Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 34
Текст из файла (страница 34)
е* «Мы прещюложвм..., что количества теплоты, поглощеппые м вьщелеппые в етмх раелкчлых превращениях, полностью компенсируются, Этот факт пккогда пе выеывал сомнений. Вначале оп был принят беа раамыщленкй, а еатем проверен во многих случаях с помощью опытов с калорпметром. Отряцать его означало бы опрокмнуть всю теорию теплоты, которой оп служит осповапмем». ' 133 МЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛА кннги выражение «1а ОЬпье й'еап» (падение воды), аналогичным образом пользуется для перехода теплоты от более высокой к более низкой температуре выражением «1а с)»НФе бп са1огщпе» (падение тенлоты) Исходя из этих соображений, он установил положение, согласно которому величина совершенной работы должна находиться в определенном, имеющем всеобщий характер, отношении К происходящеМу одновременно переходу теплоты, т.
е. кколичеству переходящей теплоты и температуре тел, между которыми она переходит,— отношении, которое не зависит от природы того вещества, при помощи которого совершается работа и осуществляется переход теплоты. Его доказательство необходимости-такого вполне определенного отношения опира-' ется на тот принцип, что невозможно создать движуквуо силу ив качем»', или, другими словами, что рввреьиит тоЪ|1е невозможно.. Этот способ рассмотрения, однако, не совпадает с нашими нынешними воззрениями, так как мы принимаем, что при получении работы затрачивается соответствующее количество теплоты и что, следовательно,' отданное во время круговогз процесса окружающим телами количество теплоты меньше, чем количество теплоты, извне полученное. Но если при получении работы затрачивается теплота, то все же, конечно, не может быть и речи о том, что работа произошла из ничего, независимо от того, происходит ли наряду с затратой теплоты еще одновременно и переход другого количества теплоты от более теплого тела к более холодному или нет.
В соответствии с этим потребовало иэме— пения не только предложение, высказанное Карно, но нрншлось также поискать для доказательства другого основания, чем то, на котором Карно построил свое доказательство. з 5. НОВый пРинЦип, ОтнООЯЩийсЯ к теплОте .Различные соображения, касающиеся природы н поведения теплоты, привели меня к убеждению, что проявляющееся при теплопроводности и обыкновенном излучении тепла стремление теплоты переходить от' более теплых тел к более холодным, выравнивая таким образом существующие разницы температур, связано,так тесно с самой ее сущностью, что оно должно иметь силу при всех обстоятельствах. Поэтому я выдвинул в качестве принципа следующее предложение: Теилота кв может кераеодкть сама собой от более колодного тела к более теалому.
Появляющиеся здесь слова «сама собой» требуют, чтобы быть виол ие понятными, еще объяснения, которое дано мною в различных местах моих работ. Прежде всего, они должны выражать, что теплота никогда не может накопляться с помощью теплопроводности или излучения в более теплом теле за счет более холодного. При этом все то, что в этом отношении было известно об излучении уже раньше, должно быть рас'- йространено также и на те случан, в которых вследствие преломления или отражения направление лучей как-нибудь изменяется и этим до-' стигается известная концентрация последних. Далее, наш принцип Р.
КЛАУЗИУС должен относиться и к таким процессам, которые составлены из многих разнообразных явлений, как, например, круговой процесс описанного выше рода. О помощью такого процесса теплота, правда, может(как мы это видели при обращении вышеприведенного кругового процесса) перейти от более холодного тела к более теплому; но наш принцип утверждает, что тогда одновременно с этим переходом теплоты от более холодного к более теплому телу должен иметь место и противоположный переход теплоты от более теплого к более холодному телу, либо должно произойти какое-нибудь другое изменение, обладающее той особенностью,что оно не может быть обращено без того, чтобы не вызвать со своей стороны, посредственно или непосредственно, такой противоположный переход теплоты.
Этот одновременно происходящий противоположный переход теплоты или другое изменение, которое имеет следствием такой противоположный переход теплоты, должны рассматриваться как компенсация перехода теплоты от более холодного тела к более теплому. Пользуясь этим понятием, можно слова «сама собой» заменить словами «без компенсации» и высказать вышеприведенный принцип следующим образом: Переход тнеплотпьт отп более холодного тпела и более птепломп не может плтеть меотпа бег номпеноацни. Это предложение, выставленное мною в качестве принципа, встретило много возражений, и мне пришлось его неоднократно защищать, причем мне всегда удавалось доказать, что возражения проистекалиот того, что явления, в которых усматривался некомпенсированный переход от более холодного тела к более теплому, неправильно понимались.
