Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 119

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 119)

Томсона и Клаузиуса, так и в работах их современников и учеников тепловые эффекты, связанные с электрическими и магнитными явлениями, изучались феноменологически. Естественно, что иного пути в то время и не существовало, хотя, как мы видели, Клаузиус и пытался проникнуть в механизм явления. Естественно, что физический смысл коэффициентов, которые появлялись в приведенных выше феноменологических соотношениях, можно было найти только после проникновения в микро- механизм явления.

Это стало возможным на основе электронной теории. Развитие термодинамической теории диэлектриков Общая теория диэлектриков развивалась начиная с Фарадея многими первоклассными физиками: Максвеллом, Гельмгольцем, Кирхгофом и др. Фарадей первый высказал гипотезу, согласно которой диэлектрик долгкен находиться в поле в особом состоянии натяжения, стремясь сократиться в направлении, совпадающем с направлением силовых линий, и расшириться в направлении, перпендикулярном этим линиям. Изменение объема диэлектриков в электрическом поле было исследовано экспериментально рядом авторов — Квинке, Варбургом, Блондло и др.

Методами электро- статики и теории упругости вопрос о расширении диэлектриков был исследован Р. Клаузиусом и Л. Больцманом. Во всех указанных работах исследовались главным образом упругие (механические) и электрические свойства диэлектриков. " Смл А вена р л у с М. О термовлектрнчестве. Спб., ! 864. 434 Вопрос же об изменении их тепловых свойств и величин, характеризующих эти свойства при поляризации диэлектриков, был исследован очень мало.

Естественно, возникла мысль применить для этой цели основные законы механической теории теплоты. Перватг такая попытка была сделана немецким физиком Васмутом в 1882 г. в работе «О применении механической теории теплоты к процессам намагничивания». Адлер получил общее уравнение энергии тела, находящегося в магнитном и электрическом полях, и применил полученные результаты к объяснению опытов Квинке.

Г. Лоренц посвятил газообразным диэлектрикам специальную работу «Применение второго начала механической теории тепла к термоэлектрическим явлениям», в которой рассмотрел влияние заряда на теплоемкость и давление идеального газа, находящегося в электрическом поле. Какой-либо зависимости между ними он не обнаружил. Следует также отметить «Лекции по электричеству и магнетизму» П. Дюгема, в которых тепловые свойства диэлектриков были рассмотрены с точки зрения механической теории теплоты. Заметный шаг вперед в термодинамической теории диэлектриков, в частности электрострикции, был сделан Б.

Б. Ролицыным в его диссертации «Исследования по математической физике» (1898), первая часть которой называется «Общие свойства диэлектриков с точки зрения механической теории теплоты», Голицын провел широкие теоретические исследования явления электрострикции, а также термических величин диэлектриков, находящихся. в электрическом поле, и получил ряд интересных результатов.

Здесь следует отметить, что одной из причин острой дискуссии, возникшей вокруг диссертации Б. Б. Голицына, был именно вопрос о его теории диэлектриков. Не вдаваясь в детали этого печально известного спора 4з, отметим, что выступившие в качестве оппонентов А. Г, Столетов и А. П. Соколов дали резко отрицательный отзыв, указав, в частности, что Голицын свои вычисления «мог бы значительно сократить и оживить, если бы он был знаком с методой свободной энергии' Гельмгольца или с теми характеристическими функциями, которые введены в термодинамику Массье и Дюгелюм. Большинство тех.

величин, которые кн. Голицын вычисляет с таким трудом по своему устарелому и неповоротливому методу, могут быть написаны сразу так частные производные по тем или другим параметрам от свободной энергии Р. Таковы, например, удельные теплоты диэлектрика при различных условиях, коэффициенты термического расширения, изменения температуры при адиабатных условиях и пр.»". Однако как бы то ни было, в работе Голицына, по сути дела, впервые термодинамическая теория диэлектриков получила широкое развитие.

