Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Можно с уверенностью «канать, что лншь, преждевременная смерть на 37-м году жиени помешала Карно еакончить пред«(ринятые им дальнейшие исследования по вопросу, которому он посввтил свой мемуар; ие опубликованных его братом выдержек пв дневника. последних годов его йшвни »»«» ясно видно, Левать Кэгно — «1'огйап1«а!евг бе 1а ч(с!о(ге». ««См. переизданные его братом в 1878 г. в Париже «Е«П«х!опв», а также «Епсус!ора«61а Ьгй(шпса» и «О»!ма!«(Ъ К1«э«Рлег» «637. »*«Существуег немецкий перевод мемуара Карно, покещевный в падании «Оэ4ма(бэ К!аж! Ьег бег ехай)еп 9(11ээепэсЬа(!еп» (гй 37) и сделаниыф сажюи Оствальдом.
Некоторые иэ примечаяий Оствальда как чисто формальйого характера, так и содержащие оригинальные его мысли, нам, естественно, пришлось повторить почти дословно. «»»* Даем перевод этого эемечательного отрывка. «Тепло,не что иное, как движущая сила илв, вернее, движение, нем«- пившее свой вид; это движение частиц тел; повсюду, где происходит унпчто- ВРИИВ(!АНИН В. Р. ВРРОИАНА И Ю. А. КРУТКОВЛ 63 что Карно уже совершенно правильно формулировал длн себя ту новую точку зрения на природу тепла к эквивалентности тепла и работы, которую мы находим лишь десяток лет спустя вполне обоснованно высказанной в работах Роберта Майера (1842), экспериментально подтверященной'Джоулем (уашез Ргезсобэ дов!е[(начияая с 1843 г.) и распространенной на все области физики Гбльмгольцем (1847). Испи бы Карно было суп!дено довести' до конца свои исследования, то, быть может, мы получили бы всецело пз его рук основания термодппаиики, в сущности, в готовом виде и горавдо раньше, чем они были установлены в действительности.
В дальнейших примечаниях мы предполагаем, что читатель знаком в общих чертах с основами термодпнамини в их обычном изложении, так как только. тогда, по нашему мнению, читатель сможет вполне оценить то высокое значение' в истории науки, которое имеет это замечательное проивведение.
Для ознакомления с историей развития наших воззрений на природу тепла можно рекомендовать книгу Э. Маха «П1е Рг1пг1р1еп бег ай»же!е)ме». [1) можно заметить, что использование движущей силы надевая воды («белый уголь») в связи с раввятием электротехнических методов передачи эпе)згии на большие расстояния в настоящее время вновь приобрело самостоятельное н важное аначение и имеет широкую будущность. [2) Здесь уместно упомянуть о воздухоплавании, о котором во времена Карно серьезно говорить не приходилось. Оно находится в настоящее.
времй, пожалуй, в таком же состоянии начала своего успешного развития, как пароходство в„)го время, когда Карно писал свой мемуар. Практически применимое решение проблемы воздухоплавания стало возможным только с появлевием достаточно мощных по отношению к их весу двигателей внутреннего сгорания — особого вида тепловой машины, принципиальное преимущеспю которого было оценено уже самим Карно (стр.
57 и прим. [38)). [3) Под термином «двкжущая сила» (ршззапсе пю1псе) Карно понимает то, что в настоящее время привито называть рабеяюй, что следует иа точного определения этого понятия, данного в примечаннк в тексте. [4) Следуя примеру Оствальда, мы переводим с)«а!епг — тепло илп теплота, са1огщпе — теплород. В вещественной теории тепла эти слова служат для обозначения одного и того же понятия, но, как замечает Оствальд, характерно то, что прсводя аналогию с падением воды, Карно всегда говорит о падении ж«взор»да. жение движущей силы, возникает 'одновременно теплота в количестве, точно пропорциональном количеству исчевнувшей движущей силы.
Обратно: всегда при псчевноеении тепла возникает движущая сила. «Твким образом можно высказать общее полол«ение: движущая сила существупг в природе в певзменном количестве; она, собственно говоря, никогда не создается, никогда не уничтожается; в действительности она меняет фориу, т. е. вызывает то один род движения,то другой. ио никогда не исчезает. «По некоторым представлениям, котооые у меня сложились относительно.
теории тепла, создание единицы движущей силы требует затраты 2,70 едвниц тепла. «Машина, которая производила бы 20 единиц движущей силы на кило- 20 2,70 грани угля, должна была бы уничтожать ' теплоты,развитой горением. 7000 202,7 8 000 1000 приблизительно' т' е' менее ~~ам По поводу содержания этвх строк Анри Пуанкаре («Т)«еппобупаш1«рю» РагЬ, 1892, р. 51) замечает: «Можно лп яснее и точнее высказать закон сохранения энергииу» Заметим также, что значение эквивалевта, вычяслениое Карпо в 2,70 б. иал на единицу работы, за которую Карно йринимает 1000 лем еоэтветствует 370 и» на 4 б. лвл, что недалеко от истмвы (427 «аи) п «обладает с числом Майера (Ро)пса»4, 1.
з.). ФАДИ КАРНО [5! Это, как мы теперь знаем, неверное утверждение, неиаоежное яа ивчве отарой теорик тепла, которая считала, что при всех тепловых вроцеесах ыоличество тепла в принимающих участие телах остается ненаменным, что .и приводят, естественно, к воаэрению ыа теплоту, как на особое вещество, атеплород», обладающее свойством кеунычтожаемости.
