Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Следовательно, всякий раз, когда будет итти речь'«о работе, сделанной» или «о механическом эффекте, произведенном» термодинамической машиной, следует понимать, что изменении квалификации при этом не произошло, т. е. что здесь имеют в виду механический эффект, полученный либо от неизменяющейся машины, либо за один полный цикл или за некоторое число полных циклов от периодической машины. 8. Под «неточеном тепла» мы всегда будем подразумевать горячее тело при постоянной заданной температуре, приведенное в соприкосновение с некоторой частью машины; а когда мы будем допускать, что некоторая часть машины охлаждается (что может быть доститнуто только отнятием у нее некоторой части заключенного в ней тепла), то следует понимать, что это осуществляется путем соприкосновения ее с некоторым холодным телом, имеющим постоянную температуру, которое мы в дальнейшем будем называть холодильником.
9. Вся теория движущей силы теплоты основывается на следующих двух положениях, обязанных своим происхождением первое —. Джоулю, а второе — Карно и Клаузиусу. Положена«1 (Джоуль). Во всех случаях, когда равные количества механической работы получаются каким бы то ни было способом исключительно за счет теплоты или бывают израсходованы исключительно на получение тепловых действий, 'всегда теряются или приобретаются равные количества теплоты. Положение Х1 (Карно и Клаузиус). Если какая-либо машина устроена таким образом, что при работе ее в противоположном направлении все механические и физические процессы в любой части ее движений превращаются в противоположные, то цпа производит ровно столько механической работы, сколько могла бы произвести за счет заданного количества тепла люб«я термодинамическая машина с теми же самыми температурами источника тепла и холодильника.
10. Первое положение, как было указано, входит в состав общего «Принципа механической работы»; оно сформулировано, вне всякого сомнения, на основании следующего Гасо>ждения. 11, При определении количества тепла, полученного или отданного телом при каком-либо мыслимом процессе в условиях, поддающихся непзоредственному наблюдению, измерение этого количества всегда может быть, произведено путем установления того количества какого-либо стандартного вещества, которое может быть нагрето данным теплом или равным ему количеством тепла от одной стандартной температуры до другой; при этом доказательством равенства двух количеств тепла является пх способность нагреть равные количества какого-либо вещества от некоторой температуры до одной и той же более высокой температуры.
Далее, согласно динамической теории теплоты, температура вещества может быть повышена лишь путем какого-то воздействия на него; в том смысле, чтобы тепловые движения'внутри его повысились, помимо изменений во взаимных расстояниях частиц О динамической .Теогап теплоты нли в пх расположении, которые могут сопутствовать повышению температуры. Работа, необходимая для получения всего этого механического эффекте[, конечно, пропорциональна количеству вещества, нагреваемогс) от одной стандартной \температуры до другой; следовательно, когда тело, пли группа тел, или машина отдает или получает теплоту, то в действительности механцческая работа, ими произэедонная или ими полученная, по своему размеру в точности пропорциональна количеству тепла, пми отданному илп полученному.
Но работа, которую над телом производят внешние силы, работа, произведенная мол.кулярными силами самого тела, и величина, на которую уменьшилась половина живой силы тепловых движений его частиц, должны в общем итоге равняться произведенной телом механической работе, т. е., друппби словами, механическому эквиваленту теплоты, отданной телом (последняя вслпчина может быть положительной или отрицатель'ной в зависимости от того, будет ли сумма этих членов попожцтельпой или отрицательной).
Допустим теперь, что не произошло йикзкого молекулярного изменения нли изменения температуры в какой бы то ни было части тела, или допустим, что по окончании цикла операций температура и физические условия оказались в точности'теми, какими они были к началу цикла; тогда вторая и третья части работы, которую тело могло совершить, сводятся к нулю, н мы приходим.к выводу, что теплота, им отданная или им полученная, является тепловым эквивалентом работы, произведенной над.ним внешними силами пли произведенной им против внешних сил; а это и есть то положение, которое требовалось доказать.