«Теория диэлектриков Голицына содержала прогрессивную идею взаимодействия электричества с веществом, она была необходимой для перехода от 'г См. например: 3 юков П. И. К дискуссиям по работам Б. Б. Голицына [8, с. 4001. м С толст он А. Г. Собрание сочинений, т. 1, с. 430. 28« 435 злектрострикционных теорий Х!Х в. к электронным теориям диэлектриков начала ХХ в. Она открыла одну из первых страниц термодинамики диэлектриков. Аискуссия же номеитала дальнейиьему развитию теории Голицынаэ. Таким образом, мы видим на примерах развития приложений механической теории теплоты к электрическим и магнитным явлениям, как во второй половине Х1Х в.

эта теория выходила за рамки своего традиционного объекта (тепловых машин, газов и паров) в области физики, весьм~ далекие от этих объектов, и преврахцались в общую физическую теорию — термодинамику. Э 45. Статистические методы в электронной теории Электронная теория и статистика Глубокое проникновение атомистики во все теоретические конпепции физиков восходит еще к началу Х1Х в. Мы проследили одну сторону этого процесса — развитие молекулярно-кинетических представлений о природе теплоты.

Другое направление этого .процесса, не менее важное, чем первое,.связано с проникновением атомистических представлений в область электрических и магнитных явлений. Завершением этого процесса явилось создание электронной теории, применение статистики к которой позволило решить ряд важных физических проблем. Не имея возможности подробно остановиться на истории развития этого направления, отсылаем читателя к специальным-работам ", а здесь укажем лишь .на некоторые моменты этого развития.

Первый успешный набросок электронной теории проводимости был дан немецким физиком П. Друде в работе «К электронной теории проводимости металлов». Друде высказал гипотезу о наличии в металлах свободных электронов, поведение которых аналогично поведению -совокупности молекул идеального газа. Поэтому, согласно Друде, свойства «электронного газа» можно описать с помощью понятий молекулярно-кинетической теории: длины свободного пробега, тепловой скорости электронов, теплоемкости газа и др. На основе этих представлений Друде успешно объяснил некоторые экспериментальные закономерности (например, закон Видемана — Франца), нашел коэффициент электропроводности металлов, а также сумел объяснить такие явления, как контактная разность потенциалов, термоэлектричество, термоэлектронная эмиссия.

Дальнейшее развитие электронная теория получила в работах Т Лоренца, подытоженных в его классическом труде «Теория электронов», Рассмотрим основные идеи теории Лоренца в том виде, как они изложены в «Теории электронов». Давая краткий обзор достижениям электронной теории, Лоренц писал в своей книге: ° ' Сыл Дук о в В. М. Об истоках электронной теории.— В кил Вопросы истории естествознания и техники, !960, вып.

9. 436 еЭлектронную теоршо следует рассматривать как распространение на область электричества молекулярной и атомной теории, которые уже оправдали себя во многих областях химии и физики. Как вся атомистика, так, в частности, и электронная теория, естественно, встречают неблагоприятное отношение со стороны некоторых физиков, которые предпочитают прокладывать свой путь через новые и неисследованные области, следуя широким, торным научным путем в виде законов термодинамики, или приходят к важным и Мрасивым результатам, ограничиваясь простым описанием явлений и их взаимных соотношений при помощи системы подходящих уравнений. Никто не может отрицать, что эти методы имеют свою прелесть а что, следуя им, мы все время чувствуем под собой твердую почву, тогда как'в молекулярных теориях слишком предприимчивый физшс часто рискует потерять дорогу или отклониться от нее в погона за каким-нибудь ложным призрйком успеха.- Мы не должны забывать, однако, что эти молекулярные гипотезы могут гордиться некоторыми результатами, которых никогда нельзя было бы достигнуть методами чистой термодинамики или при помощи уравнений электромагнитного поля в их самой общей форме,— эти результаты хорошо известны всем, изучавшим кинетическую теорию газов, теорию разбавленных растворов, электролитическую теорию и теорию возникновения электрического тока путем переноса ионовэ м.

Таким образом, основная идея Лоренца состояла в введении атомистических представлений в феноменологическую теорию Максвелла аналогично тому, как это было сделано Клаузиусом и Больцманом по отношению к феноменологической теории теплоты. Именно Лоренц полагает, что в электромагнитное поле следует ввести электрические заряды, которые необходимо рассматривать как источник поля. В свою очередь, поле будет воздействовать на эти заряды.

Характеристики

Список файлов книги