В 1744 г. русский ученый завершает диссертацию «Размышление о причине теплоты и холода», где отмечает: «Теплота состоит во внутреннем движении собственно материи… Внутреннее движение, в смысле количества, может увеличиваться и уменьшаться, почему разные степени тепла определяются скоростью движения… Для произведения любого градуса теплоты достаточна различная скорость движения материи». Он рассуждает, что теплота состоит из вращательного движения частиц, из которых состоит любое тело. Факт, объясняющий, почему форма тела и внешний вид не меняются при нагревании. Частицы при соприкосновении передают друг другу свое вращение, – утверждал Ломоносов. Тогда как предельно низкая температура (в современной науке известная как абсолютный нуль) соответствует состоянию покоя частиц тела.
В этом заключалась механическая теория тепла, открывающая тайны плавления твердых тел и испарения жидких.
Он доказывает, что открытый им ранее закон сохранения энергии характерен и тепловым явлениям. «Холодное тело В, погруженное в тело А, не может воспринять большую степень теплоты, чем какую имеет тело А», – заключает ученый. И это – стало одной из формулировок современной термодинамики.
В ученой среде того времени господствовала теория теплорода, оттого Ломоносовская механическая теория тепла, отторгающая догмат о теплороде, не была воспринята. И еще в 20-х гг. XIX в. можно в научных работах западных ученых встретить привычное им понятие «теплород».
Но уже в середине XIX века правильность Ломоносовской мысли становится очевидной, становясь основой таких отраслей науки, как термодинамика и энергетика.
Открытие механической теории тепла на Западе приписывают Клаузиусу, Мейеру и Гемгольцу.
В 1748 г. русский гений пишет работу «Попытка теории упругой силы воздуха»; «мы будем основываться на движении – и увидим, что при помощи этого важного свойства нам удастся более правильно объяснить то, что до сих пор составляло лишь предмет пожеланий», – рассуждает Ломоносов. На полях работы он делает рисунки, показывающие взаимодействие сталкивающихся частичек молекул; постоянно сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, стремясь разлететься в разные стороны. Газ в сосуде стремится расшириться, потому как эти удары частиц о стенки сосуда и есть причина давления, производимого газом. Связав теорию газов с теорией теплоты, ученый делает