Второе начало термодинамики Сади Карно, В.Томпсон, Р. Клаузиус, Д. Больцман, М. Смолуховский (1013602), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Но так как окисление потребляемой пищи является в действительности далеко не полным, то, следовательно, в форме тепла „ отдается меньше пяти шестых, а может быть, даже меньше трех четвертей того количества текла, которое могло бы быть получено от химического действия пищи, фактически поступающей в тело животного.. Аналогичная оценка, исходящая петого 'же принципа, ио основанная на очень несовершенных данных, была произведена автором настоящего сообщения по вопросу о соотношении между тепловыми и иетепловымк механическими эффектами, происходящими у работающего человека. При этом выяснилось, что у человека, поднимающегося в гору в течение 8 час.
в день„вероятно, около одной шестой (асти всей работы химических сил, возникающих вследствие окисления пищи, прииимэеиой мм в течение 24 час., уходит на поднятие тяжести собственного:теда; у человека же, занятого в течение е час. такой работой, как качание насоса, примерно около четверти части всей работы химических сил тратится на преодоление внешних сопротивлений. В первом случае выделяется в форме животного тепла не более пяти шестых, а во ртором — не более трех четзбртей термического эквивалента всей хййи- 178 виллиам томсон ческой работы, произведенной в общей сложности за все 24 часа; если же взять исключительно часы работы, то за это время количества вьщеленной теплоты должны составить еще меныпие пропорции к тепловому эквиваленту химических сил, фактически действующих в течение этих периодов времени.
Получается любопытный вывод, что прн подъеме в гору жнвотное должно было бы заметно меньше согреватьея, чем при спуске, если бы только в первом случае дыхание его не было более интенсивным, чем во втором. Остановимся еще на применении к данному вопросу ~рннципа. Карно и открытий Джоуля в области теплоты электролиза и тепловых действий магнитоэлектрнчества. Согласно нм,представляется почти достоверным, что когда животное работает против сил сопротивления. то здесь не происходит превращения амплвти во еиеиеиюю мегаиичвеиую рабожр, а полный тепловой эквивалент химических сил иииогда.
ив евядаезгея; другими словами, следует считать, что, тело животного. работает не как пырмодииамичеевая маигииа. Представляется очень вероятным, что химические силы производят внешнюю механическую работу через посредство электричества. Вез дальнейших опытов и наблюдений нельзя с достоверностью судить о тои, какими путями в теле животного из внутренних химическим сил получаются внешние механические действия; однако можно с полной уверенностью утверждать о существовании отношения механической эквивалентности между- работой, произведенной химическими силами, и окончательными механическими действиями, источником которых они послужили, будь..
это только теплота, нлн ' только частью теплота, а частью — преодоление внешних препятствий. Однако, какова бы нн была природа этих путей, собственное сознание наказывает каждому из нас, что они, до известной степени, подчинены указанию нашей воли. Выходит, следовательно, что одушевленные существа обладают способностью очень быстро прилагать к определенным подвижным частицам вещества внутри своего тела особые силы, под действием которых движение этих частиц получает должные направления, необходимые для осуществления желаемых механических действий (в1 О нолйзных ДНЯ челОВВНА нсеочниках икхАничкокОН РАВОГЫ Люди могут получать механическую работу для собственных нужд, либо работая лично и заставляя работать на себя животных, либо используя для этой цели природную теплоту, тяжесть падающих. твердых масс, естественное течение воды и воздуха, а также теплоту, или гальванические токи, или иные механические действия, получаемые с помощью химических соединений: других каких-нибудь способов мы в настоящее время не знае.
Следовательно, все источники, из которых человек может извлечь механическую работу, принадлежат к тому нлм иному из следующих классов: 1. Пища животных. П. Природная теплота. О мехАническОм действии лучистОЙ теплоты 179 Ш. Твердые вещества, находящиеся на возвышенных местах. 1Ч. Природные течения воды и воздуха. Ч. Природные горючие вещества (лес, уголь, угольный газ, масла, болотный газ, алмаз, природная сера, природные металлы, метеорное железо и др.).
Ч1. Искусственные горючие вещества (расплавленные нлн разложенные электролитическим путем металлы, водород, фосфор и др.). В настоящем сообщении сведены факты, известные из естественной истории и из физики, с указанием источников, из которых этн запасы получили свою механическую энергию, для того чтобы сформулировать нижеизложенные общие выводы. 1. Теплоша, излрчплл«ал солю»)ел«(солнечный свет также охватмваетоя этим вЫражением), лааяешся глпемыле исиинмккол«з«ясамичздной рабоп«и; полезной для человека*. От нее происходит вся механическая работа, получаемая с помощью рабочих животных, водяных мельниц, приводнуеых в движение реками, паровых машин [н] гальванических машин [и, по крайней мере, часть механической работы, получаемой с помощью) ветряных мельниц, а также парусов кораблей (не подгоняемых пассатными ветрами) **. 2.'Движение земли, луны и солнца н их взаимное притяжение представляет собой важный источник возможной механической работы.