12. Доказательство второго положения основывается иа следующей аксиоме: Невозможно при помощи иеодушеаьенного лсазнериальмого деятеля получить от наной-либо массы еещестаеа мехайичесиую работу путем охлаждения ее ниже температпуры самого холодиого иг. Оиружа~ощих предметов * [а[. 13. Для доказательства второго Положения допустим, что существуют две термодинамические машины А и В, из которых В'удовлеь творяет условиям, указанным в формулировке второго предложеуия, н пусть, если возможно, А производит из заданного количества тойоты больше работы, чем В, когда их источники тепла п холодильники находятся при соответственно равных температурах. Тогда, в силу полной обратимости.
всех совершаемых ею операций, машина В могла бы работать в обратном направлении и могла бы возвращать своему источнику тепла некоторое количество тепла за счет той работы, которую она при обратном своем действии получила бы из такого же количества теплоты. Итак, если В,будет работать в! обратном направлении и будет возмещать источнику тепла машины А (которую мы можем предположить соответственно прилаженной к В) как раз столько тепла, сколько было заимствовано из него в течение определенного * Если бы мы не пригнали ету аксиому действительной при всех температурах, нам пришлось, бы допустить, что мошно ввести в действие автоматаческув машину и получать путем охлшкдения моря или вемли механическую работу в лаЗбом количестве, вплоть до исчерпания всей теллогы суши и моря или, в нонна иоипов, всего материального мира.
166 Вилянии томсон периода действия машины А, то окажется, что затрачено иа это быле работы меньше, чем ее было получено от работы А. Таким образом, если подобные ряды прямых операций машины А и обратных— машины В, работающих совместно или отдельно, будут продолжены, то результатом этого будет непрерывное получение работы без непрерывного извлечения теплоты из источника тепла. Согласно же поло-' жению Х отсюда следует, что при обратной работе машины В цз холодильника должно забираться больше тепла, чем ему передается при прямой работе машины А. Далее, ясно, что можно было бы поставить дело и таким образом, чтобы машина А тратила часть своей работы а приведение в обратное движение машины В, и всю эту установку ожно было сконструировать в виде автоматически действующего аппарата. Итак, в этом случае от источника тепла не отнималось бы и ему не сообщалось бы никакой теплоты, а всем прочим окружающим телам и пространствам, за исключением холодильника, можно было бы, не вступал в противоречие с каким-либо принятым ранее условием, приписать температуру, равную температуре источника тепла, какова бы ни была последняя.
Мы, следовательно, имели бы автоматически действующую машину, способную непрерывно извлекать теплоту тела, окруженного другими телами с более высокой температурой и превращать эту теплоту в механическую работу, Но последнее противоречит нашей аксиоме, и потому мы приходим к заключению, что гипотеза, допускающая, будто машдна А извлекает из равного количества теплоты, взятой из источника тепла, больше механическрй работы, чем машина В, — является ложной. Следова-' тельно, при определенных температурах источника тепла и холодильника никакая машина не может извлечь из данного количества введенного в нее тепла больше работы, чем машина, удовлетворяющая условиям обратимости, что и требовалось доказать ['].
14. Это подожение было впервые высказано Карно, у которого оно явилось критерием совершенной термодинамнческой машины. Карно обосновал это положение, доказав, что отрицание его повлекло бы за собой допущение возможности создания автоматической машины, которая могла бы давать неограниченное количество механической работы без всякого источника, в виде ли теплоты, или в форме потрегления материалов, или вцобще каких бы то ни было физических средств; ио это доказательство в основном исходит из предположения, что ~в полном цикле операций» среда отдает в точности то количество тепла, какое она получает. Очень серьезное семнение по поводу правильности этого положения, как основного принципа было высказано самим Карно, а что оно ложно в тех случаях, когда в процессе механическая работа в общем итоге не получается и не отдается, это (как я постарался выше показать) можно считать установленным вполне точно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
