προτείνει μια κλίμακα μέτρησης θερμοκρασίας με βάση το σημείο βρασμού (100 βαθμοί) και το σημείο πάγου (0 βαθμοί) του νερού. (Η κλίμακα επαναδιευτήθηκε το 1745 από τον Carl Linnaeus).

A. Celsius

1765

Ο James Watt εφευρίσκει την ατμομηχανή του, η οποία έχει έξι φορές μεγαλύτερη απόδοση από αυτή του Newcammen.

1772

Ο Johan Carl Wilcke υπολογίζει την λανθάνουσα θερμότητα του νερού.

1781

Ο Wilcke επινοεί την "ειδική θερμότητα" ως μέτρο της θερμοχωρητικότητας ενός μέσου υπό δεδομένες συνθήκες.

1782

Μια πρώτη μορφή της διατήρησης της ύλης διατυπώνεται από τον Lavoisier, o οποίος διαπιστώνει ότι η συνολική μάζα είναι η ίδια πρίν και μετά μια σειρά χημικών αντιδράσεων.

1786

Παρουσιάζεται το έργο των Lavoisier και Laplace: "Memoir on Heat".

1786

Ο Jackques-Alexanandre Charles διατυπώνει ότι διαφορετικά αέρια εκτονώνονται το ίδιο για μια δεδομένη μεταβολή της θερμοκρασίας (γνωστό και ως "Νόμος του Charles").

1787

O Jeremias Richter (1762-1807) επινοεί την στοιχειομετρία, ως διατήρηση της μάζας στις χημικές αντιδράσεις.

1798

Με τα πειράματά του ο Benjamin Thompson (Count Rumford) (1753-1814) αποδεικνύει την μετατροπή την μετατροπή του έργου σε θερμότητα στο έργο του: "Enquiry Concerning the Source of Heat which is Excited by Friction". Επίσης έδειξε ότι η επιπλέον φόρτιση ενός αντικειμένου εξαιτίας της θέρμανσής του δεν ανιχνεύθηκε.

1799

O Humphrey Davy (1778-1829) απέδειξε με πειράματα που έκανε την μετατροπή του έργου σε θερμότητα και πρότεινε ότι ένα μη προσδιορίσιμο ποσό θερμότητας μπορεί να εκλυθεί από το σώμα.

1801

Ο John Dalton (1766-1844) ανεκάλυψε ότι δυο αέρια στην ίδια περιοχή παράγουν τηε ίδια πίεση ως να καταλάμβανε την ίδια περιοχή το καθένα μόνο του. Αυτή η πρόταση είναι σήμερα γνωστή ως "Νόμος των Μερικών Πιέσεων".

1802

Ο Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) ανεκαλύπτει ότι σε μια δεδομένη πίεση, η μεταβολή του όγκου είναι ανάλογη της μεταβολής της θερμοκρασίας.

1803

Ο Dalton διαμορφώνει την ατομική θεωρία της ύλης, δηλώνοντας ότι χημικές ενώσεις σχηματίζονται από ακέραιο αριθμό ατόμων αφού μελέτησε τα βάρη των χημικών ενώσεων και των αντιδρώντων.

Ο William Henry ανεκάλυψε ότι η μάζα του αερίου όταν αυτό διαλύεται σε ένα υγρό είναι ανάλογη της πίεσης (αργότερα έγινε γνωστό ως "Νόμος του Henry".

1808

O Gay-Lussac δηλώνει ότι τα αέρια αναμιγνύονται σε ίσες αναλογίες ευρισκόμενα στον ίδιο όγκο.

1811

Ο Amedev Avogadro (1776-1856) διατυπώνει ότι όλα τα αέρια σε δεδομένο όγκο έχουν τον ίδιο αριθμό μορίων ανεξαρτήτως της πίεσης ή της θερμοκρασίας ( "Νόμος του Avogadro").

1819

Oι Pierre-Louis Dulong και ο Alexis Petit (1791-1820) υπολογίζουν την ειδική θερμότητα υπό σταθερή πίεση διαφόρων μετάλλωνλα σε μια ευρεία κλίμακα θερμοκρασιών, βρίσκοντας ότι το γινόμενο της ειδικής θερμότητας και της ατομικής μάζας παραμένει σταθερό (γνωστό και ως "Νόμος των Dulong και Petit").

1821

O Thomas Seebeck ανακαλύπτει μια διαδικασία με την οποία η θερμότητα μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό στην ένωση διαφόρων μετάλλων, γνωστή και ως θερμοηλεκτρικό φαινόμενο.

1824

O Sadi Carnot (1796-1832) δημοσιεύει την εργασία:"Reflections on the Motive Power of Fire", εισάγοντας την ανάλυση του ιδανικού κύκλου αερίου. Απέδειξε ότι όταν η θερμότητα μεταφέρεται διαμέσου των σωμάτων παράγεται θερμοδυναμικό έργο (για το οποίο έδωσε ορισμό) και πρότεινε μια ιδέα για την κατασκευή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης.

