Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Тело А удаляется;пзр приводится в соприкосс н новениестелом В; часть пара превращается вжидкость, его упругость уменьшается, поршень возвращается из в1 в сб, остальная часть пара сжижзется Рак 4 благодаря сжатию и одновременному соприкоснове- нию с телом В. 3. Тело В удаляется, вода снова приводится в соприкосновение с телом А и возвращается к его температуре; возобновляется первый период н т. д. Рлэмьппленкя о движущей силе огня 'Келичество движущей силы, развитой в полном кругу операций, измеряется произведением из объема пара и разности между его упругостями при температуре тела А, н тела В. Что касается употребленного тепла, т. е.
перенесенного от тела А к телу В, то, очевидно, это есть количество, нужное для превращения воды в пар, пренебрегая каждый раз маленьким количеством, идущим для повьппения температуры жидкой воды от температуры тела В до тела А. Положим температуру тела А равной 100' и тела В равной 99'; разность упругостей, по таблице Дальтона, будет'26 мм ртутного столба, или 0,36 м водяного столба. Объем, занимаемый паром, в 1'700 раз больше объема воды. Если мы оперируем с 1 кг, это будет 1700 л, или 1,700 лР. Таким образом, количество развитой движущей силы выражается произведением 1,700 ° 0,36 = 0,611 в единицах того же рода, что мы употребляли до сих пор.
Количество употребленного тепла есть количество, нужное для превращения в пар воды, уже приведенной к температуре 100'. Это количество дается опытом: его нашли равным 550' или, говоря строго, 550 наших ед. тепла. Отсюда 0,611 ед. движущей силы получаются в результате употребления 550 ед. тепла., Количество движущей силы, получаемой от 1000 ед. тепла, дается пропорцией: 550: 0,611 = 1000: е, откуда 611 и = —. = 1,112.
ьео Другими словами, 1000 ед. тепла, перенесенных от тела при температуре 100' к другому телу при температуре 99', произведут, воадействуя на водяной пар, 1,112 ед. движущей силы. Число 1,112 отличается, приблизительно, на'/, от 1,395, найденного прежде для значения движущей силы, развиваемой 1000 ед. тепла, воздействующего на воздух, но нужно заметить, что в этом случае температуры были 1 и 0', в то время как здесь они 100 и 99'. Разность температур, правда, одна и та же, но она находится не на одинаковых высотах термометрической шкалы.
Чтобы сделать полное сравнение, нужно вычислить движущую силу, развиваемую паром, образуемым при 1' и конденсирующимся при 0', для этого надо знать количество тепла, заключенного в паре, образованном при 1'. Закон, установленный Клеманом и Дезормом и высказанный выше на стр. 41, дает нам эти данные. Так как содержание теплорода в паре воды одно иго же, при какой оы температуре ни происходило парообразование, то если было нужно 550' теплоты для испарения воды, уже приведенной к 100', то для испарения того же количества воды, взятого при 0', будет нужно 550 + 100 или 650 . Употребляя это значение и рассуждая точно так, как мы рассуждали для воды при 100', найдем, как легко в том убедиться, число 1,290 для движущей силн, развитой 1000 ед.
тепла, действующими на водяной лар между 1 и-0'. бб ОАДИ КАРНО Это число приближается больше, чем первое, к числу 1,39б. 1 Оно отличается от этого числа только на —, ошибка, не превышающая предполагаемых пределов точности, принимая во внимание большое число различных данных, которыми мы вынуждены были пользоваться для получения этого сближения. 'Хаким образом, в одном частном случае наш основной закон является подтвержденным *. Мы рассмотрим теперь другой случай, когда теплота действует на пары алкоголя. Рассуждения здесь совершенно те же, что и для паров воды; меилютея только данные. Чистый алкоголь кипит при обыкновенном давлении при 78,7'. Килограмм алкоголя поглощает, по Деларошу и Берару, 207 ед. тепла при превращении в пар той же температуры 78,7'.
Упругость паров алкоголя, при понижении температуры на 1' 1 1 ниже точки кнпепнн, уменьшается на †, т. е. становится на ыепьше атыосферного давления (по крайней мере, так следует из опытов Бегаыкура, сообщенных зо второй части АгсЬИесспге Ьубгап11г)пе йе Ргопу, р. 180, 195) "':". Употреоляя эти данные, получим, что при воздействии на 1 нв алкоголя прн теыпературе 78,7 и 77,7' развитая движущая сила будет 0,251 единицы. Она получается в результате употребления 207 ед. теплоты. Для 1000 ед.
надо составить пропорцию: 207: 0,254 = 1000: х, откуда х = 1,230. » В одном мемуаре Пти (»Аппа!еа»(е рйуе(Чае е1 бе сыщ(е», июль, 1818, стр. 291) можно найти определение движущей силы теплоты, действующей на воедух и на водяной пар. Согласно реаультату, употребление вовлуха оказывается много выгоднее. Но ето нроисходит от того, что действие тепла учитывается совершение недостаточным обрааом. »» Дальтон полагал, на основании своих наблюдений, что пары раеличньгх жидкостей на равных термометричесних расстояниях от точки кипения имеют одинаковые упругости, но этот еакон не точен, он является только приближением. То же ииеет место относительно еакона пропорпиональности между скрытой теплотой парообрааования и плотностью (Депре, «Аппа)е»»(е рву»1Чпе е1 бе сыщ1е», т. 16, стр.
