Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики (1185131), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Лейбниц прибегнул к гораздо более удачной аналогии, чем его ученик Бернулли. «То, что теряют тела, взятые в целом, получают их части, когда они приходят во внутреннее движение вследствие удара. Потеря— только кажущаяся. Силы (живые — И. К.) не уничтожаются, но только рассеиваются между мельчайшими частицами, Это не означает исчезновения; это происходит скорее так же, как при изготовлении монет из большого слитка серебра» [6[.
Еще раньше (1724 г.) Бернулли вслед за Лейбницем обосновал принцип сохранения движения законом причины и действия. «Ничтожная часть позитивной причины не может исчезнуть, не произведя взамен такого действия, при помощи которого эта потеря может быть восстановлена» [5[. А вот что писал сам Лейбниц (1695 г.): «Принцип равенства причины и следствия, т. е.
принцип исключенного вечного двигателя,— основа моего вычисления живой силы. Согласно этому принципу„живая сила сохраняет свою неизменную тождественность. Другими словами, всегда сохраняется количество живой силы, необходимое для производства определенного действия: для поднятия груза на определенную высоту, для сжатия пружины, для сообщения определенной скорости. В течение этих действий не происходит ни малейшей прибыли, ни малейшей убыли живой силы. Конечно, часть живой силы (этой частью никогда нельзя прене- брегать) поглощается неощутимыми частицами самого тела или других тел... Мнение, которое я здесь защищаю, не основывается, конечно, на опытах по ударам тел, но на принципах, которые сообщают смысл самим опытам.
Эти принципы позволяют высказывать суждения о случаях, еще не проверенных экспериментом. Единственный источник этих принципов есть равенство причины и следствия» (цит. по [7], стр. 82 — 83). В связи с принципом эквивалентности нас особенно интересует утверждение Лейбница о поглощении живой силы неощутимыми частицами тела. Но между этим утверждением и утверждением о постоянстве суммы кинетической и потенциальной энергий существует коренное различие. Во втором случае мы научились распознавать кинетическую и потенциальную энергии и качественно обнаруживать их взаимопревращения; научились в отдельности, независимо друг от друга, количественно измерять каждую форму энергии и доказали, наконец, постоянство суммы обеих форм энергии. Всего этого в первом случае мы не умеем еще делать.
Какую свою меру надо ввести для живой силы, поглощенной неощутимыми частицами? Как измерять эту поглощенную живую силу в отдельности, а не только по убыли кинетической энергии телаР Прошло более ста пятидесяти лет после письма Лейбница, и Р, Майер ответил на эти вопросы.
Сохранение материи и движения Представление о сохранении материи защищали уже древнегреческие философы. «Если бы обстояло иначе, то все .могло бы возникнуть из всего» (цит, по [3], стр. 5). У Лукреция (1 в. до н, э.) мысль о сохранении материи объединяется с мыслью о сохранении движения *. Движение атомов раньше было совершенно таким же, как в настоящее время, и останется таким же в будущем ([3], стр. 5 — 6).
В ХЪ"11 в. Гассенди возродил учение древнегреческих атомистиков. Гассенди; как и они, объединял принцип«сохранения материи с принципом сохранения движения ([3], стр. 6). В ХЧП1 в., в 1748 г., М. В, Ломоносов развил учение о связи обоих принципов. «Но все изменения, совершающиеся в природе, происходят таким образом, что сколько к чему прибавилось, столько же отнимется у другого. Так, сколько к одному телу прибавится вещества, столько же отнимется от другого, сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимают от бдения, и т.
д. Этот закон природы является настолько всеобщим, что простирается и на правила движения: тело, возбуждающее толчком к движению другое, столько же теряет своего движения, сколько отдает от себя этого движения другому телу» ([9], стр. 185). » Взгляды Лукреция изложены в его поэме «О природе вещей». Поэма переведена на русский язык 181. М. В. Ломоносов подробно обсуждает связь между исчезновением механического движения и тепловыми явлениями, Он делает выводы, которые можно подвергнуть экспериментальной проверке. Мысли М.
В. Ломоносова о теплоте уже были изложены в главе 111. Здесь можно добавить, что по М. В. Ломоносову, теплота (правильнее сейчас говорить «тепловая энергия» *) представляет собой кинетическую энергию вращения частиц тела. Последовавшее вскоре после работы М. В. Ломоносова обнаружение скрытой теплоты, однако, не согласовалось с представлением М. В, Ломоносова. Это расхождение (его подчеркивает Блек), а также другие расхождения с экспериментальными данными (см. главу 1П) укрепили позиции теории теплорода и затормозили развитие учения о превращении одной формы движения в другую.