S. Carnot

1827

O Robert Brown (1773-1858) μελετώντας με ένα μικροσκόπιο τις ακανόνιστες κινήσεις σωματιδίων που ήταν διεσπαρμένα σε υγρό, απέδειξε ότι τέτοιες κινήσεις δεν μπορεί να οφείλονται στην "ζωτικότητα" των ιδίων των σωματιδίων. Πραγματοποίησε μελέτες σε πολλές οργανικές και ανόργανες ουσίες.

1834

Ο Clapeyron διατυπώνει την πρώτη εκδοχή του 2ου Θερμ. Νόμου βασισμένη σε εργασίες για ατμοκινητήρες.

Ο Jean-Charles-Athanase Peltier αποδεικνύει ότι η θερμότητα μπορεί να απορροφηθεί ή να εκλυθεί όταν διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα από μια διμεταλλική ένωση (γνωστό και ως "φαινόμενο Peltier").

1847

O Joule δημοσιεύει την εργασία: "On matter, Living Force and Heat" στο Manchester Courier διατυπώνοντας την αρχή διατήρησης της ενέργειας και δίνοντας την μετατροπή από θερμότητα σε κινητική ενέργεια.

Ο Hermann Ludwig Ferdinard von Helmholtz (1821-94) στην εργασία του με τίτλο: "On the Conservation of Energy" επεκτείνει την αρχή του Carnot περί της μη υπάρξεως μιας αδιάκοπης οδηγούσας δύναμης (κινητική ενέργεια) διατυπώνοντας με μαθηματικό τρόπο την Αρχή Διατήρησης της "επιζούσας" δύναμης (vis viva/κινητική ενέργεια) (Ανεξάρτητα από τις δημοσιεύσεις του Joule).

1848

Ο William John Macquorn Rankine (1820-1872) πραγματοποιεί έρευνες στην μηχανική και την μεταφορά θερμότητας (κυρίως ως το 1855).

O Thomson αναπτύσσει μια κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας (σήμερα γνωστή ως κλίμακα Kelvin), η οποία βασίζεται στην θεωρία του Carnot.

1849

Ο James Thomson (1822-1892) χρησιμοποιώντας τις θεωρίες του Carnot προβλέπει το κατώτατο σημείο πήξεως του νερού υπό υψηλές πιέσεις.

Ο Thomson μιλώντας για την θεωρία του Carnot, αναφέρει τον όρο "θερμοδυναμική".

W. Thomson
(Lord Kelvin)

1850

Ο Rudolf Clausius δίνει έναν προφορικό ορισμό του 2ου Θερμ. Νόμου, σύμφωνα με τον οποίο δεν υπάρχει μηχανισμός, του οποίου η μοναδική συνάρτηση είναι η μεταφορά θερμότητας.

1852

Οι Joule και Thomson δείχνουν ότι τα αέρια που εκτονώνονται ψύχονται κατά την διάρκεια της διαδικασίας, δίνοντας έτσι μια αρχική θεώρηση της γενικής τάσης για καταστροφή της ενέργειας.

1854

Ο Ηendrik Roozeboom προσδιορίζει πειραματικά τον νόμο αλλαγής φάσης ενός συστατικού. Η μαθηματική διατύπωση αυτής της παρατήρησης δόθηκε αργότερα από τον Gibbs.

Ο Clausius προτείνει την συνάρτηση dQ/T ως έναν τρόπο σύγκρισης της ροής με την μετατροπή θερμότητας.

1857

Ο Clausius δημοσιεύει μια εργασία επί της μαθηματικής κινητικής θεωρίας, ερμηνεύοντας την ατμοποίηση και ορίζοντας την θερμότητα ως ενέργεια που κατανέμεται στατιστικά μεταξύ των σωματιδίων.

1858

Ο Clausius εισάγει την ιδέα του μέσου ελεύθερου μονοπατιού ενός σωματιδίου μελετώντας μια κινητική θεωρία για την διάχυση.

1859

Ο James Clerk Maxwell (1831-79) δημοσιεύει μια εργασία για την κινητική θεωρία με τίτλο "Illustrations of the Dynamical Theory of Gases" χρησιμοποιώντας στατιστικές κατανομές ταχύτητας για αέρια και δείχνοντας ότι η συνεκτικότητα είναι ανεξάρτητη της θερμοκρασίας. Ο αρχικός σκοπός της δημοσίευσης ήταν να αναδείξει τις αδυναμίες της κινητικής θεωρίας, αλλά εξαιτίας της σημασίας της έπαιξε καταλυτικό ρόλο στην τροποποίηση της θεωρίας.

1861

O Thomas Andrews (1813-1885) σε μια σειρά πειραμάτων με CO2 βρήκε ότι ο νόμος του Boyle δεν ισχύει σε χαμηλές θερμοκρασίες και ότι υπάρχουν περιοχές στο διάγραμμα Ρ-V όπου για μια δεδομένη ισοθερμοκρασιακή, μεταβολές στον όγκο δεν προκαλούν καμιά μεταβολή στην πίεση. Αυτή η περιοχή ονομάζεται "περιοχή κατάστασης ισορροπίας υγρού-ατμού". Προσδιόρισε επίσης συστηματικά το "Κρίσιμο Σημείο" και το "Τριπλό Σημείο".

