Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 44
Текст из файла (страница 44)
23. С другой стороны, выражение для механической работы, которая может быть получена от данного количества теплоты, взятой машиной от нагревателя «заданной температуры, когда интервал температуры между нагревателем и холодными частями машины, или холодильника», является конечным, чрезвычайно. существенно отличается от выражения Карно, поскольку в данном случае от конечного количества теплоты, поступающей в машину, получается и конечное количество работы, т.
е. конечная часть всего количества теплоты должна быть превращена в меианическую работ1'. Вывод последнего выражения с численными обозначениями, основаннымп на числах, выведенных из наблюдений Реньо над парами воды и приведенйых в табл. 1 ц 11 моей прежней работы, составляет вторую часть настоящего исследования. ЧАСТЬ П ' О ДВИЖУЩЕН СИЛЕ ТЕПЛОТЫ ПРИ~ КОНЕ«ДНЫХ РАЗНОСТЯХ ТЕМПЕРАТУРЫ. 24. Требуется определить количество работы, которуш прдизведет совершенная машина за счет определенного количества теплоты Н, получаемой ею из нагревателя, имеющего некоторую температуру Т, если лишнюю теплоту машина отдает холодильнику, имеющему более нирйую температуру. "25. Мы можем предположить, что напп»машина состоит из бесконечно большого числа совершенных машин, из которых каждая рабо-.
тает при бесконечно, малой разности температур; машины расположены рядами н таким образом, что нагревателем первой З«ашннм является данный нагреватель холодильника и послейнеймашиныявляется данный холодильник, а холодильниками каждой машины является нагреватель следующей за ней машины. Каждая из машин будет втечение зилливм тОмсОн 7~о = д,и й.
Отсюда, допустив, что количество тепла, взятого за рассматриваемый промежуток времени от первого нагревателя, равно Н, мы путем интегрирования получаем: Н' 1 Р )й — '= — ~ 7й. т = 7,/ ,с Но значение д при з = Т представляет собою окончательный избыток тепла, переданный холодильнику, находящемуся при температуре Т, и, следовательно, если последнее обозначить через В, мы получаем: ' )й — = —,и й Р ш н=.г~ (6) откуда выводим: в 1 е — — 7 «ю е .I т В = Не (6) Далее, количество всей произведенной работы равно механическому эквиваленту утраченной теплоты; следовательно, если последний обозначить через Я~, мы имеем Ю =,7(Н вЂ” В), а, стало быть,-с помощью (6), получаем в — — ' /еа~ Я~ =в'Н 1 — е любого периода времени отдавать своему холодильнику меньше тепла по сравнению с количеством, взятым ею из нагревателя, на величину, равную эквиваленту произведенной ею механической работы.
Следрвательно, если ~ и з +й обозначают соответственно температуры холодильника н нагревателя одной из промежуточных машин и если д обозначает количество теплоты, отдаваемое этой машиной своему холодильнику за некоторое время, а д + дд — количество тепла, которое она берет за то же время от нагревателя, то, согласно положению 1,' количество работы, произведенной ею за данное времд, составит,74~, согласно же формулировке положения 11, выведенной в й 21, оно будет равно д,ай. В силу этого Мы должны иметь: О МЕХАНИЧЕСКОМ ДЕИСТВИИ ЛУЧИСТОЙ ТЕПЛОТЬГ ИЛИ СВЕТА; О ВЛАСТИ ОДУШЕВЛЕННЫХ СУЩЕСТВ,НАД МАТЕРИЕЙ; О ПОЛЕЗНЫХ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА ИСТОЧНИКАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ * О ИЕХАНИЧЕСКОИ ДЕЙСТВИИ ЛУЧИСТОЙ ТЕПЛОТЫ ИДИ СВЕТА Настоящее| сообщение предполагает правильность волновой теорйи лучистой теплоты и света, согласно которой свет есть не что иное, как лучистая теплота, периоды колебания которой расположены в определенных пределах.
еХимические лучи», лежащие за фиолетовым концом спектра, состоят из волнообразных колебаний, происходящих в более короткие периоды, чем колебания самого короткого видимого фиолетового света, т. е. чаще, чем, примерно, 800 миллионов миллионов раз в 1 сек. Периоды колебания видимого света лежат между указанным пределом и другим, примерно вдвое большим, который соответствует крайнему видимому красному свету.
Колебания темной лучистой теплоты за красным концом спектра происходят еще медленнее; наиболее медленные колебания, существование которых доказано до спх пор экспериментальным путем, происходят, примерно, около 80 миллионов миллионов раз в 1 секунду. Повышение температуры, вызванное в теле падающим на него лучистым теплом, представляет собой механический эффект динамического вида, так как сообщение теплоты телу сводится к возбуждению,или увеличению оцределенных движений его частиц. Согласно данной Пуллье оценке количества тепла, излучаемого солнцем за известное время, и на основе джэулевского механического эквивалента единицы теплоты получается, что выраженное в механических единицах количество солнечной теплоты, падающей перпендикулярно на площадь в 1 кв.