Однако, если бы я остановился здесь на этих возражениях и их опровержении, то это слишком бы нарушило ход наших рассуждений. Поэтому в последующем изложении я это предложение, которое, как мне кажется, признают нынче правильным большинство физиков, буду применять в качестве основного принципа, как я это делал в моих мемуарах; в дальнейшем я предполагаю еще вернуться к спорам относительно этого принципа и рассмотреть их несколько ближе. 6. ДОНА3АтельстВО ТОГО, что Отношение между пРИВРАщеннОЙ В РАВОТУ ТЕПЛОТОЙ И ТЕПЛОТОЙ, ПЕРЕШЕДШЕЙ От ОДНОГО ТЕЛА К ДРУГОМУ, не зхвисит от пгигоды веществА, с помощью которого пгоцесс осуществляется Приняв указанный выше принцип, мы можем доказать, что между количеством теплоты Я, которое в каком-нибудь круговом процессе вышеописанного типа превращается в работу (или при обратном протекании процесса работой создается), и количеством теплоты Яг, которое переходит от более теплого тела к более холодному (или наоборот), существует отношение, не зависящее от природы изменяющегося тела, с помощью которого это превращение и этот переход осуществляются; иными словами, если мы осуществляем круговой процесс с одними и теми же резервуарами тепла Кт и К, но с различными изменяющимися телами, отношение — всегда остается одним и тем же.
Я ьтт МЕХАНИЧЕСНАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛА Если мы будем представлять себе круговые процессы устроенными таким образом, что количество теплоты Я, превращающееся в работу, имеет всегда одно и то же значение, то йам 6':танется выяснить лишь величину количества теплоты Яз, перешедшего от одного тела к другому; предложение, которое надо доказать, будет тогда гласить: Ясли при применении двух различных измекязоизихся тел количества теплоты, превратившиеся в работу, оказываютпся роеиыми, то равными будут и количества теплоты, первзаеди4ие от одного тела к другому. Если мы допустим, что имеются два тела С и С' (например рассмотренный выше газ и масса,.состоящая из жидкости и пара), для которых, при одном.и том же значении 9, перешедшие от одного тела к другому количества теплоты имеют различные значения, которые мы обозначим через Яз и 9з' (положив 9е' больше 9), то мы можем поступить следующим образом.
Сначала мы заставим тело С проделать круговбй 'процесс в таком направлении, что количество теплоты ф превратится в работу, а количестцо теплоты Щ перейдет из К, в К,. Затем мы заставим тело С' проделать круговой процесс в обратном направлении, причем, количество теплоты 9 получится из работы, а количество теплоты Яз' перейдет из Кз в К,. Оба имеющих здесь место превращения из теплоты в работу и из работы в теплоту взаимно уничтожаются, ибо можно себе предствить, что после того как в первом круговом процессе количество теплоты 9, полученное из тела К„превратилось в работу, во втором круговом процессе эта же работа затрачнвается на то,чтобысобдать количество теплоты Я, которое затем вновь отдается телу К,.
Также и во всем остальном к концу обеих операций все находится вновь в начальном состоянии, за исключением одного изменения, которое при этом остается. А именно, так как по сделанному допущению количество теплоты Яз', перешедшее от К в Х„больше, чем количество теплоты 9з, перешедшее из Х, в К, то эти два перехода не уничтожают взаимно друг друга, но в результате из Кв в Х, переходит количество теплоты, представленное разностьЮ 9з' — я. Мы приходим, таким образом,к результату, что произошел переход теплоты от более холодного тела к более теплому, без того чтобы произошло какое-нибудь другое изменение, могущее служить компенсацией.
Но так как это противоречит основному принципу, то допущение, что 9 ' больше Яз, должно быть неправильным. Если бы мы сделали другое допущение, что 9; меньше чем Я„ то мы могли бы себе представить, что тело С' проделало круговой процесс в первом направлении, а тело С вЂ” в направлении обратном.
Тогда мы пришли бы к результату, что количество теплоты 9з — 9з' перешло без компенсации от более холодного тела Кв к более теплому телу К,, что опять-таки протнворечит основному принципу. Если, таким образом, 9е' не может быть нп больше, ии меньше Чз, то обе эти величины должнй быть равны, чем и доказывается провозглашенное вьппе предложение,. 1ЗЕ Р.
клаузиус Полученному таким путем результату мы дадим математическую форму, представляющую наибольшие удобства для последующегв изложения. Так как дробь — — не зависит от природы изменяющегося 9 Яь тела, то она может зависеть только от температур обоих служащих в качестве резервуаров теплоты тел Х, и Х,. Тб же относится, разумеется, и к сумме 1 + —. Так как, далее, мы можем написать: ,+е е+е е, е.= е, =К то в дальнейшем мы можем рассматривать именно эту последнюю дробь, которая представляет отношение между поглощенной и отданной теплотой: Полученный результат мы можем тогда выразить, сказав, что дробь — может зависеть только от температур Ть ж % е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