Вторая же часть предложения есть ясная н точная формулировка основной »щеи, последовательно проведеывой через все сочинение я, в той или иной формулировке, лежащей в основе второю начала классической термодинамика. [б] Невоаможность получении работы из запаса тепла определенной темяературы ири налнчности только той же самой температуры ве всех окружающих телах, являющаяся следствием выскааанного Карно принцяпа, может, в свою очередь, быть положена в основание второго начала, с необходимым только добавлеыием, что невозможность эта утверждается для квривдычввки действующей машины, каковой и является, например, паровая машина. Пв лредлон»ению Оствальда, такая периодически дейстзующан машина, вепрерывнр дающал работу, как мы теперь должны сказать, ва вчвв» теплоты одного только реаервуара или ксточника тепла, нааывается регре(ппш пюЬ!!е второго рода, и отличие от регре(шпи шоЫ!е первого рода, т.
е. машины, создающей работу ыв иичего и отрицаемой принципом, называемым теперь принципом сохранения ввергни илв первым началом термодинамики. Карно покааывает здесь невозмежность ретро(пшп п»оЬ!1е второго рода для частного 'случая паровой машины. (9! Здесь окончательно формулируетсн основное предложение, что для получения движущей силы при посредсгве тепла необходима разность температур. (3( Такого рода обратные процессы на самом деле осуществляются в холодвеьвых кашинах, только в большинстве случаев не с воднным паром, а е другаыя веществам»1, например с аммиакои, (9( »Упругие жидкости» (Пз!без 61аз1к(пез( — обычное раньше название для газов и паров в отличие от капвльыожидких тел, обладающих ничтожной сжимаемостью и -ыаеываемых в общенштии просто жидкостяии. (1О( В современном изложении принято вводить ыонятие ко»1»и»(ивккж .иовввкввв двйсл»вил кругового процесса или цикла, понимая под этим термином отношение получеыной в цикле работы к количеству тепла, взнтого от нагревателя.
Так как Карно рассматривает максимальную »движущую силу», т. е. мансимальиый коэфициент полеаного действия, то выскаеанваа здесь теорема может быть фбрмулировава следующим образом: максийальный- коэфицвевг полезного действия цикла с одним нагревателем и одним холодильником аавикит только от температур этих резервуаров тепла и не зависит от вещества, о которым совершается цикл. Эта теорема в обычном изложении теркодинамики является,исходной для введения понятия об абсолютной температуре, эитропыи и всех дальнейших выводов.
Непосредственно вслед за формулировкой этой теоремй Карно устанавливает условия, ыеобходимые для того, чтобы работа, полученная в цикле, была максвмальыая; условия эти заключаются в обрати.ивви»и процесса, т. е. в том, чтобы во всякий момент процесса состояние всех гел, пряынмающих в нем участие, бесконечно мало отличалось от равновесны. Заметим, что, как видно иэ рассуждений Карно, для доказательства этой теоремы при вещественной теории тепла достаточно одного лишь привцива, именно принципа невозможности регре1пшп шоуй!е первого рода, т. е. получения работы при помощи какого бы то ви было процесса, не остав.ляющего, в конце концов никаких изменений в телах, принимавших в неы участие.
Действительыо, рассмотрение кругового процесса †эт гениальный прием Карно — показывает, что после воавращения рабочего вещества в первоначальное состояние в итоге окааывается полученная работа и, с точки ареяия вещественной тезрии тепла, зерен»в некоторого количества тепла из нагревателя в холодильник, причем общее количество тепла остается неиаменным. Таким обрааом основное положеыие Карно — о неизбежности »падения тешюрод໠— вытекает с 'необходимостью, так как беа атого единств»иков» остающегося ваменения принцип ыевозможности регре(ппш п»оЬ(1е был бы карую ен. Принцип этот сохранился до свх пор, но вещественная теория тепла мосле работ Майера, Джоуля и Гельмгольца была оставлена, и мы знаем теиерь, что в тепловой машине работа получается за ечет части количества ИРимечаиия В.
Р. ВРРОЯАИА и ю. А. кРуткОВА 8$: тепла, отнимаемого у нагревателя, так что холодильник пблучает меньшее ее количество. А тогда, с точки эрения того же принципа, существование падения текпературы уже, каэалось бы, не является необходимым, а представляет собой совершенно независимый факт, впервые нсно я в общем виде формулированный Карно. 'Гочно так же и доказательство теоремы Карно нельэя основывать на невозможности регре)пшп пюЬ[1е первого рода. Клауаиусу и В. 'Гомсону принадлежит эаслуга.приэнания основного принципа Карно в несколько расширенной формулировке за новый и независимый принцип, который ныне известен как второе начало термодинамики, в то время как первый принцип, в совокупности с аквивалентностью работы в количества тепла, носит наввание кереаго начала термодинамики.
[11) Карно ограничивает здесь свои рассуждения чисто тепловыми явлениями, не входя в область, явлений химических; эти явления были введецы в круг рассмотрения термодинаинки лишь аначительно поеднее, именно впервые в труднодоступных и остававшихся поэтому долгов время неиэвестными работах Гиббса (у. Ч(г. ГИЬЬа] (7о.е гг. 'Х1Х в.). [12) Мы поаволим себе несколько развить это аамечание Карно. Иэобраэим, как это теперь принято, совокупнемть процессов между бесконечно малыми .рааностями температур, которыми Карно эамеияет процесс, илупгай между телами А и Я, равность температур которых конечна,на диаграмме Клапейрона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
