Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 50
Текст из файла (страница 50)
111е Епегкенк пась Рйгег кеееЫе!Ш(еьеп Еп1»деке1ппд. Ее!р»18, 1898. " Смл Месь Е. Рппс!р1еп бег %аггпе!еьге, Ы»1огмеи — юг!!!есь еп1м1«ьеИ. Ее(рг!8, 1900. " Смг РЫ!оеорЫее! Мака»1пе (4), 1851, ч. И, Лп!у, )Ч 8, рр. 61 — 65. м См.: С1а п е ! па м. Оп Ше Меч!пи Рогсе о! Неаг апе 15е 1еме гекагв!пд 18е Нашге о! Неа1 Неец м1еь еевпе1ые 15еге !гпмнп РЫ!. Мая (4), 1851, чо1. П, )Ч 8, рр. 1 — 21; Н 9, рр. 102 — 111. 186 «Прочтя в Ваших «Анналах физики и хил>ии» за апрель 1850 т.
очень важную и интересную статью о движущей силе тепла м-ра Клаузауса, я хотел бы предложить Вашему вниманию краткое содержание работы, которую я направил в октябре 1849 т. Королевскому обществу в Эдинбурге и прочитал 4 февраля 1850 т. Указанная работа была опубликована в 20-м томе трудов этого общества. В этой работе среди других результатов я пришел к заключению относительно удельной теплоемкосж> газов и паров, а также скрытой теплоты парообразования, которое совпадает с результатами Клаузиуса, полученными им на основе принципов и при помощи метода, которые в деталях хотя и отличны от моего метода, но совпадают с ним в существенных пунктах.
Говоря так, я вовсе не желаю уменьшнть заслуги Клаузиуса или установить соперничество л>ежду ним и мно>о; напротив, я удовлетворен полученными л>ною результата»ш, которые подтвердились таким знаменитым авторитетом»»'. Следует отдать справедливость Ранкину, что он никогда не поднимал вопрос о приоритете, а всегда подчеркивал заслуги Клаузиуса. Это видно как из приведенного письма, так и из высказываний самого Клаузиуса на этот счет. Приведем еще одно высказывание Ранкина из «Руководства по паровым машинам»: «Общие уравнения термодинамики, выражающие соотношения между теплотой и меланической энергией, независимо и различными методами были получень> в 1849 т.
профессором Клаузиусом и автором этого труда» «Ц Вот некоторые результаты Ранкина. 1. Рассматривая общую теорию взаимопревращения теплоты и работы, он формулирует «наиболее важный принцип», согласно которому при прохождении е...единиць> веса вещества через ряд изменений температуры и объема таким образом, что в конечном итоге оно вновь возвратится к своим первоначальнь>м температуре и объему, алгебраическая сумма ч>з ч!нз, затраченная и произведенная соответственно в форме расширения и сжатия или в форме тепла, должна быть равна нулю» ь».
Математическое выражение этого положения состоит нз трех членов: два первых, зависящих от изменения объема, соответствуют «внешней работе» Клаузиуса. Третий член, характеризующий молекулярное взаимодействие, соответствует «внутренней работе» Клаузиуса. 2. Развивая теорию теплоемкости идеального газа, Ранкин показывает, что с„и с„зависят «от живой силы атомных атмосфер единицы массьс вещества из расчета на один градус>. При этом разность с„— с„должна быть одинаковой для всех газов. 3.
Весьма интересным результатом, полученным Ранкином также как следствие вихревой теории атомов, было выражение, связывающее равновесное давление насыщающего пара с абсолютной температурой. Это выражение имеет вид ь' РЫ!озорЫса! Маяаг!пе (4), 1851, ч. 11, р, б1. '» Рви!с 1пе !й'.
А тазппа! о1 !!те 5!еапт епй!пе апй о!Ьетз ртппе >почет», еб — 17. 1.опйоп, 1908, р. ХХХ!. ы РьйоворЫсз! Мзязз!пе (4), 1851, ч. 11, р. бз, 187 1од р=а — — — —. Т Т*' Здесь р — давление, Т вЂ” абсолютная температура, а, Р и у— константы, определяемые опытным путем для каждой жидкости отдельно. Нетрудно показать, что выражение Ранкина практически совпадает с уравнением Клапейрона — Клаузиуса, если предположить, что пар подчиняется уравнению состояния идеального газа. Действительно, согласно уравнению Клапейрона — Клаузиуса, Т вЂ” = др т бТ о„— о.
