Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Приходится, следовательно, считать, что первоначальное доказательстве Карно совершенно отпадает, но отсюда не следует делать вывода, чтэ самое положение ложно. И в самом деле, правильность этого положения показалась мве настолько вероятной, что я его, в сочетании с принципом Джоуля, в силу которого доказательство Карно становится несостоятельным, положил в основание исследования о движущей ойле теплоты О ДИНАМИЧЕОКОй ТЕОРИИ ТЕПЛОТЫ в воздушных и паровых машинах с конечной разностью температуры и около двух лет назад пришел к выводам, содержание которых изложено во второй части доклада, представленного ныне Королевскому обществу. Приведенное выше доказательство было мною найдено только в начале настоящего года, причем доказательство положения основывается на аксиоме Я 1В), которая, я полагаю, не будет никем оспорена.
Настоящее заявление я делаю не для того, чтобы провозгласить свой приоритет, так как заслуга первого обоснования этого положения на праврльных принципах принадлежит целиком Клаузиусу, опубликовавшему свое доказательство данного положения в мае прошлого года, во второй части своей работы о движущей силе теплоты *. Да будет позволено мне прибавить, что я привел доказательство в том самом виде, каким оно мне представлялось до того, как я узнал, что Клаузиус изложил или доказал это положение.
Вот содержание аксиомы, на которой основывается доказательство Клаузиуса. хгтяоматичгоиая машина бег помои(и окошнгго еогдвйстгия со мпороны не е состоянии, передавать теплоту от одного тела и другому, наводни()гмуся при более высокой температуре. Легко показать, что хотя последняя аксиома и та, из которой я исходил, и отличаются друг от друга по форме, но по (существу одна из цих является след;тенек другой. Методы же Обоих доказательств совершенно аналогичны методу, примененному Карно для его первоначального доказательства. 1б. Полная теория движущей силы теплотыдолжна была бызаключаться в применении двух доказанных выше положений к любому ворможному способу получения механической работ)д из теплоты **. До сих пор, однако, это еще не было сделано применительно к электрическому методу, по крайней мере, с точки зрения критерия совершенной машины, заключающегося во втором положении, 'и', взроятно, ие может быть сделано без допущения некоторых ограничзнвй; применение же первого положения было очень глубоко исследовано, а также экспериментально проверено Джоулем в его работах «О тепловых действиях магнитоэлектричества»; на нем же основывается один из его способов экспериментальното определения механического эквивалента ~сипоты.
Так, из открытых им законов образования теплоты в гдльва-, иической цепи *** следует, что когда механическая работа, прилол енная ««Росп. Апа.», см. выше. * «В настоящее время иавествы два, и только два, рааличных пути, какими механическая работа может быть получена иа теплоты. Один иа яих ааключается в изменении объема, которое испытывают тела под действием теплоты; другой— перев.посредство алеатричеств໠— «Иаложение теории Карно», 1 « («Тгапаасыопа», Чо1. ХЧ1, рагс. 5).
«** Теплота, выделенная аа определеннее время в заданной неподвиппюй части цепи, пропорциональна квадрату силы тока, а для раапичных вадеввь«х частей цепы при одной и той же силе тока количества выделенной теплоты про° орционельны сопротивлениям. Работа Джоуля, содержащая в себе доказательства изложенных гапонов, а также других, касающихся химических и тепловых явлений, была сообщена Королевскому' обществу 17 декабря' 1840 г., ва ие была опубликована в «Тгапаась!опг» (Игвестиях). (См. иевлечевие, содержа° цее в себе наложение приведенных выше ааконов в «Р1п1.
Мап.», т. ХЧ111, р. 308). Эеа работа была напечатана в «РШ1. Май.» в октябре 1841 г. (т. Х1Х, р, 260). 1ВВ Визлиам токсов к магнитоэлектрической машине, является источником гальванизма, то теплота, произведенная в каком-либо заданном участке неподвижной части цепи, пропорциональна всей затраченной работе; а на основании доказанного им экспериментальным путем явления, что теплота образуется в любой движущейся части цепи в том же точно количестве, как если бы она оставалась неподвижной и по ней протекал бы ток той же силы, он получил возможность вывести следующие заключения: 1) теплота может быть получена при помощи работы магнитоэлектрической машины; 2) если возбужденный ток не используется ни для чего иного, как только для получения теплового эффекта, то общее количество произведенной теплоты во всех случаях строго пропорционально количеству затраченной работы. 16.