[Все это, но, главным образом, конечно] вращательное движение земли является источником механической работы водяных колес, приводимых в движение ппиливом и отливом. [Столь широко применяемый меха- ' нический эффейт приведения в движение парусных кораблей с помощью пассатных ветров следует частично, если не преимущественно, отнести за сче[ вращательного движения земли, а частично — за счет солнечной тецлоты]. З.
Другие известные источники механической работы, полезные для чезговека, либо земные, т. е. принадлежащие земле н могущие быть использованными без участия каких-либо внешних тел, либо метеоритные, т. е. принадлежащие телам, попавшим на землю из внешнего'пространства. Земные источники, как горные каменоломни и копи, теплота горячих ключей, сжигание природной серы, может быть также сжигание всех неорганических природных горючих, действительно используютцн, но получаемая от них механическая работа очень незначительна по сравнению с той, КЬторая получается из источников, принадлежащих к указанным выше двум группам.
Метеоритные источники, в состав которых входит лишь теплота только что упавших на землю метеоритных тел, й сжигание метеоритного железа, не-могут быть отнесены к числу источников, имеющих практическое значение для человека. « Общий вывод,аналогичный настоящему, был опубликован в 1833 г, сэром Джоном Гершелем (см. его «Астрономию», иод. 1849 г., 1 399). «'«примечание от 1 июня 1882 г. Приведенные адесь выводы 1 и 2 в первоначальро опубликованной редакции содержали существенную динамическую ошибку, которую я первый обнаружил и исправил-в своей прошлогодней речи в секции А Британской ассоциации в Нью-Норке. (Здесь параграфы воспроивведены в первоначальной нх редакции, но соответствующими анакамн, чтобы отметить необходимые исправления. Зачеркнутые Томсоном сЪова заключены намя в квадратные скобки. [Прк»к. л«ре«Ц. О ПРОЯВЛЯЮЩЕЙСЯ В ПРИРОДЕ ОБЩЕЙ ТЕНДЕНЦИИ К РАССЕЯНИЮ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ * Настоящее сообщение имеет целью обратить внимание на замечательные последствия, которые вытекают из положенпя Карно, что при переносе тепла от одного тела к другому, находящемуся при более низкой температуре, если этот процесс осуществляется какими-либо методами, не удовлетворяющими установлен!(ему им критерию «совершенной термодинамической машины», происходит общая потерямеханической энергии, которая может быть использована человеком.
Мы остановимся здесь на этом вопросе, причем будем исходить из новых оснований, покоящихся- на динамической теории теплоты. Тлк как почти достоверно, что только творческая сила [ю1 может создавзль и уничтожать механическую энергию, то поэтому упомянутая вьппе ° потеря» не может быть полным уничтожением, но должна представлять собою какое-то преобразование энергии *е. Для того чтобы объяснить характер этого преобразования, представляется удобным, прежде всего, распределить запасы механической энергии на два класса — на статйческую энергию и на динамическую.
Некоторый груз, расположенный на определенной высоте, который может опускаться и по желанию произвести работу, наэлектризованное тело, известное количество топлива — все это содержит в себе запасы механической энергии статического вида. Массы движущегося вещества, объем пространства, через которое проходят волны света или лучистой теплоты, тело, частицы которого находятся в тепловом движении (т. е. не бесконечно холодное), содержат в себе запасы механической энергии динамического вида.
Ниже приведены положения, касающиеся вопроса об уменьшении мехамнческой энергии в данном запасе и о возвращении ее к первоначальному состоянию. Эти положения являются необходимыми следствиями следующей аксиомы: «Невозможно при помощи неодушевленного материального деятеля получить От ке!Кой-либо массы вещества механическую работу путем охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих предметов» (Динамическая теория теплоты, ф 12 !!»)). 1. Когда теплота получается с помощью обратимого процесса (так что затраченная при этом механическая энергия может быль соавран!лмо к первоначальном'у своему состоянию), происходит также и переход некоторого количества тепла от холодного тела к теплому; это количество составляет, по отношению ко всему количеству созданной теплоты, определеннуюпропорцию,зависящую от температуры обоих тел.
е «Ргосееб. о! сйе Воуа! йос!есу», Арп! !852 апб «Р!и1. Моя.», Ос!. 1882; е«См. прежнюю работу автора «О динамической теории теплоты». ьиллиам томсон Для последней было найдено следующее значение: 1 г — /яю л,/ 13 / ( в с»охйуеа [ Т =* с 1 Р— — теж , т./ О/'е " сЛ губе Если принятая система термометрии такова *, что,п = —" —, т. е. с+а' если мы условимся называть у/~» — а температурой того тела, для которого,и представляет значение функции Карно (а и у — постоянные числа), то указанное ранее выражение преобразуется к следующему виду: Исходя из приведенных выше положений н на основании извест иых фактов, касающихся, свойств животных н растительных .тел.
сделаны следующие общие выводы. 1..В материальном мире существует в иастсящее время общая тенденция к расточению механической энергии. 2. Восстановление механической энергии в ее прежнем количестве без рассеяния ее в более чем эквивалентном количестве не может быть осуществлено при помощи каких бы то ни было процессов с неодушевленными предметами и, вероятно, также никогда не осуществляется при помощи организованной материи,'как наделенной растительйой жизныЬ, так и подчиненной воле одушевленного существа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
