Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский, страница 4

Со временем, должно быть, она станет универсальным двигателем, который получит преимущество над силой животных, падающей воды [1[ и потоков воздуха. Перед первыми двигателями она имеет то преимущество, что экономнее их, перед двумя остальными — неоцененное преимущество, что может работать всегда и везде и никогда не прерывать своей работы. Ясли когда-нибудь улучшения тепловой машины пойдут настолько далеко, что сделают дешевой ее установку н использование, то она соединит в себе все желательные к честза и будет играть в промышленности роль, всю величину которой трудно предвидеть, ибо она не только заменит имеющиеся теперь в употреблении двигатели удобным и мощным двигателем, который можно повсюду перенести и поставить, но и даст тем производствам, к которым будет применена, быстрое развитие и может даже создать новые производства. Наибольшая услуга, оказанная тепловой машиной Англии, есть несомненно возрождение деятельности угольных копий, грозивших совсем заглохнуть вследствие зсе возрастающей трудностй откачивать 18 сади кАРЯО воду и подымать уголь*.

Во вторую очередь надо поставить услугу, оказанную производству железа как благодаря широкой замене дров углем как раз в тот момент, когда естественные запасы древесного топлива приходили к концу, так п благодаря машпнпм всякого рода. применение которых позволила плн облегчила тепловая мишина.

ЖСЛЕЗОМ П ОГНЕМ, КПК ПЗВЕСтНО, ШРГНГОтСЯ И ПОДДЕРжИВаЮтСя ЗГоланическнс производства. В Англии, может быть, пег пи одного промышленного заведения, существование которого не было бы основано на употреблении этих двух агентов в нх широком пспольвовании. Отнять у Англии в настоящее время сс паровые машины — означало бы разом отнять у пес железо и уголь, отнять у нее все источники богатства. уничтожить все средства к процветанию, это означало бы уничтолыпь эту великую мощь.

Уничтожение ф.юга, который она считает своей главной опорой, было бы для нес менее гибельным. Надежное плавание паровых кораблей можно рассматривать как совершенно новое искусство, обязанное тепловой машине. Тепловая машина позволила установить правильное н быстрое сообщение через морские проливы и по большим рекам Старого и Нового Света.

Она позволила пройтп через дикие страны, куда еще недавно можно было едва проникнуть, позволила привести плоды цивилизации в такие точки земного шара, где нх иначе пришлось бы ждать еще долгие годы. Плавание с помощью тепловых зшшнп солпжает в некотором роде наиболее отдаленные нации.

Паровая машина связывает народы земли, как если бы онп все жплп в одном п том же месте. В самом деле, уменьшить продолжительность, утоуштельность, ненадежность и опасности путешествий, разве это пе значит уменьшить расстояние? ** [т] Тепловая машина, как и большпнство человеческих изобретений, родилась из почти бесформенных попыток, приписываемых различным людям; истинный же автор остается неизвестен. Но не в этих попытках заключается существенная часть открытия, а в последовательных усовершенствованиях, которые привели тепловую машину в ее современный внд. Приопизительно такое же расстояние отделяет первый прибор, развивавший силу расширения пара, от современной машины, какое отделяет первый плот, построенный людьми, от многопалубного корабля.

Если честь открытия должна принадлежать той нации, в которой оно получило рост и развитие, то здесь, в этой чести, нельзя отказать Англии: Сазерн, Ньюполген, Смитсок, знамснптын Уатт, Вульф, * Можноутверждать, что в Англии, со времени изобретения тепловых пашни, добыча угля удесятерилась. Прнблизительно то же имеет место относительно добычи меди, олова и железа. Действие, которое тепловая машина произвела полвека тому назад на копи Англии, ныне повторяется на серебряных и волотых рудниках Пегого Света, — рудниках, которые сокращались и.ю дня в день главным образоы, благодаря неудовлетворительному действию машин, откачивающих воду и поднимавших руду.

*" Мы говорим, уменьшить опасности путешествии: в самом деле, если употребление тепловых йашин на корабле и представлнет некоторые опасности, впрочем весьма преувеличпваеиые, то они с избытком искупаются возможностью всегда держаться на посещаемом и хорошо известном пути и противостоять усилиям ветра, когда он несет корабль на берег, мель плк рифы. РАзмышления О движущей силе ОГня гтуооц), Треветвик (ТгечеМсе) и некоторые другие английские ипясенеры лшотся истинными создателями тепловой машины; в их руках она яр~шла через все последовательные ступени усовершенствования.

Естественно, что изобретение появляется и особенно развивается там, где в нем имеется наибольшая потребность, Несмотря на работы всякого рода, предпринятые относительно паровых машин, несмотря на удовлетворительное состояние, в которое они теперь приведены, нх теория весьма мало подвинута и попытки нх улучшить почти всегда руководилйсь случаем. Часто поднимали вопрос: ограничена или бесконечна движущая сила тепла* [з), существует ли определенная граница для возможных улучшений, граница, которую природа ве)цей мешает перешагнуть каким бы то ни было способом, — или, напротив, возможны безграничпые улучшенняр Также долгое время искали и ищут теперь, не существует ли агентов, предпочтительных водяному пару, для развития движущей силы огня; пс представляет ли, например, атмосферный воздух в этом отношении больших преимуществ.

