Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский, страница 7

Работа, производимая малой машиной, не вызывает никакой затраты тепла, так как все употребленное тепло возвращается в котел с водой из холодильника. е Так как предмет, о котором здесь идет речь, совершенно нов, то мы выиуи~депы употреблять выражения, еще не принятые и, может быть, не обладающие всей желаемой ясностью.

РАзмышления О движущей силе ОГня Это — одно из наиболее хорошо установленных следствий опыта; мы его возьмем в основу нашего доказательства ". Если температура газа почысилась благодаря сжатию и мы хотим привести ее к первоначальному, значению, не производя новых изменений объема, то надо отнять у газа тедлород. Это же количество теплорода можно было бы отнять у газа во.время самого сжатия так, чтобы температура газа оставалась все время постоянной.

Также, разрежая газ, моясно уничтожить понижение его температуры, подводя ему определенное количество теплорода. Мы будем называть теплород, употребленный в тех случаях, когда он не производит никакого изменения температуры, теплородом от изменения объема (™) . Это выражение не значит, что теплород принадлежит объему, он принадлежит ему не более, чем принадлежит давлению; его также можно было бы назвать теплородом от изменений давления. МЫ не знаем, какому закону он следует в зависимости от изменения * Опыты, докааывающие наилучшпм обрааом иаменение температуры гааа с сжатием ила расширением, суть следующие: 1.

Падение термометра, помещенного в колокол воздушного насоса, в котором производится равреженне. Это понижение очень заметно на термометре Бреге (Вгезпей, оно можетпревысить40 или бс'. туман, получающийся в этом случае, кажется, происходит от сгущения пара, благодаря охлаждению воздуха. 2. Воспламенение трута в так нааызаемых пневматических огнивах, представляющих собой, как известно, маленькие цилиндры с поршнем, где воздух подвергается быстрому сжатпю. 3.

Падение термометра, помещенного в сосуд, из которого первоначально сжатый воздух вьтускается через кран. 4. Результаты опытов над скоростью авука. Лаплас (Ве )ар)асе] показал, что для точного согласования его результатов с теорией и вычислениями следует допустить нагревание воздуха при внезапном сжатии.

Единственный опыт, который может быть противопоставлен втим опытам вто — опыт Гев-Люссака (Оау-Ьпззас) и Вельтера (%е)(ег), описанные в «Аппа)еэ де рвбзгйэе е1 де сшппею В большом сосуде с сжатым воздухом было сделано маленькое отверстие и шарик термометра помещен в поток воадуха, выходящего в это отверстие, при этом ие наблюдалось заметного понижения температуры, показываемой термометром. Этому опыту можно дать два объяснения: 1) трение воздуха о стенки отверстия, через которые он выходит, развивает, возможно, теплоту в тр.буемом количестве; 2) воадух, приходящий в непосредственное соприкосновение с шариком термометра, может быть, принимает, благодаря удару о шарик или, вернее, возвращению назад, которое ему приходится делать, плотность, равную той, которая была в сосуде, примерно так, как вода Потока йоднимаетсл около твердой преграды выше своего уровня.

Изменение температуры, происходящее в газах вследствие измепения объема, можно рассматривать как один пз наиболее важных фактов физики, благодаря большому числу следствий, вытекающих из него, и, в то же время, как один иэ фактов, наиболее трудных для объяснения и для намерения точными опытами. Кажется, он представляет в нескольких отношениях странные аномалии. Не охлаждению ли воадуха прп разрежении надо приписать холод верхнвх слоев атмосферы? Доводы, до сих пор приводимые, совершенно недостаточны для объяснения этого холода: говорят, что воздух высоких областей, получая мало отраженной от земли теплоты и сам излучая в авездное пространство, должен потерять теплород, и в етом заключается причина его охлаждения;но ато объяснение отпадает, если заметить, что на равных высотах холод царит в той же мере н даже с большез интенсивностью на плоскогорьях, как на горных вершинах и в областях атмосферы, удаленных от поверхности земли (и).

САДИ КАРНО объема: возможно, что его количество меняется с природой гала, с его плотностью, с его температурой. Опыт нам ничего не дал относительно этого; опыт дал только, что теплород развивается в более или менее значительных количествах при сжатии упругих жидкостей.