1863

Ο Andrews αποδεικνύει ότι, αντίθετα με ότι αναμενόταν, πάνω από το κρίσιμο σημείο μιας ουσίας μπορεί να υπάρχει συνεχής αλλαγή φάσης από αέριο σε υγρό και το αντίθετο οφειλόμενη σε διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της πίεσης.

1865

Ο Clausius χρησιμοποιεί τις μεθόδους του Carnot για να χαρακτηρίσει την ποσότητα που είχε προτείνει στο παρελθόν dQ/T ως "εντροπία". Σε μια δημόσια ομιλία του διεκύρηξε ότι: "Η εντροπία του σύμπαντος τείνει πρός ένα μέγιστο" και απέδειξε πως η θερμοδυναμική υπονοεί έναν αναπόφευκτο "θερμικό θάνατο" για το σύμπαν.

1866

Ο Maxwell μοντελοποιεί τις ενδοατομικές δυνάμεις με έναν αντίστροφο νόμο 5ης τάξης, μόνο όμως ως προσωρινή λύση.

1867

O Mazwell δημοσιεύει την εργασία του για την κινητική θεωρία των αερίων με τίτλο:"On the Dynamical Theory of Gases" (με αφορμή αυτήν την εργασία, ξεκίνησαν σοβαρές συζητήσεις για την στατιστική ερμηνεία της αναστρεψιμότητας).

1868

Ο Ludwig Boltzmann (1844-1986) επεκτείνει την θεωρία κατανομής του Maxwell συμπεριλαμβάνοντας εξωτερικές δυνάμεις. Στην περίπτωση της βαρύτητας μελέτησε την κατανομή των πυκνοτήτων και των πιέσεων και διατύπωσε την διατήρηση της θερμικής ισορροπίας.

1871

Ο Maxwell βοηθούμενος από τον P.G. Tait, ο οποίος έγραφε ένα βιβλίο για την θερμοδυναμική χρησιμοποιεί το "παραβολοειδές του δαίμονα (κανονική κατανομή) για να εξηγήσει επαρκώς την στατιστική θερμοδυναμική και την μετάδοση θερμότητας.

Ο Boltzmann προτείνει ότι η πιθανοθεωρητική εικόνα μπορεί να προκύψει από την κινητική χρησιμοποιώντας ευρηματικώς ότι όλες οι καταστάσεις σε επίπεδο μικροκλίμακας θα πρέπει να αναχθούν σε ένα σύστημα προτού επιστρέψουμε σε μια άλλη κατάσταση. Επομένως, οι μετρούμενες τιμές θα πρέπει να αντιστοιχούν στην μέση τιμή των επιδράσεων τέτοιων καταστάσεων. (Αυτό είναι γνωστό ως "Εργοδικό θεώρημα" και πήρε το ονομά του από τον Ehrenfest το 1911).

Ο James Thomson προτείνει ότι ακόμα και κάτω από το κρίσιμο σημείο μια ουσία μπορεί να μεταφέρεται ομαλώς από την υγρή στην αέρια φάση με βάση πειραματικά δεδομένα για την πίεση και τον όγκο.

1872

Ο Boltzmann διατυπώνει το Η-θεώρημα, δείχνοντας άμεσα ότι απομονωμένα συστήματα θα πρέπει να αναμιγνύονται κατά τρόπο ώστε η εντροπία τους να αυξάνει. Εισήγαγε πολλές μαθηματικές καινοτομίες συμπεριλαμβάνοντας την τεχνική της διακριτοποίησης των επιτρεπουμένων επιπέδων ενέργειας για ένα μόριο και επιτρέποντας αυτή η ενέργεια να φθάσει στο μηδέν.

1873

O Josiah Willard Gibbs (1839-1903) δημοσιεύει την εργασία με τίτλο: "Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids and a Method of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by Means of Surfaces" εισάγοντας πολλές νέες τεχνικές γραφικής αναπαράστασης. Από το 1873 ως το 1878 δημοσιεύει μια σειρά σημαντικών άρθρων στο περιοδικό: "Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Science", επηρεάζοντας ευρέως τους επιστήμονες στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη.

O Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) στην διδακτορική του διατριβή δίνει την πρώτη ακριβή προσέγγιση για τις επιδράσεις ενός βαθμού μη-εξαφάνισης της διαμέτρου ενός μορίου στην μέση απόσταση υποθέτοντας απομακρυσμένες ελκτικές και κοντινές απωστικές δυνάμεις. Αυτό το εφάρμοσε στην περίπτωση αερίων με υψηλές πυκνότητες. Χρησιμοποιώντας την "κατασταστική του εξίσωση" κάνει μια πρώτη επιτυχημένη απόπειρα να εξηγήσει την αλλαγή φάσης (αέρια-υγρή). Η θεωρία του έλαβε υπόψη τα φαινόμενα γύρω από το κρίσιμο σημείο που πρώτος προσδιόρισε ο Andrews και επιβεβαίωσε την υπόθεση του James Thomson.