фут, за пределами земной атмосферы составляет около 84 футофУнтов в 1 секУн [У 1е~с От солнечной лучистой теплоты может быть получена механическая работа статического вида, если ее использовать в качестве источника тепла в термодинамической машине. Рассчитали, что в течение одного теплого летнего дня в нашей стране можно было бы получить околО 666 футо-фунтов в 1 сек. обычной механической работы или, примерно, работу «одной лошадиной силы» от подобной машины, которая имела бы 1800 кз. футов поверхности для усвоения солнечной теплоты; однако размеры движущихся частей этой машины по необходимости должны были бы иметь столь большие размеры, что на практике это создало бы непреодолимые препятствия на пути к рациональному использованию ее в экономическом отношении.
е Ие еР»ссеешоле от 1ое Поуа1 Еос1е1у о1 Е6Ыавпв», Реь»., $852. ВИЛЛВА»1 ТОМСОН Химические действия света относятся к разряду механической работы статического вида; соображения, аналогичные тем, которые были высказаны и экспериментально подтверждены Джоулем для случая электролиза, приводят к заключению, что при осуществлении этих явлений должна происходить потеря теплового эффекта в лучистом тепде или в свете, поглощаемом участвующими в процессе телами; потеря эта должна быть равна тепловому эквиваленту механической работы,, производимой против сил химического сродства. Восстановление углерода и водорода нз углекислоты и из воды, производимое действием солнечного света в зеленых частях растений, представляет собой (как установил автор, это было высказано Гельмгольцзм е в 1847 г,) механическую работу лучистой теплоты. В результате этого действия растения вырабатывают горгочие вещества, поэтому эедиг1ина атой работы в механических единицах может быть установлена,' если определить количество теплоты, выделяющейся при сгорании растения, и полученный результат помножить на механический эквивалент единицы теплоты.
Если принять приведенную в «Сельскохозяйственной химии» Либиха оценку годовой продукции сухого'хвойного леса в 2600 фунтов с 1 гессенского акра или 26 910 кв. футов лесной площадй (что в механических единицах, повидимому, не на много разнится от приведенных в том же исследовании оцекок любой иной продукции,' снимаемой с обработанной земли), и если в качестве очень грубой оценки количества теплоты сгорании единицы массы сухого' хвойного леса принять 4000' стоградусных, единиц теплоты, то, по расчетам автора настоящего сообщения, средняя годовая 'продукция з 1 кв.
фута земли, выраженная в механических единицах, составит 550000 футо-фунтов (что соответствует работе 1 л. с. в течение 1000.сец. Исходя'из широты места в 50'34' (такова широта Гсссена), автор определил размер солнечной теплоты, выраженной в механических единицах, которая приходилась бы в год на 1 кв.
фут, если бы в атмосфере никакого поглощения тепла не происходило, в 530 000 000 футо-фунтов. Отсюда он приходит к выводу, что, повидимому, значительно более одной тысячной солнечной теплоты, фактически падающей на растения,' превращается в механическую работу. Когда световые колебания действуют таким образом во время роста растений и, работая против сил химического сродства, отделяют горючие вещества от кислорода, они должны терять огоаеу«о силу в количестве, соответствующем механической работе, произведенной ими в указанном 'направлении. Следовательно, во время роста растений известные количества солнечной теплоты фактически'теряются; но при этом эквивалент статцческой мехаиической работы накопляется в органических веществах, а при сжигании последних он могкет быть снова преобразован в теплоту.
Фактически все тепло от огня, добываемого при сжигании растущего из года в год леса, представляет собою преобразованную солнечную теплоту. В настоящей статье мы исходим из предположения, что процесс превращения лучистой теплоты в механическую работу подчиняется "" «Неьег 41е Егва11ппя бег Кгаи» гоп Вг. Не1шво11», Ве»11п, 1З47, о мвхлничиоком дийотвни лгчиатой твплоты 177 принципу Карно; предполагается возможная связь этого принципа с обстоятельствами, касающимися качества лучистой теплоты (или цветности света), необходимого для поддержания роста растений, 0 ВЛАСТИ ОДУШЕВЛЕННЫХ СУЩЕСТВ НАД ИАТЕРИЖН На вопрос, «могут ли одушевленные существа приводить в движение материю в силу самопроизвольной, им одним свойственной, способности совершать механическую работу>, следует дать отрицательный ответ, исходя из хорошо обоснованной теории животной тейлоты и движения, объясняющей эти последние химическим действием (преимущественно окислением или сгоранием прп низких температурах), производимым нищею.
Основной целью настоящей статьи является установить связь этой теории с динамической теорией теплоты. Прежде всего следует еще раз отметить, что оба явления, т. е. как животная теплота, так и поднятие тяжестей или преодоление препятствий, представляют собой механическую работу химических сил, действующих во время соединения пищи с кислородом. Первое из них является динамической механической работой, сводящейся к возбуждению тепловых движений, второе же представляет собой механическую раббту статического вида. Общая сумма этих работ, произведенных телом животного за какое-нибудь время, исчисленная в механических единицах, должна райняться механическому выражению работы, произведенной за то же время химическими силами.
Следовательно, когда животное поднимается в гору или работает против сил сопротивления, то им вырабатывается тепла меньше того количества, которое могло бы быть получено за счет окисления пищи, на вэличину, равную тепловому, эквиваленту производимой им механической работы. Согласно оценке, произведенной Джоулем, выходит, что от одной четверти до одной шестой части механического эквивалента окисления всей пищи, потребляемой лошадью, может быть изо дня в день использовано для подъема тяжестей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
