Джоуль считал, что вся теплота в цепи электрического тока должна рассматриваться как результат химического процесса. Он предполагал, что ток только одно и делает, что отводит теплоту от места реакции и выделяет ее в цепи. Пользуясь законом Джоуля-Ленца, Гельмгольц показал, что вся теплота электрической цепи равна произведению напряжения на прошедшее количество электричества, а если учесть и законы Фарадея, можно сказать: ЭДС гальванического элемента пропорциональна тепловому эффекту химической реакции в элементе.
Вернемся теперь к юному Уильяму Томсону. В десятилетнем возрасте Томсон уже поступил в университет, а в двадцать был известен как автор оригинальных научных работ. В двадцать два профессор Томсон, позже известный как лорд Кельвин (1824—1907), разносторонний ученый, давший одну из формулировок второго начала термодинамики, предложивший абсолютную шкалу температур, открывший ряд эффектов, носящих его имя, автор ряда приборов, был уже членом Лондонского Королевского общества.
Воспользовавшись током от элемента Даниеля — Якоби, он привел в действие простейший электрический двигатель и вычислил его работу. С помощью механического эквивалента теплоты он перевел эту механическую работу в калории и обнаружил, что рассчитанная величина теплоты полностью совпадает с теплотой реакции, протекающей в гальваническом элементе. Стало ясно, что ЭДС элемента пропорциональна тепловому эффекту происходящей в нем реакции. Этот факт воспринимался как следствие закона сохранения энергии.
В этот период открытия законов термодинамики казалось, что все явления природы в целом могут быть объяснены простыми наблюдениями над механической энергией и работой.
Работы Александра Беккереля (1820—1891) тоже показывали, что электродвижущая сила цепи эквивалентна соответствующему ей химическому действию. Однако применение подобных же расчетов к другим элементам через некоторое время показало, что не вся химическая энергия переходит в гальваническую.
В 1900 г. в Нью-Йоркском университете было построено специальное здание с длинным узким залом — галерея славы великих американцев. В зале между колонн установлены бронзовые мемориальные доски и скульптурные бюсты великих сынов Америки. Там можно увидеть бюст Франклина, бюст Фултона, изобретателя парохода, бюст изобретателя телеграфа Морзе, конструктора первой хлопкоочистительной машины Уитни, писателей Купера, По, Твена. Знаменитости уготовано место в этой галерее не раньше чем через 25 лет после смерти. Тем не менее бюст величайшего после Франклина ученого США Джозайи Гиббса (1839—1903) был установлен там почти через полвека после его смерти. Может быть, это объясняется тем, что работы Гиббса отличаются исключительно сложной внешней формой, которая у теоретиков даже вошла в поговорку. Но под этой формой таится такое богатство идей и глубоких обобщений, что даже в наши дни труды Гиббса продолжают служить источником новых исследований.
Вся жизнь Гиббса была связана с его родным городом Нью-Хейвеном (штат Коннектикут). Однажды, правда, он отправился на три года в Европу, чтобы послушать лекции виднейших физиков в Париже, Берлине, Гейдельберге. Все же остальное время, целых шестьдесят лет, он прожил 64
в одном и том же доме, рядом со школой и колледжем, где и учился, рядом с университетом, где он работал, и поблизости от кладбища, где он был потом похоронен. В истории науки найдется немного таких домоседов. Во второй половине 70-х годов он предложил метод, согласно которому изучение термодинамического процесса сводилось к изучению некоторых общих фукций — термодинамических потенциалов. Для решения любой термодинамической задачи достаточно было знать химические потенциалы системы. Метод термодинамических потенциалов, дополненный статистической механикой, позволял решать любые задачи, относящиеся к области термодинамического равновесия. Применимость его затруднялась иногда только сложными вычислительными операциями.
Свой выдающийся труд Гиббс опубликовал в 1878 г. в местном научном журнале, о существовании которого мало кто подозревал. Только спустя четырнадцать лет его напечатали в Европе, и перед учеными открылся исключительный по своей мощи теоретический аппарат, созданный Гиббсом. В 1901 г. Лондонское Королевское общество наградило его медалью Коплея, наиболее почетной наградой до учреждения Нобелевской премии. Медаль Коплея в свое время получили Вольта, Дэви, Фарадей, Гельмгольц, Менделеев, Мечников, Павлов. Гиббс вошел в историю как создатель термодинамической теории физико-химического равновесия. Формула, связывающая работу и тепловой эффект химической реакции, была им получена наряду со многими другими результатами чрезвычайно обширного исследования по химической термодинамике и статистической механике.