После М. В. Ломоносова прошло сто лет, прежде чем были даны объяснения указанным расхождениям. Сохранение и превращение движения Почти сто лет отделяют деятельность Р. Майера от деятельности М. В. Ломоносова. Исходным пунктом исследований Майера *" были его наблюдения над цветом венозной крови при вскрытиях вен *'" на острове Ява (1840 г.). Майера поразил светлый цвет венозной крови у жителей острова Явы. У европейцев венозная кровь темного цвета. Майер дал правильное объяснение этому различию: вследствие высокой температуры тропиков организм должен вырабатывать меньше теплоты для покрытия ее потерь, чем при более низкой температуре в Европе. Поэтому в условиях тропиков артериальная кровь должна меньше раскисляться, чем в условиях европейского климата. После работы Лавуазье и Лапласа стало известно, что теплота, выделяемая животным, обусловлена окислением пищи кислородом (глава 111).
Но у Майера возникла мысль, не изменится ли количество теплоты, выделенной организмом, при окислении одного и того же количества..пищи, если организм помимо выделения теплоты производит еще работу. Если количество теплоты не изменится, то из одного и того же количества пиши можно получать то меньшее, то большее количество теплоты. Действительно, из произведенной организмом работы снова можно получить теплоту, например, путем трения. Если количество теплоты изменится, то работа и теплота обязаны своим происхождением одному и тому же * О различии между теплотой и тепловой энергией будет подробно сказа.
но в главе 711. ** Об истории отнрытия Майером принципа эквивалентности можно прочитать в 1101. *ч" Майер по образованию и профессии был врачом. Практикующим врачом был и Блек, Образование врача получил также Гесс. По-видимому, последним врачом по образованию, повлиявшим на развитие термодинамики, был Гельмгольц. источнику — окисленной в организме пище. Тогда работа и теплота могут превращаться одна в другую [1О]. Революционность мысли Майера читатели поймут лучше, сопоставляя ее со взглядами его современников.
Этн взгляды мы передадим в изложении самого Майера, «Из рейховского учебника практической медицины, составленного по химически рациональным (?) принципам (Берлин, 1842), видно, до каких странных идей могут доходить так называемые виталисты даже и в наши дни. Рейх считает животное тепло тем наследством, которое дается новорожденному в его жизненный путь. За зту светлую мысль мы пожелаем названному господину приобрести комнатную печь, которая бы распространяла навеки тепло, перешедшее к ней от отца— доменной печи» ([1Ц, стр. 145 — 146). Правильный и быстрый ответ, который дал Майер (1841 — 1842 гг.) на возникший у него вопрос, был результатом его философских взглядов. По содержанию и изложению они полностью в духе Лейбница ([7], стр.
84). Майер был убежден, что «никакое действие не возникает без причины, Никакая причина не исчезает без соответствующего ей действия» ([1Ц, стр. 92). Для Майера принцип саива аециа( енес(ит (причина равна действию) — убедительное доказательство положения о превращении механического движения в теплоту и теплоты в механическое движение. «Но если теперь установлено, что для исчезновения движения во многих случаях не может быть' найдено никакого другого действия, кроме тепла, а для возникшего тепла— никакой другой причины, кроме движения, то мы предпочитаем допущению существования причины без действия и действия без причины допущение, что тепло возникает из движения» ([1Ц, стр.
83). М. В, Ломоносов писал о «всеобщем законе природы» ([9], стр. 185), а Р. Майер о «верховном законе природы». «Количественная неизменность данного есть верховный закон природы, распространяющийся равным образом как на силу ', так и на материю» ([1Ц, стр. 92). Но у Майера есть и новое, чего не было у его предшественников сто и более лет назад. «Изучать силу в ее различных формах, исследовать условия ее превращения (метаморфоз) — такова единственная задача физики, ибо порождение силы или ее уничтожение находится вне сферы мышления и действия человека.
Можно доказать а рпоп' и во всех случаях подтвердить на опыте, что различные силы могут превращаться друг в друга. .В действительности существует только одна единственная сила. Эта сила в вечной смене циркулирует как в мертвой, так и в живой природе. Нигде нельзя найти ни одного процесса, где ие было бы изменения силы со стороны ее формы» ([1Ц, стр.
93 — 94). Философское обоснование оказало благотворное влияние не и м.й.р.. О * ' Т. е, энергию. (И. дд 7 з«ю ев 97 быстрому освоению закона сохранения и превращения энергии ([2), стр. 235) . Майер приходит к важнейшему для термодинамики выводу: «Теплота и движение превращаются друг в друга» ([11ь стр. 235),— и ставит перед собой дальнейшую задачу: «Но мы не имеем еще права останавливаться на этом. Мы должны узнать, сколько требуется работы для получения определенного количества теплоты и наоборот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
