Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 44

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

Текст из файла (страница 44)

Действительно, если в каком-либо процессе имеет место переход теплоты от холодного тела к горячему, то, согласно тепловой аксиоме, должен иметь место либо противоположный переход теплоты, либо какое-то иное изменение в системе, которое должно явиться компенсацией перехода теплоты от менее нагретого к более нагретому телу. Иначе говоря, тепловая аксиома утверждает невозможность указанного перехода теплоты без компенсации. Все эти рассуждения приводят Клаузиуса к выводу: «Соответственно этому кажется теоретически оправданньич сохранение первой и самой существенной части допущения Карно и применение его в качестве второго основного принципа наряду с ранее установленным; прааильность такого допущения... многократно подтверждается опытомэ [9, с.

!35]. Таким образом, в качестве первого принципа механической теории теплоты Клаузиус берет принцип эквивалентности теплоты и работы, а в качестве второго — свою тепловую аксиому о невозможности перехода тепла от холодного тела к горячему без компенсации. 165 Тепловая аксиома Клаузиуса явилась первой формулировкой второго начала термодинамики.

Для согласования теоремы Карно о максимуме механической работы со своей тепловой аксиомой Клаузиус приводит рассуждение, известное теперь из курсов термодинамики как «рассуждение о двух сопряженных тепловых машинах» [9, с. 135~— е...первое среди всех предложенных доказательств второго накала механинеской теории теплотьь которое Клаузиус обосновал принципом, согласно которве~у теплота без компенсации не может перейти от холодного тела к нагретому» [77, № 99, Б. 661. Классическое сочинение Клаузиуса, в котором мы отметили лишь основные моменты, было основополагающим для дальнейшего развития термодинамики как обшей физической теории.

Если сравнить полученные здесь немецким физиком результаты с тем, что было получено в рассмотренной выше работе В. Томсона «Доклад о теории Карно», то роль Клаузиуса как основоположника, первооткрывателя второго начала термодинамики не вызывает сомнений. В то время как В. Томсон еще терзался сомнениями относительно трудностей согласования теории Карно с принципом эквивалентности и не решался еще окончательно порвать с теорией теплорода, Клаузнус увидел в теории Карно рациональный принцип, который после согласования с принципом эквивалентности можно было положить в основу феноменологической теории теплоты, полностью отвечающей экспериментальным данным и представлению о теплоте как роде движения. Смело порвав с укоренившимися представлениями теории теплорода и признав безусловную методологическую и эвристическую ценность принципа эквивалентности, Клаузиус уже в первой своей работе понял, что видоизмененный и согласованный с новыми воззрениями на сущность теплоты принцип Карно выражает факт фундаментальной важности.

Естественно, что в этот, начальный, период своей деятельности в области термодинамики Клаузиус еще не представлял себе во всей широте открытый им новый закон природы. Не мог он также предвидеть и того, что вместе с законом сохранения и превращения энергии второе начало термодинамики станет краеугольным камнем, основой физического мировоззрения. Ценность результатов, полученных Клаузиусом в работе «О движущей силе тепла», непреходяща.

Развитый им вслед за Карно метод циклов оказался весьма плодотворным, и в первые десятилетия развития термодинамики с его помощью был получен ряд первостепенной важности результатов, в частности обосновано введение в термодинамику таких фундаментальных понятий, как абсолютная температура и энтропия. В первые годы после опубликования работа Клаузиуса не вызвала должного резонанса в научном мире. Многим ученым казалось, что она не внесла ничего принципиально нового в учение о теплоте.

Имеющиеся в ней глубокие идеи не были сразу поняты и оценены современниками. 166 Приведем некоторые высказывания по атому поводу ученых, внесших большой вклад в развитие термодинамики. Вот оценка Д. В. Гиббса, который посвятил основоположнику термодинамики специальную статью '4: еЕсли мьл повторим слова Максвелла, сказанные несколько лет назад, что термодинамика обладает надежньлм фундаментом, ясными определениялли и четкими границами, и спросим себя, когда был заложен этот фунда.чент, были сфорллулированы определения и установлены границы, то на этот вопрос может быть дан только один ответ: конечно, не до опубликования этой работьл. Действительно, материальл для такой науки существовали — это показал Клаузиус, построивший науку в основном из материалов, годами являоишхся общим до. стоянием физиков.