1874

O William Thomson σημειώνει ότι η μη-αναστρεψιμότητα που εμφάνισε στην κινητική του θεωρία ο Boltzmann φαίνεται ότι αντιβαίνει τους βασικούς νόμους της φυσικής παραμένοντας ανεξάρτητη του χρόνου (αυτό είναι το αποκαλούμενο "παράδοξο της μη-αναστρεψιμότητας" και από ορισμένους αποδίδεται στον Loschmidt).

1876

Ο Gibbs δημοσειύει το πρώτο μέρος του έργου του: "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (το δεύτερο μέρος δημοσιεύτηκε το 1878). H εργασία αυτή ασχολείται με χημικές αντιδράσεις, την ισορροπία φάσεων και την χρήση της ελεύθερης ενέργειας.

Ο Karl Paul Gottfried von Linde κατασκευάζει την πρώτη ψυκτική μηχανή χρησιμοποιώντας υγρή αμμωνία.

1877

Ο Boltzmann με βάση τις αρχές της στατιστικής μηχανικής προτείνει μια έκφραση του 2ου Θερμοδυναμικού Νόμου στην εργασία του: "On the Relation between the Second Law of the Mechanical Theory of Heat and Probability Calculus with Respect to the Theorems on Thermal Equilibrium". Σε αυτήν αναφέρει ότι η εντροπία ενός συστήματος είναι ανάλογη του νεπέριου λογάριθμου του όγκου που καταλαμβάνει σε μακροσκοπικό επίπεδο η φάση στην οποία βρίσκεται το σύστημα: S = k lnΩ. Σε συτή την εργασία ο Boltzmann προτείνει μια νέα μαθηματική τεχνική με την οποία ο χώρος που καταλαμβάνει μια ουσία όντας σε δεδομένη φάση διαμερίζεται σε πεπερασμένο αριθμό υποπεριοχών.

Επιτυγχάνεται η υγροποίηση του οξυγόνου (μετά από 100 χρόνια συνεχών προσπαθειών) από τον Louis Paul Gailletet (1832-1913) (στις 2 Δεκεμβρίου) και τον Raoul Pierre Pictet (1846-1929) (στις 22 Δεκεμβρίου).

1879

Ο Josef Stephan (1835-1893) προσδιόρισε ότι το πόσο της ακτινοβολίας που αποδίδεται από ένα σώμα μέσω της θέρμανσης είναι ανάλογο της 4ης δύναμης της θερμοκρασίας (γνωστό και ως Νόμος των Stephan-Boltzmann: R = σT^4.

1884

O Boltzmann επιτυγχάνει την μαθηματική θεμελίωση της θεωρίας της ακτινοβολίας αποδεικνύοντας ότι η μηχανική πίεση και η πυκνότητα ενέργειας θα πρέπει να σχετίζονται με την ακτινοβολία κατά τρόπο ώστε να ικανοποιείται ο 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος.

O Gibbs διατυπώνει τον όρο "στατιστική θερμοδυναμική" θέλοντας να χαρακτηρίσει την διαδικασία εξέτασης θερμοδυναμικών φαινομένων με βάση την κινητική θεωρία.

1889

Ο Jules Henri Poincare (1854-1912) διατυπώνει το "θεώρημα επανάληψης" (recurrence theorem) σύμφωνα με τον οποίο ένα σύστημα με δεδομένο όγκο θα επιστρέψει τελικώς κοντά σε μια συγκεκριμένη αρχική θέση.

Ο Gibbs ετοιμάζει την τελευταία εργασία του με τίτλο: "Elementary Principles in Statistical Mechanics".

1893

O Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien (1864-1928) καταλήγει με την βοήθεια πειραμάτων στο να διατυπώσει ότι το μήκος κύματος της μέγιστης ακτινοβολίας ενός θερμού σώματος είναι ανάλογο του αντιστρόφου της θερμοκρασίας του (γνωστό και ως "Νόμος του Wien"). Χρησιμοποίησε έναν φούρνο με μια μικρή οπή ως μια προσέγγιση ενός θεωρητικού μέλανου σώματος.

1896

Ο Ernst Zermelo (1871-1953) ξεκινώντας με την προυπόθεση ότι ο 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος είναι αληθής επιχειρεί να καταδείξει τις εγγενείς αντιφάσεις της θεμελίωσης με βάση την στατιστική θερμοδυναμική κάνοντας χρήση του θεωρήματος επανάληψης του Poincare ("παράδοξο επανάληψης").

Ο Wien προτείνει μια μαθηματική έκφραση για την κατανομή της ακτινοβολίας μέλανος σώματος: ρ = αν^3 exp(-βν/Τ). Αυτή προσεγγίζει με ακρίβεια τα μέχρι εκείνη την περίοδο δεδομένα.

