Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 60
Текст из файла (страница 60)
необратимости в особую главу» "'. Возражения против аксиоматического метода Рассмотрим некоторые из возражений против аксиоматического метода, выдвинутые главным образом советскими физиками. Прежде всего следует указать К. А. Путилова, которому советская термодинамическая литература многим обязана. В своих «Лекциях по термодинамике» он, критикуя идеи Каратеодори и Афанасьевой-Эренфест и считая ненужной замену физически ясных формулировок второго начала абстрактными аксиомами, писал: «Я всецело разделяю отрицательный взгляд Планка на предложение Каратеодори заменить физически ясные Формулировки второго начала довольно абстрактной аксиомой об адиабатной недостиасимости, ценной только в том отношении, что она прозрачно обеспечивает голономность уравнения для злемента тепла» юг ЖПФ, т.
'~, с. 6. "' Смл Афанасьева-Эренфест Т. А. К трактовке второго начала термодинамики в курсе Планка.— ЖПФ, т. У, с. !5. 'ь' ЖПФ, т. У, с. 117. 222 «Т. А. Афанасьева-Эренфест ссылается на «неясность», которую она усматривает в том, что одно и то же начало (второе начало) представляется в двух совершенно различных обликах: 1) как утверждение существования интегрирующего множителя для бЯ и 2) как утверждение о неуклонном возрастании энтропии при реальных адиабатических процессах... Я думаю, что в любой дисциплине, которая построена дедуктивно, можно указать немалое число примеров, когда из одного какого-либо принципа выводятся утверждения, между которыми трудно или даже невозможно установить логическую связь, если отказаться рассматривать эти утверждения как следствия общего исходного принципа.
Поступая подобным образом, можно измыслить множество «неясностейн разбор которых будет представлять собой совершенно бесполезное усложнение науки» 'ьд Путилов предложил свой метод обоснования термодинамики, «который, будучи в должной степени строг и ло возможности свободен от логических несовершенств, приводил бы вместе с тем к возможно более отчетливому представлению о физическом смысле термодинамических величин» 'ь'. В таком же примерно духе высказывается А. А. Гухман, хотя и в не столь категорической форме. Определяя современную термодинамику как науку о некоторых наиболее основных и наиболее общих макроструктурных свойствах материи, он отмечает, что термодинамика «в своих основах несет на себе следы тех исторических наслоений, которые образовались в процессе ее постепенного роста.
Многие из ее вопросов, которые вначале казались очень сложными и перерастали даже в проблемы, позже смогли быль решены в свете другого круга идей...» 'ьь. Переходя к оценке аксиоматического метода и, в частности, работ Каратеодори, Гухман пишет; «Возникает, однако, вопрос— надо ли действительно считать необходимым !'и целесообразным) столь сложное обоснование этого факта !возможность представления элемента тепла Щ в форме произведения Тс)Б.— Я.Г.)...
Обладают ли эти, несомненно, строгие и законченные в себе построения реальными преимуществами в отношении убедительности и физической содержательности... В этом порядке идей придется признать, что проблема «существования» энтропии имеет для нас скорее историческое, чем методологическое значение. Происхождение этой проблемьс понятно, но нет никаких логических оснований к тому, чтобы ставить количество теплотьч в какое-то особое положение по отношению к воздействиям иного родах И.
Р. Кричевский в своей книге «Понятия и основы термодинамики», хотя и рассматривает аксиоматический метод, тем не менее замечает: «Как в вь»водах, так и при подробном изложении ничего действительно нового не получается» 'ь'. 'ь' П у т и я о в К. А. Лекции по термодинамике. М., 1939, вып. !1, с. 37, 38. 'ь' Там же, с. 41.
"ь Г ух м а н А. А. Об основаниях термодинамики. 1947, с. 90. 'св К р и ч с в с к и и И. Р. Понятия и основы термодинамики. М., 1962, с. 266. 223 При этом,— говорит он далее,— никак нельзя согласиться с доводами одного из сторонников аксиоматического метода (Р. Айзеншитца.— Я.Г.), который писал: «Пионеры термодинамики формулировали второе начало в терминах инди.
каторных диаграмм тепловых машин, Циклы были использованы для выражения основных законов... В этом стандартном подходе к термодинамике явления природы излагаются как следствие инженерного опыта. Для устранения подобной аномалии необходимо вывести свойства вещества при терлгическом равновесии из лабораторньж экспериментов вне связи с технологическими понятиями» пь, Это «какой-то непонятный термодинамический снобизмта — восклицает Кричевский.
