Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Так как приведенное здесь определение функции т опирается на выверенные для газов уравнения, то введенное при изучении газов вспомогательное допущение, что идеальный газ, расширяющийся при остоянной температуре, поглощает лншь столько тецла, сколько затрачивается на производнмую при этом внешнюю работу, является одной из основ, нк которой покоится применейный нами способ определения т. Если бы кто-нибудь затруднился на этом основании признать наше определение вполне достойным доверия, то он мог бы в уравне'- ниях (Ч11) и (Ч111) удержать т как обозначение некоторой-еще не определенной функции температуры и прйменять уравнения в этой форме. Бо, по-моему, такие сомнения были бы неосновательными, и я поэтому буду в дальнейшем всйда ставить Т на место т.
Вследствие этого уравнения (Ч11) н (Ч111) переходят в уравнения (Ч) и (7Т) пре-, дыдущей главы, а именно: ПРИМЕЧАНИЯ А. К. ТИМИРЯЗЕВА РУДОльФ КлАУЗИУО Рошьвся2 яяваря1822г. втор. Кбслине, умер 24 августа 1888 г. в Бонне. Ъ'виверситетсквй курс прошел в Берлине, где по окончании курса и по получении права на доцентуру в 1850 г. поступил преподавателем з Артиллерийскую школу. В 1855 г. получил кафедру в Цюрихе — сначала в.
Политехникуме, а потом в Университете. В 1867 г. получил кафедру в Вюрцбурге и в 1869 г. в Бонне, где оставался до своей смерти. Является одним иэ основателей П принципа термодинамики (первая работа появилась в 1850 г.) и вместе с тем одним иа основателей кинетической теоряи материи в ее современном виде. Кроме укаванвого, Клауэмусу принадлежат еще выдающиеся работЫ по элвктродннамике (домбксвелловского периода). [4] Зтот термин, предложенный Клаузиусом, в науке не удержался.
[2] В настоящее время принято эа калорию считать количество тепла, потребное для нагревания 1 ке воды от 15 до 16' С. [8] Теперь, на основании позднейших исследований, Š— 426,8. [4] Отступления от этого закона испольвуются в технике-сжижеввя газа для охлюкдекия сжимаемого хааа.
Для втой цели необходимо предварительно охяэдвть гав до такой температуры, при которой расширение сопровождается охлаждением, а не нагреванием, т. е. ниже так называемой температуры инверсии. О ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ТЕ!!ЛОТЫ С ЧИСЛЕННЪ«ЙИ ВЫВОДАМИ, ПОЛУЧЕННЫМИ НА ОСНОВЕ' ДЖОУЛЕВСКОГО, ЭКВИВАЛЕНТА ТЕПЛОВОЙ ЕДИНИЦЫ И НАБЛЮДЕНИЙ РЕНЪО НАД ВОДЯНЫМИ ПАРАМИ 1«тгапаас11оп о! 11»е Науа) Вос!е«у о1 ЕгДпЬпгдЬ». МагсЬ, 1851, ап«) «РЬу1.
Маб.» 1т, 1852) ВВЕДЕНИЕ 1. Сэр Гэмфри Дэви, в связи со своими опытами плавления двух 'кусков льда, вызванного трением их друг о друга, высказал следующее положение: «Для объяснения явлений отталкивания не требуется допущения какой-либо особой упругой жидкости, т. е.
калорик * не существует». И Дэви приходит к выводу, что теплота представляет собою особого рода движение, возбужденное в частицах тел, «Для того чтобы отличить это движение от других видов движения ~и отметить причину нашего ощущения тепла», а также причину расширения тела, вызванного теплотою,и давления, явившегося результатом этого расширения, «для пего введено название отталкивательного движения» **.
2. Основанная, таким образом, Гемфри Дэви динамичоская те)эрия тепла была распространена н на лучистую теплоту в связи с открытием некоторых явлений, в особенности явления поляризации лучистой теплоты: последнее делает крайне вероятным, что тепло, распросз»раняющееся через «пустое пространство» илн через теплопрозрачные тела, состоит из волн поперечных колебаний, происходлщих во всепроникающей среде.