Сделав это предварительное замечание, вообразим упругую жидкость, например атмосферный воздух, заключенный в цилиндрический сосуд адсб (рис. 1), закрытый подвижной диафрагмой или поршнем ОВ; кроме того, предположим два тела А и В, поддерживаемые оба прп постоянной температуре, причем А при более высокой, чем В; затем вообразим следующий ряд операций ['] ': 1.

Тело А приводи1ся в соприкосновение с воздухом, заключенным в сосуде адсВ, илп со стенкой сосуда, которая, мы предполагаем, легко пропускает теплород. Благо- - - . $ даря этому соприкосновению, воздух находится при температуре тела А; с — положение поршня в данный момент. 2. Поршень непрерывно подымается и принимает положение е1. Все время имеет место контакт между телом А и воздухом, который, таким образом, поддерживается с при постоянной температуре во все время разрежения, Тело А дает теплород, необходимый для поддержания постоянной температуры. 3. Тело А удалено, и воздух больше ив находится в соприкосновении с телом, способным его снабжать теплородом; поршень же продолжает свое движение и переходит из положения е1 в положение дд.

Воздух В разрежается, пе получая теплорода, п его температура падает. Предположим, что она падает до тех пор, пока не достигнет темпе ат ы тела В: в этот момент по шень Р ур р А. останавливается и занимает положение дд. Рис. Ь 4.

Воздух приведен в соприкоснове- ние с телом В; он, сжимается движением поршня, который переходит из положения дд в положенпе сВ. Но воздух остается при постоянной температуре благодаря контакту с телом В, которому он отдает свой теплород. 5. Тело В удалено, продолжается сжатие воздуха; воздух, будучи изолирован, повышает свою. температуру. Сжатие продолжается до тех пор, пока воздух не достигнет температуры тела А. Поршень прп этом переходит из положения сВ в положение с[с. 6. Воздух приведен в соприкосновение с телом А; поршень возвращается из положения гй в положение е/; температура остается неизменной.

7. Период, описанный в п. 3, повторяется, затем следует 4, 5, 6, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5 и т. д. Размышления о дВижущей силе огня В различных положениях поршень испытывает давления более или менее значительные со стороны воздуха, находящегося в цилиндре; упругая сила воздуха меняется как от изменения объема, так и от мзмененил температуры, но необходимо заметить, что при равных объемах, т. е.'для подобных положений поршня, приразрежении температура будет более высокой, чем при сжатии. Поэтому в первом случае упругая сила воздуха будет больше, а отсюда движущая сила, произведенная движением от расширения, будет больше, чем сила, нужная для сжатия. Таким образом, получится излишек движущей силы, излишек, который можно на что-нибудь употребить. Воздух послужит нам тепловой машиной; мы употребили его даже наиболее выгодным образом, так как не происходило нп одного бесполезного восстановления равновесия теплорода.

Все операции, здесь описанные, могут быть проведены в одном направлении или в обратном. Пусть после шестого периода, т. е. когда поршень придет в положение е1, его заставят вернуться в положение зй, и в то же время воздух поддерживается в соприкосновении с телом А: теплород, отданный этим телом за шестой период, возвращается к своему источнику, т. е. к телу А, и все тела возвращаются в то состояние, в каком они находились в конце пятого периода. Если теперь убрать тепло А и заставить поршень перейти от положения зй к сд, то температура воздуха опустится на столько градусов, на сколько она повысилась за пятый период, и станет равной температуре тела В. Очевидно, можно продолжать ряд операций, обратных описанным выше: достаточно каждый раз становиться з прежние условия и для каждого периода выполнять движение разрежения вместо движения сжатия и наоборот.

Результатом первых операций было получение определенного количества движущей силы и перенос теплорода от тела А к телу В; результатом обратных операций будет затрата полученной движущей силы и возвращение теплорода от тела В к телу А: обе операции уничтожают друг друга или, так сказать, друг друга нейтрализуют.

Невозможность заставить теплород развить болыпее количество движущей силы, чем мы получили нашей первой серией операций, теперь легко доказать. Она будет доказана рассуждениями, совершенно подобными рассуждениям на стр. 23. Они здесь даже будут иметь большую точность: воздух, которым мы пользуемся для получения движущей силы, приводится в конце каждого цикла операций точно к прежнему состоянию, в то время как это было не совсем так для водяного пара, что и было отмечено * В наших доказательствах мы полагали, что если тело, испытав любые изменения н ряд превращения, возвращается в прежнее положение относительно плотности, температуры н аггрегатпого состоянип, то оно будет обладать тем же количеством теплоты, какое имело первоначально, т.