1899

Ο Otto Lummar (1860-1925) και ο Alfred Pringsheim ολοκλήρωσαν τις πρώτες ακριβείς μετρήσεις της φασματικής ακτινοβολίας αποδεικνύοντας την εφαρμογή του νόμου του νόμου του Wien σε υψηλές θερμοκρασίες και χαμηλές συχνότητες.

Ο Emile Hilaire Amagat δημοσιεύει το έργο: "The Laws of Gases" στο οποίο παρουσιάζει ευρείας έκτασης πειράματα με αέρια υπο ηψηλές πιέσεις.

1900

Ο William Thompson προτείνει μια τροποποιημένη έκφραση του νόμου του Wien: ρ ~ ν^3 εxp(-βω/Τ).

Ο Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) μελετώντας την ακτινοβολία μέλανος σώματος και ακαολουθώντας τις τεχνικές διαμέρισης του εργαζόμενου μέσου σε κελιά που πρότεινε ο Boltzmann οδηγείται στο συμπέρασμα ότι η διαμόρφωση του μεγέθους των κελιών θα πρέπει να είναι ανάλογη της συχνότητας του ταλαντωτή. Κάνοντας αυτό προκύπτει το σωστό φάσμα ακτινοβολίας για μέλανα σώματα. Ο Planck προτείνει την σταθερά h (σταθερά του Planck) ως ένα κβάντα της ενάργειας του μέσου.

1902

Ο Gibbs δημοσιεύει την εργασία: "Elementary Principles in Statistical Mechanics" δίνοντας την πλήρη συνεισφορά του στην συνολική θεωρία και στις εξισώσεις της (συμπεριλαμβάνει το "παράδοξο Gibbs" παρόλο που δεν υπήρχε τίπ0τα παραδοξολογικό για αυτό εκείνη την περίοδο).

1905

O Marian von Smoluchowski και ο Albert Einstein (1879-1955) ερευνούν - ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο - την κίνηση Brown, την κίνηση δηλ. πολυ μικρών σωματιδίων διεσπαρμένων στο υγρό. Αυτό φαίνεται ότι είναι μια παρατηρήσιμη επίδραση των διακυμάνσεων της κίνησης των μορίων που δεν έχει καθαρή επίδραση στο μέσο.

1906

Ο Walther Nernst (1864-1941) διατυπώνει ένα θεώρημα ("heat theorem"), σύμφωνα με το οποίο όταν η θερμοκρασία πλησιάζει στο απόλυτο μηδέν, τόσο η μεταβολή της εντροπίας όσο και η θερμοχωρητικότητα τείνουν στο μηδέν (αναγνωρίσθηκε ως ο 3ος Θερμοδυναμικός Νόμος).

1907

Ο Andrei Andreyevich Markov (1856-1922) αναπτύσσει την θεωρία των διασυνδεμένων πιθανοτήτων.

Ο Einstein δημοσιεύει μια εργασία στις ειδικές θερμότητες των στερεών, διατυπώνοντας τον νόμο των Dulong-Petit από ταλαντώσεις ατόμων που βρίσκονται σε κβαντισμένες τροχιές. Τα αποτελεσματά της βρίσκονται βρίσκονται σε συμφωνία με το πρόσφατο θεώρημα του Nernst.

1908

O Jean-Baptiste Perrin υπολογίζει το κατά προσέγγιση μέγεθος του μορίου του νερού με την βοήθεια πειραμάτων επάνω στην εργασία του Einstein για την κίνηση Brown πείθονται πολλούς για την υπόθεση με βάση την ατομική θεωρία.

O Planck ξεκινά την διαμόρφωση εκφράσεων του νόμου του μέλανος σώματος με την υπόθεση της κβαντισμένης ενέργειας.

1909

Ο Κωνσταντίνος Καραθεοδωρής δημοσιεύει μια αμιγώς αξιωματική και μαθηματική θεμελίωση της θερμοδυναμικής.

Ο Einstein διορθώνει την έκφραση για την ακτινοβολία μέλανος σώματος του Planck, η οποία τεχνικώς είχε ισχύ για hv<<kT.

1910

O Jean Perrin αποδεικνύει πειραματικά τις θεωρητικές προβλέψεις των υπολογισμών του Einstein για την κίνηση Brown. Αυτή είναι για πολλούς η καλύτερη απόδειξη ύπαρξης ατόμων.

1911

Ο Ernst Rutherford (1871-1937) προτείνει το πυρηνικό μοντέλο του ατόμου.

Ο Arnold Sommerfeld (1868-1951) σημειώνει ότι στοιχειώδεις περιοχές του εργαζομένου μέσου θα πρέπει να συνδέονται με την σταθερά Planck.

Ο Otto Sackur (1880-1914) προτείνει την ανάγκη για έναν απόλυτο ορισμό της εντροπίας κατά τρόπο ώστε τα κβαντικά συστήματα να λαμβάνονται υπόψη (προτείνει ότι ο χώρος που καταλαμβάνει το μέσο θα διαμερίζεται σε κελιά με όγκο h^3).