3. Новейшие открытия Мапера и Джоуля "** касаются получения теплоты путем трения жидкостей при движении, а также путем магнитоэлектрнческого возбуждения гальванических токов, — лю* Название гипотетической «тепловой жидкости»; по-русски она называлась «теплородом». (Лрим, иврвв.) э«Из первой работы Дэви, озаглавленной «Ап Еззау оп Неас, Ь!851 ап«) 1Ьв акпшпаг)опв о1 Ь!8Ш», оцублакованной в 1799 г. в «Сощг1Ьнмопз Со РЬуз1са) «пд Мещса! Кпо»т!езхе, рг1пс)рапу 1гощ !Ье 44»еэс о1ЕП81апд», соИессеб Ьу ТЬопща Веббзеэ М. Вл и вторично напечатанной в изданном д-ром Дави полном «СЬ-1 брании сочИнений» его брата (т. 11, Лондон, 1836).
»«* В мае 1842 г. Майер сделал сообщение в «Анналах Вейлера и д1нбиха»» что путем колебания поды он пев!всвл ее температуру с 12 до 13*. В августе 1843 г. Джоуль сообщил Британской ассоциации, что «им получена'теплота» пропусканием воды через узкие трубы» и что он «получил 1' тепла на 1 фунт» воды с помощью механической силы, способной поднять 770 фунтов на высоту 1 фута>, и, далее, что им была получена теплота при затрате работы на вращение магнитоэлектрической машины или электромагнитной машины [см. его работу «Оп 1Ье Са)отвис Еггесгв о1 Майлс!о-Е!ее!Иску апб оп тйе МесЬашса! Фав»е о! Неайв «РЬ)!. Май.», Уой ХХ!11, 1843. виллилм томсон 1ез бого из них было бы достаточно для того, чтобы доказать нематериальность теплоты-и дать, если нужно, прекрасное подтверждение воззрений Гемфри Дэви. 4.
Итак, стоя на изложенной выше точке зрения, что теплота представляет собой не вещество, а динамическую форму механического эффекта, мы полагаем, что должна существовать некоторая эквивалентность между механической работой и теплотой, как между'причиной и следствием. Повидимому впервые этот принцип был открыто провозглашен в работе Майера «Вешегйпппеп йЬег Же Кга1»е бег пп!еЬепбеп Ыаспг» *, содержащей несколько правильных положений по вопросу о взаимной обратимости теплоты и механической работы наряду с ошибочной аналогией между притяжением тяжелого тела к земле и уменьшением объема сплошного вещества, на основе которой он пытается найти численное значение механипеского эквивалента заданного количества теплоты Мистер Джоуль из Манчестера в своей работе «Оп 4Ье Са1огП1с ЕЦес$зо1Майпесо-Е1есЫс14удпй 4Ье МесЬаш а1 Уа1пе о1 Неав»»», опубликованной на 14 месяцев позднее майеровской, очень ясно формулирует последствия, которые вытекают по отношению к вопросу о взаимной обратимости тепла и механической работы, — из того факта, что теплбта представляет собой не вещество, а особый род движения.
Исходя из бесспорных принципов, он исследует «абсолютное численное . соотношение», связывающее теплоту и механическую силу [']. Он подтверждает на опытах, что во всех случаях, когда теплота возникает в результате чисто механического действия, причем никакого другого эффекта при этом нс получается — будь то трение жидкости илп гальванические токи, возбужденные магнитоэлектрическим возбуждением, — всегда одинаковое количество теплоты получается за счет 'одинакового количества работы.