Последователями аксиоматического метода обоснования термодинамики являются и некоторые другие ученые, работающие в области термодинамики. Так, Н. Белоконь на основе критического обзора работ Шиллера, Каратеодори и Афанасьевой-Эренфест, приходит к заключению, что все классические формулировки второго начала представляют этот закон как объединенный принцип существования и возрастания энтропии. Вывод его таков: «Построения принципа существования энтропии в рамках второго начала классической термодинамики на основе постулатов необратимости ошибочны и содержат ряд неявных и совершенно нестрогих допущений» "'.
Оригинальный метод обоснования второго начала был предложен М. А. Леонтовичем. Он основан на совокупности идей В. Томсона и Каратеодори. Его формулировка второго начала гласит: «Невозможно такое устройство, в результате действия которого гтроизводилась бы положительная работа только за счет охлаждения одного тела без каких-либо других изменений» "з, В 1959 г. Г.
Фальк (профессор физики Высшей технической школы в Карлсруэ) и Г. Юнг (профессор Высшей технической школы в Аахене) в аксиоматизации термодинамики пошли еще дальше своих предшественников. В соответствии со смыслом аксиоматнки как совокупности положений и теорем, из которых вся теория (в данном случае термодинамика) должна быть выведена чисто дедуктивным путем, они предложили свою систему термодинамнческой аксиоматики, которая, по их мнению, открывала возможность логического обоснования всей термодинамики в целом '".
Не вдаваясь в разбор весьма абстрактных построений этих авторов, приведем лишь их формулировки первого и второго начал. Первое начало: иь Кричевский И. Р. Понятия и основы термодинамики. М., 1962, с. 266. "' Бело кон ь Н. И. Термодинамика. М., 1954, с. 187. '" Л ео итон ич М. А. Введение в термодинамину.
М., 1951. '" Смл Ра1!с С. !»!е мо11е йег Ах1огпа1й !п бег РЬузй, ег!аще1 агп Ве1вр!е! бег ТЬеппойерпагпй, Бяе !Ча!пгаг1зз., 46, 1959, Х. 16, 8. 481. См. также: Р а 12 Сг. ппд г о и од Н. Ах!огневой. бег ТЬеггпоберпагпй, НапйЬисЬ йег РЬузй. Вег1!п, 1959, Вй. П1/2, 88.
1!9 — 175. 224 «Каждая физическая система обладает взаилгодействием энергетической изоляцгш, структура которой разрешает построение метрической переменной о 1г1— энергии систе,кы». Второе начало: «Каждая физичеокая система обладает взаимодействием — адиаботической изоляцией, соойства которой эквивалентны следующим положениям; 1. Она позволяет построение метрической энтропии 5 (г).
2. Она дает эмпирическую энтропшо а Гг1, которая при переходах под адиабатической изоляцией никогда не убьгвает. 3. Она указывает на то, что 5 — монотонная функция от о». Нет необходимости противопоставлять аксиоматический метод обоснования термодинамики классическому. В каждом из них имеются свои положительные стороны и свои недостатки. Поэтому правы те ученые, которые пытаются найти такой способ обоснования, который был бы свободен от недостатков классики и вместе с тем учитывал бы изящество и строгость акспоматики.
Отметим еще раз, что появление аксиоматики явилось следствием общей тенденции в развитии теоретического естествознания первых десятилетий текущего века, а именно тенденции, связанной с развитием и проникновением в физические науки методов абстрактной математики, в частности геометрии. Дискуссии, возникшие в связи с появлением и развитием акспоматпки термодинамики, внесли важный вклад в эту науку. Они способствовали возникновению интереса к более глубокому осмыслению ее основных понятий и законов в рамках феноменологической теории. Лксиоматика термодинамики позволила также глубже вникнуть и понять вопрос о границах термодинамического метода, что весьма важно в методологическом отношении. С момента открытия второго начала в течение всего Х1Х в.
термодинамика развивалась на основе двух основных законов— первого и второго начал. При этом применение второго начала к конкретным физическим и химическим системам основывалось на использовании энтропийного интеграла 1~лаузиуса, вычисление которого всегда было связано с .некоторой неопределенной константой. Это обстоятельство вводило в термодинамические соотношения элемент неопределенности. Таким образом, перед учеными, работавшими в области термодинамики, возникла важная задача — найти способ определения энтропийной константы.
Решение этой задачи было впервые получено Нсрнстом, исследования которого находятся в тесной связи с поисками меры так называемого химического сродства. Важнейшим направлением в развитии общих принципов термодинамики в течение первой трети текущего столетия явился круг экспериментальных и теоретических исследований, выполненных как учеными школы Нернста, так и другими учеными, работы которых в той или ивой степени примыкали к указанному направлению. К этому времени важное практическое значение получили две проблемы: вопросы химического равновесия в газовых смесях и поведение вещества (его теплофизических констант, в частности) 1б я. м. г феэ 225 при температурах, близких к абсолютному нулю. Первая проблема стимулировалась, в частности, работами о связанном азоте, вторая — развитием методов получения низких температур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