где т — удельная теплота парообразования жидкости, оэ и о соответственно удельные объемы пара и жидкости. Поскольку о,>о, то, пренебрегая о„и полагая, согласно уравнению состояния иде- ального газа, о„=гсТ(р, можно записать, что бр тр Т вЂ” = —, дТ РТ' или др т дТ !7 Т' Интегрируя зто уравнение и обозначая т/Я через )), а постоянную интегрирования — через а, получаем выражение Ранкина без последнего члена. Однако учет последнего члена значительно улучшал соответствие вычисленных значений р с данными эксперимента.
Это обстоятельство особенно подчеркивал Ранкин: «Согласие этой формулы с результата»~и экспериментов было настолько замечательным, что, как только это бььло получено, я счел своим довгаль не откладывая, еще до публикации моих теоретических исследований в трудах Королевского общества в Эдинбурге, сообщить свою формулу издателям Нового философского журнала в Эдинбурге.
Соответствующие материалы, включающие подробности вьччислений, совместно с графиками, таблицами и сравненилми с экспериментами Реньо я переслал журналу в июне 1849 т.»" Между прочим, интересно отметить, что двучленная формула 1оп р=-а — —, Т как указывает Ранкин, была предложена французом Роше еще в 1828 г, «для случая, когда плотность пара меньше плотности жидкости», «Однако,— добавляет он,— я не мог о~мекать этот мемуар и, таким образом, не знаю, из каких соображений Роше смог получить эту формулу». В связи с исследованием процесса парообразоваиия Ранкин пришел к важному выводу, что насыщенный водяной пар должен при расширении частично конденсироваться, а при сжатии переходить в пересыщенное состояние: 188 " Р!т!!азора!са! Мзкзг!пе (4), 1851, ч.
ВЧ р. 537. «Когда температура данной массы водяного пара повышается и в то же время его упругость поддерживается на лтаксимуме путе»~ сжатия, то вызванная сжатием теплота окаэывается больше той, какая была бы нужна для поеьиаения температуры, и тогда иэбыток тепла отдается на сторону, С другой стороны, когда насыщенный пар расишряется и одновременно поддерживается при температуре насыщения, то тепло, расходуемое на расширение, больше того, какое освобождается благодаря пониженшо те,чпературы; следовательно, эта потеря тепла должна быть покрыта извне; в противном случае часть пара должна была бы конденсироваться, чтобы дать теплоту, необходичу~о для расширения остальной части пара» г'.
К такому же выводу пришел и Клаузиус в своей первой работе. Указанный вывод имел большое значение для теории паровых машин. 4. Таким образом, уже в первых своих работах Ранкин получает результаты, непосредственно применимые к теории паровых машин. Он показывает, какие видоизменения необходимо ввести в старую теорию Памбура, чтобы согласовать ее с механической теорией тепла. Ранкин также одновременно с Клаузиусом и В.
Томсоном нашел способ оценки к. п. д. паровой машины через температуры нагревателя и холодильника. В 18. Гипотеза «тепловой смерти Вселеииойв Гипотеза Томсона — Клаузиуса о «тепловой смерти Вселенной». Первые попытки опровержения Выше упоминалось о том, что уже в первых своих работах основоположники термодинамики Томсон и Клаузиус распространили действие второго начала на всю Вселенную в целом. В результате они пришли к далеко идущему космологическому выводу об ограниченности времени существования Вселенной и о неизбежности ее «тепловой смерти», т. е.
такого состояния Вселенной, когда в ней прекратятся все неравновесные процессы и она придет в состояние термодинамического равновесия. Этот важный также и в методологическом отношении вывод непосредственно вытекал из общей термодинамической теории, которая носила описательный характер. Глубокого проникновения в сущность и физическое содержание нового закона не было, так же как не было раскрыто в достаточной мере его отношение к закону сохранения и превращения энергии. Не была ясна и качественная сторона понятия теплоты и ее меры — количества теплоты. Именно это обстоятельство в сочетании с общим, в своей основе идеалистическим, направлением мировоззрения Томсона и Клаузиуса и привело их к грубой методологической ошибке, нашедшей свое выражение в гипотезе «тепловой смерти Вселенной».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