Далее Джоуль * указал на удивительное открытие Пельтье, заклгочающееся в том, что электрический ток, идущий от висмута к сурьме, пораждает холод. Он отметил, что данное явление дает нам иллюстрацию того, как можно доказать, что, когда электрический ток непрерывно питается за счет чисто теплового источника, количества теплоты, выделяемой электрическим путем в различных однородных частях цепи, являются только компенсацией потери, происходящей в соединениях (спаях) двух различных металлов, или же, что когда действие тока является исключительно тепловым, то части„ не подверженные непосредственному действию теплового источника, должны отдавать ровно столько тепла, сколько они заимствуют его из источника. 17.
Наконец **, когда ток, полученный за счет теплоты, приводит в действие машину п дает, таким образом, механическую работу, «Примечание от 20 марта 1852 г., сделанное к повторно напечатанной в журн. «РЬЛ1. Майл статье Томсона о «тепловых аффектах магиитозлентричества» н т. д., которая впервые была помещена в этом же журнале в 1843 г.
Пользуюсь атим случаем, чтобы отметить, что только недавно я познакомился с замечательным исследованием Гельмгольца о принципах механической работы («Пеьег й1е Егьа!Ьши йег Кга(Ы тав Пг. Не!щЬонг, Вегпп, П. Не(шег 1847), которое я впервые увидел 20 января настоящего года. Если бы я своевременно ознакомился с ним, я бы имел воаможность сослаться иа него как в этой работе, так и во многих других местах динамической теории теплоты, механической теории злектролиаа, теории электромагнитной индукции и механической теории термозлектрических токов, в различных докладах, представленных Королевскому »динбургскому обществу и мому журналу.
†Ви. Томсон, март 20, 1852. »«На зту мысль меня натолкнуло следующее место'из письма Джоуля, полученного мною 8 июля 1847 гл «В опыте Пельтье получения холода в спас висмута и сурьмы мы имеем пример превращения теплоты в механическую работу токаю Это место является ответом ва высказанное мною замечание, что нельзя привести ни одного показания, которое свидетельствовало бы об исчезновении теплоты. Я полностью признаю теперь правильность приведенного ответа; но для того, чтобы «яоказаиие» было зкспернмеитальным, следовало бы доказать, что в нагретом спас (или как в этом, так и в других частях цепи) израсходовано больше тепла, чем его появилось в холодном спас (и в остальной части цепи, если ток приводит в движение машину).
Что дело именно в этом, я полагаю, ясно, так как соображения, наложенные в 4 18 текста, являются докаваннымн следствиями первого основного положения; однако следует тут же отметмть, что как в этом, так н во всех других случаях получения механической работы за счет чисто теплового деятеля исчезновение зквивалеитяого количества теплоты о дннлмичесдой теОРии теплоты (еэ то. части цепи, не подверженные непосредственному действию теплового источника, выделяют теплоты меньше, чем взято нз источника, на такую величину, которая в точности эквивалентна произведенной механической работе. Позднее Джоуль экспериментально доказал, что какого бы происхождения ни был ток, приводящий и движение машину, он всегда возбуждает в машине мейьше теплоты по сравнению с тем количеством тепла, которое выделялось бы в неподвижном проводе равного сопротивления, т.
е. на величину, эквивалентную количеству механической работы, произведенной машиною. 18. Свойство тепловых действий, полученных от равных'причин, но проявляющихся совершенно различными-способами, прекрасно поясгяется следующим положением, заимствованным из работы Джоуля «О магпитоэлектрнчестве» *. - Возьмем три равных и схожих гальванических батереи, снабжен= ных равными и схожими электродами; назовем Ахи В, электроды (или провода, присоединенные к двум полюсам) первой батереи, А,и В,— соответствующие электроды второй, А, и В, — третьей. Пусть А, и В, присоединены к концам длинного неподвйжного провода; А, и В, пусть присоединены к «полюсамэ электролитического аппарата для разложения воды; А и  — к полюсам (или к борнам, как их можно было бы назвать) электромагнитной машины.
Тогда, если длина провода между Аэ и Ва и темп работы машины между А и В будут так подобраны, что сила тока (последний мы для простоты будем предполагать повсюду постоянным и совершенно однообразным) во всех цепях будет 'одинакова, то в.течение любого времени в проводе между А, и В, выделится тепла больше, чем в электролитическом «ппарате между А, и В,, или в действующей машине между А, и В,.