Он определяет в футо-фунтах действительное количество работы, необходимое для получения единицы - теплоты, которое,ои называет «механическим эквивалентом теплоты». После опубликованияупомянутой работы Джоуль произвел целый ряд ' 'опытов для возможно более точного установления размера определенного им таким образом механического эквивалента теплсты и результаты этих опытов изложил в различных сообщениях, сделанных им Британской ассоциации, журналу «РЬ11озорЬ1са1 Маяаз1пе», Королевскому обществу и Французской академии. б. Важные вклады в динамическую теорию теплоты были сделаны недзвно Ранкиным и Клаузиусом; последние, пользуясь математическим методом, аналогичным методу, примененному Карно в его исследовании о движущей силе теплоты, но исходя при этом из аксиомы, прямо противоположной основной аксиоме Карно, пришли к некоторым замечательным выводам.
Исследования этих авторов были опубликованы в течение истекшего года в «Известиях» этого общества и в «Анналах Поггендорфа»; об этих работах я подробнее буду говорить ниже, в,связи с соответствующими частями настоящего исследования, представленного Королевскому обществу. » «Аииалы Вейлера и Либиха», иай, 1842. ' »» «ВМПвй Аввее1апеи», Аияе»$ $843 алб «1»1»11. Мал.», Яерп, $843. ' О двнАмичиской теОРии тивлоты 1ВЗ (Различные сообщения по вопросу о животной теплоте, о теплоте горения и химическпх соединений были сделаны в сочинениях Либиха (как, например, сообщение, указанное ниже в подстрочном примечании к $ 18); они, естественно, касаются и вопроса об обратимости теплоты в механическую работу и не могут быть разумно объяснены какой-либо'иной гипотезой, как только динамической теорией теплоты.] 6.
Настоящее исследование ставит себе следующие три задачи: 1) Показать, какие изменения следует внести в выводы Карно'и других исследователей, пользовавшихся его методом в отношении движущей силы теплоты, если, в противоположность основной гипотезе Карно, принять за основу динамическую теорию теплоты. 2) Показать значецие для динамической теории численных реаультатов, выведенных из наблюдений Реньо над водяным паром и доложенных около двух лет назад Обществу автором настоящего иссле-, дования одновременно с изложением теории Карно, а также показать, что если эти числа (подлежащие исправлению, когда будут получены более точные экспериментальные данны6 о плотности насыщенных паров) ваять в связи с джоулевским механическим эквивалентом тепловой единицы, то можно получить полную теорию движущей силы теплоты в пределах температурных границ, даваемых экспериментальными наблюдениями.
з) Указать на пекогорые замечательные соотношеиия, связывающие физические свойства всех тел, полученные на основе метода, аналогичного методу К«рно, но частично основывающегося на нротивополо1кном этому методу принципе динамической теории! ЧАСТЬ 1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ ДВИШЧЦЕИ СИДЫ ТЕПЛА Т. Согласно очевидному принципу, однако, впервые'по предложению Карно введенному в теорию движущей силы теплоты, можно только в том случае утверждать, что механическая работа получена исключительно из теплового источника,"когда к концу процесса все примененные для этого тела находятся в точности в тех самых физических М механических условиях, в каких они были к началу процесса. В некоторых ясных по своей конструкции, «термодинамических машинах», как, например, в ° плаваюп1эм магните' Фарадея, з «колесе и оси~ Варлоу, приводимом во вращательное движение и производящем однообразную работу благодаря действию топя, непрерывно возбуждаемого теплотой, сообщаемой двум' соприкасающимся металлическим телам, или в недавно действительно осуществленном термоэлектрическом вращающемся аппарате Марша, — указанное условие выполняется в любой момент времени.
Но, с другой стороны, во всех термодннакических машинах, действующих с помощью электричества, в которых применяются прерывные гальванические токи или куски мягкого железа в различных степенях намагничения, а также во всех машинах, основанных на попеременном расширении и сжатии вещества, происходят реальные изменения в условиях примененных здесь тея; однако, в соответствии с изложенным вьппе принципом, эти измемэ- ьиллвАм томо1н вия должны быть строго периодичоскими. Серию движений, произведенных в подобной машине за период, к концу которого тела возврат щаются в точности к тому состоянию, в каком они находились в начале периода, мы будем называть полным циклом его операций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