Ο Niels Henrik David Bohr (1885-1962) παρουσιάζει την διδακτορική του διατριβή και ξεκινά την μοντελοποίηση του ατόμου τα οποία προσπαθούν να συνδεθούν με την σταθερά Planck ως μια θεμελιώδη σταθερά υπολογισμού της ενέργειας ενός κβάντα.

Οι Paul και Tatiana Ehrenfest δημοσιεύουν μια εργασία με λεπτομερείς κριτικές για τις θεωρίες της στατιστικής θερμοδυναμικής.

Tα πειράματα του Nernst με πολλές διαφορετικές ουσίες έδειξαν ότι οι ειδικές θερμότητες τείνουν στο μηδέν όταν η θερμοκρασία πλησιάζει στο απόλυτο μηδέν παρέχοντας ισχυρό έρεισμα στις νέες κβαντικές θεωρίες.

1912

Ο Poincare αποδεικνύει ότι κάποιος μπορεί να αναστρέψει την κατανομή Planck μέσω ενός μετασχηματισμού Fourier και να συμπεράνει ότι η ακτινοβολία μέλανος σώματος υπονοεί έναν κβαντισμό των ενεργειακών καταστάσεων.

Ο Sackur και ο Η.Τetrode - ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον - έλυσαν τον νόμο του Boltzmann και βρήκαν ότι:

S = Nkln[(2πmkT)^3/2V/Nh^3]+5/2Nk

δείχνοντας μια ανάγκη για κβαντισμό των κλασσικών νόμων των αερίων.

1913

Ο Paul Ehrenfest δείχνει πως υπολογίζονται οι περιστροφικές επιδράσεις των διατομικών αερίων στην ειδική θερμότητα αντικαθιστώντας τα ολοκληρώματα με αθροίσματα επι διακεκριμένων συνεισφορών από κβαντισμένες καταστάσεις. Η εργασία αυτή τροποποιήθηκε από τους E.Holm και από τον Planck.

Δημοσιεύεται το άρθρο του Bohr: "Οn the Constitution of Atoms and Molecules".

1916

O Einstein δίνει μια περιγραφή της κατανομής ακτινοβολίας μέλανος σώματος με την υπόθεση της αυθόρμητης όπως επίσης της διεγερμένης ακτινοβολίας από το σώμα.

O Nernst προβλεπει - μέσω επεκτάσεων της θερμοδυναμικής του θεωρίας - ότι οποιαδήποτε αέριο μπορεί να φθάσει σε κατάσταση εκφυλισμού (degeneration) σε μια αρκετά χαμηλή θερμοκρασία.

1922

Ο Louis Victor Pierre Raymond duc de Broglie (1892-1987) εφαρμόζει την τεχνική του Sackur του κβαντισμού της κατάστασης του μέσου για να διατυπώσει τον νόμο κατανομής του Wien για την πυκνότητα ενέργειας:

du = (8πh/c^3) exp(-hv/kT) v^3 dv

Ο Charles Darwin (1887-1962) και ο Ralph Howard Fowler (1889-1944) δημοσιεύουν το έργο: "On the partition of energy" διαμορφώνοντας μια νέα προσέγγιση για την εκτίμηση των στατιστικών πιθανοτήτων κάνοντας χρήση ανάλυσης πολυπλοκότητας.

1923

To έργο του Lewis:"Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances" φέρνει την θερμοδυναμική σε στενότερη επαφή με την χημεία.

1924

Ο Satyendranath Bose (1894-1974) στέλνει στον Einstein ένα αντίγραφο της εργασίας του, η οποία περιέχει μια νέα διατύπωση του νόμου ακτινοβολίας του Planck βασισμένο καθαρά στην στατιστική φωτονίων. Η εργασία του αυτή είχε απορριφθεί από το Philosophical Magazine. Ο Einstein μεταφράζει την εργασία αυτή στα γερμανικά και την στέλνει στο περιοδικό Zeitschrift fur Physik για αυτόν συστήνοντας να δημοσιευτεί.

Ο Einstein παρουσιάζει μια εργασία δείχνοντας ότι στο όριο υψηλών θερμοκρασιών ένα αέριο αποτελούμενο από διακριτά σωματίδια Bose προσεγγίζει τα χαρακτηριστικά ενός αερίου Boltzmann.

O de Broglie γράφει δυο εργασίες στο Comptes rendus της Ακαδημίας των Παρισίων εξετάζοντας σε θεμελιώδη βάση την δυικότητα κύματος - σωματιδίων. Οι εργασίες αυτές μετεξελίχθηκαν σε μια διδακτορική διατριβή που ελήφθη το 1925.

1925

O Max Born(1882-1970), ο Werner Karl Heisenberg (1901-1976) και ο Pascal Jordan θέτουν τις βάσεις της κβαντομηχανικής βασισμένοι στην άλγεβρα πινάκων.