Но раньше истина и ошибки тесно переплетались» [59, с, !03 — !041. Характеризуя Клаузиуса, как ученого, Гиббс далее пишет: «Обнаруженная Клаузиусом конструктивная сила, его уменье вносить порядок в путаницу, широта кругозора, позволившая видеть одну истину, не теряя из вида другой, уменье тонко отделять истину от заблуждения — все эти качества ставят профессора в первый ряд деятелей науки» [59, с, 104[. Вот что пишет М. Планк в своих комментариях к работе Клаузиуса: «Для терллодинамики это исследование Клаузиуса стало классическилл потому, что в нем впервые был приведен в логическуш связь принцип Майера— Джоуля об эквивалентности теплоты и работы [первое начало термодинамики) с принципом Карно о переходе теплоты от тела с более высокой температурой к телу с низкой температурой [второе начало термодинамики)» [77, № 99, $.

531. А. Пуанкаре пишет: «Карно установил свой принцип, исходя из неверных предположений. Когда заметили, что теплота не обладает свойством неуничтожимости, но что она может быть преобразована в работу, идеи Карно были совершенно оставлены; но затем Клаузиус возвратился к ним и доставил им окончательное торжество. Теория Карно в ее первоначальноль виде выражала рядом с соотношением верным также и другие, которые балли не точны, которые .злились обломками старых понятий, но присутствие последних не наруилало реальности первьлх, Клаузиус просто отклонил эти последние, как срезалот зосотлилле ветви, и в результате появился второй закон терл~одинамики» 44. Развитие идей Карно и второе начало термодинамики в работе В.

Томсона «Динамическая теории теплоты» Одной из важнейших работ начального периода развития термодинамики является серия исследований В. Томсона, объединенных общим наименованием «Динамическая теория теплоты». Следующие семь исследований", выполненных в период между мар- "Смл С1ЬЬз Л. тлт. кобо!1 Лп![пз Егааппс! С!апз!пз, Ргос.

Агпсг. Асабп 1889, 16, р. 458. " Смл Пуан к а ре А. Наука к гипотеза. Спб, !904, с. 181 — !82. "' Сил [85, н. 1, рр. 177 — 189; !89,— 200; 200 — 2!О; 2!Π— 282; 222 — 232; 232 — 291; 291 329[, 167 том 1851 г. и январем 1878 г., составили содержание указанной работы: «Основные принципы теории движущей силы тепла» (март 1851 г.), «О движущей силе теплоты при конечных разностях температур» (март 1851 г.) «Приложение механической теории теплоты к исследованию физических свойств различных веществ» (март 185! г.), «Экспериментальный метод исследования отношений между теплотой и работой при сжатии газов», «Об энергии упругих жидкостей в различных состояниях» (декабрь 1851 г.), «О термоэлектрических токах» (май 1854 г.), «О термоупругих, термомагнитных и пироэлектрических свойствах материи» (январь 1878 г.). Первые два исследования являются основополагающими.

Здесь английский физик развивает механическую (по его терминологии, динамическую) теорию теплоты на основе принципа эквивалентности и сформулированного им принципа, эквивалентного тепловой аксиоме Клаузиуса. В остальных исследованиях рассматриваются приложения общих законов к различным физическим явлениям. Здесь В. Томсон получил также ряд очень важных результатов, о чем будет сказано ниже. За два года, прошедших с момента опубликования первых термодинамических работ и до выхода «Основных принципов теории движущей силы теплоты», взгляды В.

Томсона на сущность теплоты претерпели существенную эволюцию. За это время он ознакомился с работой Р. Майера «Замечания о силах неживой природы», был в курсе исследований Джоуля, а в январе 1851 г. прочел доклад Гельмгольца «О сохранении силы». К этому же времени относится и знакомство В. Томсона с исследованиями Клаузиуса и Ранкина. Под влиянием этих работ, в которых был всесторонне обоснован принцип эквивалентности теплоты и работы н показана его роль в учении о теплоте, В.

Характеристики

Список файлов книги