Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики (1185131), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Забывать о происхождении термодинамики не следует. Самой термодинамике стыдиться своего происхождения не приходится. Во всяком случае,' тепловые машины оказали и оказывают на жизнь людей несравненно большее влияние, чем дифференциальное выражение Пфаффа (об этом выражении см. в главе Х). Законы, которым подчиняется действие тепловых машин, одновременно являются и общими термодинамичрскими законами. Первый общий закон — это принцип эквивалентности. Вторым общим законом является принцип Карно. Для производства работы тепловой машиной над источником работы необходимо наличие по крайней мере двух источников теплоты с различными температурами — нагревателя и холодильника.
Для производства работы тепловой машиной теплота должна не только исчезнуть (принцип эквивалентности), но и «упасть» (принцип Карно). При холодильном цикле теплота не только возникает (принцип эквивалентности), но и «поднимается» (принцип Карно). «Для целей научного объяснения и для получения ясных взглядов на динамическую * теорию теплоты нужно описать действие машины, совершенно воображаемой, — которую невозможно построить, но очень легко понять» ([31[, стр.
138 †1). В этом огромная заслуга Сади Карно. «Знаменитый цикл Карно является духом бестелесной тепловой машины» [28). Техническая проблема создания вечного двигателя способство. вала открытию принципа эквивалентности. Другая техническая проблема, связанная с действием тепловой (холодильной) ма. шины, привела к понятию квазистатического процесса. Важность * Динамическая (механическая) теория теплоты рассматривает теплоту как движение. (И. К.) 167 этого понятия для техники состоит в том, что машина, совершающая квазистатический цикл, является идеальной машиной.
Квазистатические процессы обладают рядом важных особенностей, Одна из них состоит в том, что при перемене направления квазистатического процесса на обратное меняются на обратные только знаки у количеств теплоты и работы, а абсолютные значения этих количеств остаются неизменными.
Система, совершая квазистатический процесс, бесконечно мало удалена от состояния термического равновесия и состояния механического равновесия. Поэтому состояние системы описывается тем же количеством данных, что и при полном равновесии. В квазистатическом цикле при наличии единственного источника теплоты исключено не только суммарное производство работы над источником работы, невозможна и суммарная затрата работы источником работы над машиной при перемене направления цикла на обратное. В монотермическом квазистатическом цикле суммарное количество работы и суммарное количество теплоты в отдельности равны нулю, независимо от направления цикла (постулат Карно — Томсона).
Справедливость постулата Карно — Томсона обеспечивается, конечно, не громким названием «постулат», но огромной совокупностью опытных данных. Одни из этих данных непосредственно связаны с содержанием постулата, другие являются логическими следствиями постулата. К первой группе опытных данных принадлежат неудачные попытки создать монотермическую машину. Вторая группа опытных данных связана, в сущности, почти со всем содержанием термодинамики.
С ним читатели будут постепенно знакомиться. Справедливость другого постулата — постулата Клаузиуса— также подтверждается двумя подобными группами опытных данных. Согласно постулату Клаузиуса, нельзя осуществить такой квазистатический цикл Карно, при котором суммарное количество работы было бы равно нулю, а количества теплоты, полученной (отданной) нагревателем и холодильником, были бы в отдельности не равны нулю. Нарушение постулата Клаузиуса означало бы возможность перехода теплоты от холодильника к нагревателю без затраты работы. Постулат Карно — Томсона и постулат Клаузиуса логически связаны между собой.
Признав справедливость одного постулата, можно доказать справедливость другого. Невозможность получить работу в квазистатическом монотермическом цикле, с логической точки зрения, не более важна, чем невозможность затратить работу при этих условиях. Точно также невозможность передать некоторое количество теплоты от холодильника к нагревателю в квазистатическом цикле Карно без затраты работы отнюдь не более существенна, чем невозможность передать в этих условиях некоторое количество теплоты от нагревателя к холодильнику без производства работы.
При рассмотре- нии квазистатических циклов обычно подчеркивают явления, происходящие при одном направлении цикла, — невозможность получить работу при наличии единственного источника теплоты, невозможность передать теплоту от холодильника к нагревателю без затраты работы. Но такое выделение связано с тем, что оба направления в нестатических циклах уже не одинаковы (глава Х1) и одно направление имеет для нас большее практическое значение, чем другое. Опираясь на постулаты Карно — Томсона и Клаузиуса, можно подвергнуть анализу действия тепловых (холодильных) машин, совершающих квазистатические циклы Карно.
Возможные действия не нарушают постулатов Карно — Томсона и Клаузиуса и, подавно, не нарушают принципа эквивалентности. Итог анализа— общее уравнение (э!111, 8). ЛИТЕРАТУРА 1. Сади Ка р но, Второе начало термодинамики, Гостехтеоретиздат, 1934. Статья (в сборнике) — «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силую Это небольшой по объему труп — всего 45 страниц, но к нему применима надпись, сделанная Фетом на сборнике стихов Тготчева: «Муза, правду соблюдая, .
Глядит, и на весах у ней Вот эта книжка небольшая Томов премногих тяжелейю 2. Л сьев, Ебпс., 37, № 4, А!94 (!960). Извещение о книге: не(д СЬ. Е., Рг1пс!р!ез о( СЬеппса! ТЬегшобупаппсз, 1960. 3. Мейерсо и Э., Тождественность и действительность.