O Einstein αναφερόμενος σε εργασίες των Bose και de Broglie προτείνει ότι η αναλογία ανάμεσα σε κβάντα και αέρια μορίων είναι πλήρης και ότι τόσο τα φωτόνια όσο και τα μόρια έχουν τόσο σωματιδιακά όσο και κυματικά χαρακτηριστικά. Σημειώνει επίσης ότι τα μόρια σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν θα πρέπει να θεωρούνται ως ανεξάρτητες οντότητες ακόμα και κατά την απουσία ενδομοριακών δυνάμεων και θα διαμορφώσουν ένα συμπύκνωμα κβάντα. Ο Samuel Goodsmit (1902-1979) υποθέτει έναν επιπλέον βαθμό ελευθερίας των ηλεκτρονίων με τον όρο "spin" εξαιτίας της μαθηματικής του ομοιότητας πρός το κλασσικό spin. Αργότερα μαζί με τον George Eugene Uhlenbeck (1900-1988) εισάγουν ημιακέραιους αριθμούς κβάντα στην θεωρία του ατόμου του υδρογόνου.

Ο Wolfgang Pauli (1900-1958) διατυπώνει την αρχή αποκλεισμού για το ηλεκτρόνιο λαμβάνοντας υπόψη έναν αριθμό χημικών ιδιοτήτων σε άτομα και μόρια.

Ο Planck δίνει έναν νέο ορισμό των θερμοδυναμικών τύπων για τα αέρια Boltzmann χρησοποιώντας τις εκφράσεις: Ζ = exp(-ε/kT), Ζ = z^N/N!

1926

O Βorn εισάγει στην κβαντομηχανική την πιθανοθεωρητική ερμηνεία των αλληλεπιδράσεων.

Ο Enrico Fermi (1901-1954) διατυπώνει τις στατιστικές ιδιότητες των αερίων, οι οποίες υπακούουν την αρχή αποκλεισμού του Pauli.

Ο Erwin Rudolf Josef Alexander Schrodinger (1887-1961) αναπτύσσει μια δεύτερη διατύπωση της κβαντικής θεωρίας με όρους κβαντικής μηχανικής.

Ο Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) συσχετίζει την συμμετρία των κβαντομηχανικών κυματικών συναρτήσεων με την στατιστική των Bose, Einstein και Fermi.

Ο Robert Hitchings Goddard εκτοξεύει τον πρώτο πύραυλο χρησιμοποιώντας υγρό καύσιμο, ο οποίος φθάνει σε ύψος 184 ποδών και ταχύτητα τα 60 μίλια την ώρα.

1927

Ο John von Neumann (1903-1957) διατυπώνει μια πλήρη κβαντομηχανική θεώρηση της στατιστικής μηχανικής.

Ο Βohr εκφράζει την παρατήρηση της συμπληρωματικότητας στην κβαντική θεωρία.

Ο Heisenberg διατυπώνει την περίφημη αρχή της αβεβαιότητας στην κβαντομηχανική.

Οι Dirac και Pauli - ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο - προτείνουν την μοντελοποίηση των μετάλλων με μόρια υπακούοντας στην στατιστική των Fermi-Dirac.

Ο Pauli εξηγεί την παραμαγνητική επιδεκτικότητα των μετάλλων χρησιμοποιώντας το spin των ηλεκτρονίων και την αρχή του αποκλεισμού.

Ο Wilhelm Hendrik Keesom (1876-1956) και ο M. Wolfke βρίσκουν ασυνέχειες σε διάφορες ιδιότητες του ήλιου σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και προτείνουν ότι μπορεί αυτό να οφείλεται σε μια αλλαγή φάσης αποκαλώντας τις φάσεις αυτές Ήλιο I και II.

J. von Neumann

1928

O Sommerfeld αντιμετωπίζει τα ηλεκτρόνια στα μέταλλα ως εκφυλισμένο αέριο Fermi χρησιμοποιώντας τις νέες τεχνικές της κβαντικής θεωρίας.

Ο Dirac ανακαλύπτει μια σχετιστική κβαντομηχανική κυματική εξίσωση για το ηλεκτρόνιο.

Ο John Clarke Slater (1900-1976) είναι ο πρώτος που μελετά την κβαντομηχανική αντιμετώπιση του μοριακού σχηματισμού αραιών αερίων (Ήλιο).

O Linus Pauling (1901-...) εφαρμόζει την αντιμετώπιση των Heitler-London στους χημικούς δεσμούς.

1930

Ανακάλυψη του σημείου λάμδα του ηλίου. Πρόκειται για την θερμοκρασία στην οποία αποκτά υπερ-ιδιότητες ως υγρό (2.2 Κ).

1931

Ο George David Bickhoff (1884-1944) αποδεικνύει το εργοδικό θεώρημα.

O Pauling δημοσιεύει την εργασία του επί των χημικών δεσμών αποδεικνύοντας την ευστάθεια τέτοιων δεσμών.

1933

O Walther Meissner (1882-1974) και ο R. Ochsenfeld αναφέρει ότι όταν τα μέταλλα ψύχονται κάτω από τις θερμοκρασίες υπεραγωγιμότητας ενός μετάλλου σε ένα μαγνητικό πεδίο χάνουν εντελώς όλες τις μαγνητικές γραμμές τους γίνονται τέλεια διαμαγνητικά υλικά.