Мы ставим себе задачу подвергнуть здесь эти вопросы внимательному рассмотрению. Явление получения двнження из тепла не было рассмотрено с достаточно общей точки зрения. Его исследовали только в машинах, природа и образ действия которых не позволялп ему принять того полного развития, на котороо оно способно. У подобных машин это явление сказывается в извращенном и неполном виде; поэтому трудно узнать его основы и изучить его законы.

Чтобы рассмотреть принцип получения движения из тепла во всей ого полноте, надо его пзучить независимо от какого-либо механизма, какого-либо определенного агента; надо провести рассуждения, прилолсимые не только к паровым машинам, но н ко всем мыслимым тепловым машинам "* каково бы нн было вещество, пущенное в дело, и каким бы образом на него нн производилось воздействие. Машины, не получающие движения от тепла, а имеющие двигателг ч силу человека илп животных, падение воды, поток воздуха и т. д., могут быть изучены до самых молких деталей посредством теоретической механики. Все случаи предвидены, все возможные движения подо всдепы под общие прпнцппы, прочно установленные и приложимые прк зссх обстоятельствах. Это — характерное свойство полной теории.

Нодобнзятеория, очевидно, отсутствует для тепловых машин. Ее нельзя по.~учптчч пока законы фнзнкп не будут достаточно расширены и достаточно обобщены, чтобы наперед можно было предвидеть результаты определенного воздействия теплоты на любое тело. Мы будем в последующем предполагать знание, хотя бы приблизительное, разлпчных частей, составляющих обычную паровую ма)пину. з Мы употребляем адесь выражение «движущая сила>, чтобы обоаначить полезное действие, котороз может дать двигатель. Это действие всзгда воаможно свести к поднятию груза на определенную высоту; оно имеет, как иавостно, изморенном проязведзниз из груза на высоту, на которую груз поднят.

з" Мы рааличазм адзсь паровые машины и тепловые мзш|ны вообще: послзднно могут употреблять любой агент, напримзр водяной пар илн что-нибудь другов, для раавития движущей силы. САДИ КАРНО Поэтому мы считаем излишнлм объяснять, что такое топка, паровой котел, паровой цилиндр, поршень, холодильник и т, д, Получение движения в паровых машинах всегда сопровождается одним обстоятельством, на которое мы должны обратить внимание.

Это обстоятельство есть восстановление равновесия теплорода [4), т. е. переход теплорода от тела, температура которого более или менее высока, к другому, где она ниже. В самом деле, что происходит в паровой машине, находящейся в движении? Теплород, полученный в топке благодаря горению, проходит через стенки котла, дает рождение пару и с ним как бы соединяется. Пар увлекает его с собой, несет сперва в ци-, линдр, где он выполняет некоторую службу, и оттуда в холодильник, где, соприкасаясь с холодной водой, пар сжижается.

Холодная вода холодильника поглощает в конечном счете теплород, полученный сгоранием. Она согревается действием пара, как если бы была поставлена непосредственно на топку. Пар здесь только средство переноса тепло- рода; он выполняет ту же роль, что и при отоплении бань паром, с той только разницей, что здесь его движение становится полезным. В процессах, которые мы описали, легко узнать восстановление равновесия теплорода, его переход от тела более или менее нагретого к телу более холодному. Первое из этих тел — сожженный в топке воздух, второе — вода холодильника. Восстановление равновесия теплорода происходит между ними, если не полностью, то, во всяком случае, отчасти, так как, с одной стороны, сожженный воздух, выполнив свою роль, вобыв в соприкосновении с котлом, уйдет в трубу с температурой более низкой, чем та, которую он получил при сгорании, и, с другой — вода холодильника, ожижив пар, удалится из машины с температурой более высокой, чем она имела первоначально.

Возникновение движущей силы обязано в паровых машинах не действительной трате теплорода ['1, а его переходу ож горячего жела к холодному, т. е. восстановлению его равновесия, — равновесия, которое было нарушено некоторой причиной, будь то химическое действие, как горение, или что-нибудь иное. Мы увидим, что этот принцип прилолспм ко всем машинам, приводимым в движение теплотой.

Согласно этому принципу, недостаточно создать теплоту, чтобы вызвать появление движущей силы: нужно еще добыть холод; без него теплота стала бы бесполезна. В самом деле, сслп бы вокруг нас были тела только такие же горячие, как п топка, каким бы образом можно было сконденсировать парР Куда бы его деть, рзз оп полученР [е] Не следует думать, что его можно, как это практикуется в некоторых машинах *, выбросить в атмосферу: атмосфера пе прпняла бы его. Она принимает его в обычных условиях, потому что выполняет роль большого холодильника, потому что опа находится прп более низкой темпсратуре: иначе она была бы пм вскоре заполнена пли, первее, была бы илсыщепп пм еще раньше 'в.

Повсюду, где сущсствует разность темпе- в Некоторые машины высокого давления выбрасывают пар в атмосФеру вместо того чтобы его коиденснРоватги ил употреблнют, главным образом, там г,~е трудно получить достаточныз приток колодной волы для конденснровання. *ч Существование воды в >кидиоьг состоянии, осязательно предполагаемое плесь, так как беа нее паровые машины не мотли бы девствовать, возио~кио только ГИЗМЬППЛЕННЯ О ДВИЖУЩЕЙ СИЛЕ ОГНЯ Й1 рать р, повсюду, где возможно восстановление равновесия теплорода, возможно получение движущей силы.