拉普拉斯冰量热器

法国著名化学家拉瓦锡继续了布莱克的工作。1783年，他和法国物理学家拉普拉斯研究了燃烧热和比热。他们给比较热的概念下了一个非常明确的定义，并在论文中写道:“对于质量相同、温度相同的两种物质，将它们的温度提高相同值所需的热量是不同的。如果将单位质量水温升高1度所需的热量作为标准，那么当升高一定温度时，具有一定质量的任何其他物质所吸收的热量可以用该标准的几倍来表示。”拉瓦锡和拉普拉斯根据布莱克的潜热理论设计了一个冰量热计，并模仿了布莱克和维尔福使用的融冰方法。他们把零摄氏度的冰做成一个中空的冰球，把一定温度(高于零度)的物体放进球里，并试图把整个装置与外界隔离开来。球内物体的温度将缓慢下降，球内壁上的冰将缓慢融化，直到球内物体的温度降至零，物体的温度将达到稳定水平，球内的冰将不再融化。此时，只要测量融化的水的质量，就可以计算出物体从原始温度释放到零度的热量，该热量等于水被冰融化时吸收的热量(融化潜热)。物体的比热可以很容易地从它的质量计算出来。这个装置已经被进一步改进，现在被称为拉普拉斯冰量热计。它的原理很简单。它只包括融冰过程的混合热量计(因此必须考虑融冰的潜热)。他们用这种方法测量一些物质的比热。当测量气体的比热时，他们可以通过让一定量的测量气体流过冰热量计来计算气体的比热，测量气体进出热量计和融化的水时的温度。拉瓦锡和拉普拉斯也使用这种装置来测量物质化学反应释放的热量以及燃烧物体和呼吸动物释放的热量。当测量动物的燃烧热和呼吸热时，他们把燃烧过的物体或动物放在冰球里。然而，无论是燃烧还是呼吸，都需要外界空气，也就是说，冰球必须与外界有一个空气通道，这将导致测量误差。为了消除这个误差，他们在将空气送入冰球之前，先将空气冷却到冰室的温度。他们这样测量:1磅磷燃烧释放的热量可以融化100磅冰；燃烧1磅木炭释放的热量可以融化96磅冰。燃烧一磅橄榄释放的热量可以融化148磅冰。这些数据的误差很大。然而，拉瓦锡用这种方法比较了蜡烛火焰和动物呼吸释放的热量与释放的二氧化碳的比率，发现这两个比率大致相等，这在阐明动物热量的来源和呼吸的性质方面发挥了重要作用。拉瓦锡的研究成果对建立能量转换和守恒定律也有重要意义。