1935

Ο Lev Davidovich Landau (1906-1968) δημοσιεύει την φαινομενολογική αντιμετωπισή του για τις αλλαγές φάσης.

Ο Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995) διατυπώνει την σχέση του για την μέγιστη μάζα ενός εκφυλισμένου αερίου Fermi.

O Edward Armand Guggenheim (1901-...) αναπτύσσει μια θεωρία για τα υγρά διαλύματα χρησιμοποιώντας τον κανόνα του μοχλού. Η μέθοδος αυτή ονομάζεται σήμερα "ημι-χημική" (quasi-chemical - QC method).

1936

O Joseph Eward Mayer (1904-...) και η Sally F. Harrison (1913-...) μαζί με την Maria Goeppert-Mayer (1906-1972) θεμελιώνουν την σύγχρονη θεωρία της συμπύκνωσης αερίων αναπαριστώντας τις αλληλεπιδράσεις πολλών μορίων για να βρούν τους συντελεστές των ενδομοριακών δυνάμεων.

1937

Ο Peter Leonidovich Kapitza (1894-...) διατυπώνει ότι το Ήλιο II έχει περίπου 1500 φορές μικρότερη συνεκτικότητα από εκείνη του Ήλίου I. Το φαινόμενο αυτό το ονόμασε "υπερ-ρευστότητα" (superfluidity). Περίπου την ίδια χρονική περίοδο ο John frank Allen (1908-...) και ο A.D. Miscner ανακαλύπτει την ίδια επίδραση.

Ο John Edward Leonard-Jones (1894-1954) και ο A.F. Devonshire διατυπώνει το "6-12 δυναμικό" για τις ενδομοριακές δυνάμεις.

1939

Ο W. Conyer Herring υπολογίζει τις ιδιότητες των υλικών με βάση τις αρχές της κβαντομηχανικής. Ειδικότερα, εξήγησε πως συμπεριφέρεται το βηρύλλιο ως μέταλλο.

1940

Oι Fowler και Guggenheim επέκτειναν την μέθοδο QC, εφαρμόζοντας την σε μοντέλα τα οποία λαμβάνουν υπόψη αλληλεπιδράσεις πιο απομακρυσμένες.

1944

Ο Evgenni Mikhailovich Lifshitz (1915-1985) δείχνει ότι Second-sound κύματα στα υπερ-ρευστά μπορεί να ανιχνευθούν ως διαταραχές θερμοκρασίας. Η επίδραση αυτή επιβεβαιώθηκε πειραματικά λίγο αργότερα από τον V. Peshkov.

1946

O Nikolai Nikolaevich Bogolyubov (1909-...) γράφει το έργο: "Problems of Dynamical Theory in Statistical Physics". Εργάζεται στην γενίκευση της εξίσωσης Boltzmann χρησιμοποιώντας την χρονικά αμετάβλητη εξίσωση Liouville. Επιπλέον , διευκρίνισε την εσωτερική δομή της στατιστικής μηχανικής.

Ο Richard A. Ogg προτείνει ότι ένα ζεύγος ηλεκτρονίων συμπεριφέρεται ως μποζόνια, και ότι η υπεραγωγιμότητα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein (Η ιδέα αυτή αγνοήθηκε ως το 1954).

1953

Ο Richard Phillips Feynman (1918-1988) ξεκινά την εργασία στην θεωρία του υπεραγώγιμου ηλίου, χρησιμοποιώντας την μέθοδο της ολοκλήρωσης ανά διαδρομή (path-integral method). Επιπλέον διευκρινίζει πως προηγούμενες θεωρητικές προσπάθειες είχαν δουλέψει και/ή είχαν αποτύχει.

1955

Το μικροσκόπιο ιόντων του Erwin Wilhelm Mueller (1911-1977) είναι το πρώτο όργανο που επιτρέπει την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων.

1965

Ο Benjamin Widom (1927-...) αναπτύσσει μια θεωρία για την επιφανειακή τάση χρησιμοποιώντας την τροποποιημένη θεωρία Van der Waals.

1968

Οι Alder και Wainwright ανακαλύπτουν την διάχυση δίνης στα υγρά.

1977

Ο Ilya Prigogine (1917-2003) (see also) παίρνει το Nobel Χημείας για την συνεισφορά του στην θερμοδυναμική μακράν της ισορροπίας (non-equilibrium thermodynamics) και ειδικότερα στην θεωρία των καταστροφικών δομών (dissipative structures).

I. Prigogine

Σύνδεσμοι:

• Paul Charlesworth's History of Science pages
• Τα "Πνευματικά" του Ήρωνα του Αλεξανδρινού.
• Chris Hillman's Entropy in the Physical Sciences
• Bιογραφίες χημικών και φυσικών διαθέσιμες από την σελίδα Ιστορία της Χημείας.
• Περί θερμοκρασίας από το Project Skymath
• Fahrenheit's Paper of 1724
• The Origin of the Celsius Temperature Scale
• Wave Mechanics: Louis de Broglie
• The Lars Onsager Archive
• Register of Joseph Mayer's Papers