195 н т. 24, стр. 323). Вопросы этого родатесносвяванысвопросом о движущей силе огня. Недавно Дави и Фарадей, после великолепных опытов над ожижением гасов вначительнымн давлениями, старались определить иаменение упругости этих ожнженных гасов при малых наменениях температуры. Оии имени в виду применение новых жидкостей для раввития движущей силы (»Аопа!ее бе рву»типе е1»(е сшппе», январь 1824, стр. 80). По наложенной вьппе теории можно вперед скааать, что употребление этих жидкостей не представит выгод в смысле економии тепла. Выгоды могут заключаться только в нивкой температуре, при которой воеможно было бы действовать, и в источняках, от Которых по этой причине можно было бы брать теплород. газмышлииия о движущий силн огня 51 Это число немного больше 1,112, полученного при употреблении пара воды между температурами 100 и 99'.
Но если положить, что водяной пар употребляется при температурах 78 и 77', то, пользуясь законом Клемана и Дезорма, найдем, что 1000 ед. тепла производят 1,212 ед. движущей силы на 1000 ед. тепла. Это последнее число, как видно, весьма близко к 1,230, оно отличается от него на — [ээ] . 1 Мы хотели бы сделать дальнейшие вычисления этого рода, например вычислить движущую силу, развиваемую при воздействии теплоты на твердые тела и жидкости, при замерзании воды и т. д., ио современная физика не дает нам необходимых данных *. Основной закон, который мы старались установить, требует, по нашему мнению, новых подтверждений, чтобы быть вне всякого сомнения; он опирается на признаваемую в настоящее время теорию тепла, которая, нужно сознаться, не представляется нам непоколебимой твердости [ээ]. Решить вопрос могут только новые опыты.
Пока мы будем заниматься приложением высказанных выше теоретических идей, счвтая их точными, и будем изучать различные способы, предложенные до настоящего времени для развития движущей силы тепла [эе]. Несколько раз предлагали развивать движущую силу воздействием теплоты на твердые тела. Образ действия, представляющийся наиболее естественным, это— закрепить неизменно один из концов твердого тела, например металлического стержня, а другой конец прикрепить к подвижной части машины; потом последовательными нагреваниями и охлаждениями изменять длину стержня и таким способом производить движения.
Постараемся разобрать, будет ли выгодным этот способ развивать движущую силу. Мы показали, что наиболее выгодный способ употребления тепла для получения движущей силы тот, при котором все изменения температуры, происходящие в телах, обязаны изменению объема. Чем строже выполнено это условие, тем выгоднее использовано тепло. Действуя же описанным выше образом мы будем весьма далеки от выполнения этого условия; ни одно изменение температуры здесь не происходят вследствие изменения объема; все происходит от соприкосновения тел различно нагретых: соприкосновения металлического стержня то с телом, сообщающим ему тепло, то с телом, отнимающим от него тепло.
Единственное средство вьшолнить указанное условие, — это действовать с твердым телом совершенно так, как мы поступали с воздухом и как описано на стр. 27 — 28. Но для этого необходимо одним изменением объема твердого тела произвести значительные изменения температуры, по крайней мере, если мы желаем использовать значительные падения теплорода: но зто, кажется, невыполнимо. Многие соображения заставляют действительно думать, что изменения температуры твердых тел или жидкостей, благодаря сжатию или растяжению, будут довольно малы, а именно: е Чего нам недостает, — это упругой силы, которуге раэвввеют твердые тела н нищкостк прн эаданвом увелвченнн температуры, в колнчества тепла, поглоэтевного нлн выделенного прн нэмененнв объема этих тел. СУДН КАРНО 1. Часто наблюдают в машинах (в частности в тепловых машинах) твердые тела, выдерживающие значительные усилия то в одном, то в другом направлении, и хотя в некоторых случаях эти усилия так велики, как это только позволяет природа веществ, употребляемых в дело, изменения температуры мало заметны.
2. При выбивании медалей, при прокатке и прн вытягивании проволок металлы испытывают наибольшие сжатия, какие наши средства позволяют получить прн употреблении наиболее твердых и стойких инструментов. Несмотря на это, повышение температуры незначительно: если бы оно было значительно, то употребляемые стальные части скоро потерялн бы закалку. 3. Известно, что на твердые тела и жидкости надо произвести очень большие воздействия для уменьшения их объемов на величину, сравнимую с уменыпением, происходящим при охлаждении (например охлаждении от 100 до 0'). Охлаждение же требует большего отнятия теплорода, чем требует простое уменьшение объема. Если бы зто уменьшение объема производилось механическими средствами, то развитая теплота ие могла бы изменить температуру тел на столько градусов, как это делает охлаждение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