Опыт теории естествознания как введение в метафизику, СПБ, Иэд. «Шиповник», 1912. 4. В а г п е1 ! М. К., Ов(нз, 13, 327 (1958). Статья — «Сади Карно и второй закон термодинамики». 5, С п в с с к и й Б. И., История физики, часть первая, Изд. МГУ, 1963. 6. М е п б о з а Е., РЬуысз Тодау, 14, № 2, 32 (1961). Статья — «Очерк истории ранней термодинамики».
7. На за а(!з О., йечпе б'Н!з!. без Бс1епсез е1 бе 1епгз Арр!)саиопз, 3, 222 (1950). Статья — «Вес огня». 8. Ка б ! Са гпо 1, Вюягарйие е1 Маппэспр1, риЬВез вопз 1е Ьвн1 ра!гопапе бв Гдсабеш!е без зс)епсеэ атее нпе ш1годнсиоп бе М. Епп1е Ркагд, Рана, 1927. 9. 1. а М е г Ч.
К., Агп. 3. РЬуз., 22, 20 (1954); 23, 95 (1955). Статья — «Некоторое распространенное непонимание труда и цикла Сади Карно». Критику взглядов Ла Мзда смл К и Ь п Т. 5., Аш. 3. РЬув., 23, 91 (!955). Статья — «Цикл Карно в изложении Карно». 10. ТЬошзоп %,, Ма(йеша(!са) апд РЬуз1са) Рарегз, уо1. 1, СашЬгыяе, 1882! уо!. П, Еопбоп, 1890. 11. Са]ог! Р» 5(ог!а бена РЬуз!са Е1ешеп1аге, Ра!еппо, 1930.
12. В г о чг п 5. С., Аш, д. РЬуз., 18, 367 (1950). Советуем прочитать эту интересную статью — «Вещественная теория теплоты». 13. Ме ус гэ оп Е., Ое ГЕхрпсапоп дапз )ез 3с!епсез, Тошев 1 е! П, Рапэ, 1921. 14. С)а из!пз й., О(е шесьапысЬе Т«гагше(Ьеог!е, Вб. 1, Вганпэсьт«е(я, 1876, Вб. П, ВганпзсЬх«е(я, 1879. 169 15. Клаузиус Р„«Второе начало термодинамики», Гостехтеоретиздэт, !934.
Механическая теория теплоты. Математическое введение. Глава ! — !Ч в сборнике. 16. С!а и з| ц з И., ОЬег й!е Ьетгеяепйе КгаИ йег ТЧагше цпй й!е Севе!хе, яге1- сЬе з|сЬ йагпцз |6г сИе ЪЧагше1еЬге зе1Ьз1 аЫеИеп 1аззеп, Оз!яга!й'з К!азз!Ьег йег еха|йеп )Ч!ззепзсЬаИеп, № 99, Ее!рг!д, 1899. Негацз8е8еЬеп топ Ог. Мах Р1апс1«.
17. Т ц п е11 О., 3. РЬуз. СЬепг., 36, !744 (1932). Статья — «Об истории и аналитичесхом выражении первого и второго законов термодинамики и о роли дифференциалов йФ' и йЯ». Махэге|! Л С., ТЬе Бе|ел|И|с Рарегз, то1. 1, Рапз, 1927, р. 662. Отзыв о книге Тэта «Термодинамика» (ТаИ, ТЬегойупаш!сз), из кото. рого взяты слова Максвелла, приведенные Гиббсом. 18 М ар кс К., Э н г ель с Ф, Сочинения, изд. 2-е, т.
20, Госполитиздат, 1961. В работе Ф. Энгельса «Диалектика природы». 19. С а! |епй а г № 1., Ргос. РЬуз. Кос., Еопйоп, 23, раг| !П, 153 (!911). Статья — «Теория теплорода н принцип Карпом 20 С а гп о1 Е. № М., Рппс|рез Ропйатеп1ацх йе !'Ецн|ИЬге е1 йц Моцчетеп1, Рапз, !803. 2! О а С, А п й га бе Е. Ы., Еп9!пез, Ыегэ Уо«Ь, 1928. 22. Са г а1Ьео йогу С., Оезапппе!(е ша|Ьеша||зсЬе БсЬг!Иеп, Вй. 11, МбпсЬеп, 1955. 23. С! а р е у г о п Е„Апп. РЬуз. СЬеш., 59, 446, 566 (1843). Важная статья Клапейрона — «О движущей силе теплоты» переиздана также в Оз(гэа!й'з К1азз!Ьег йег ехаЫеп )Ч!ззепзсЬаИеп, № 26, Ее!рг!ц, ! 926. 24. П л а н к М., Физические очерки, ГНЗ, 1925.
25 В е г1г а п й д., ТЬегшойупаш!9не, Рапз, 1887. 26. М э с Ь Е., О!е РПпс|р|еп йег ЪЧагше1епге Ыз(ог!зсЬ-Ь«И!зсЬ еп(м)сЬеИ, Ее!рз!8, !923. 27. Ы а 1 а п з о п 1, 2. рЬуз. СЬеш., 107748 (1892). Статья — «О термодинамическнх потенциалах». 28 Сгогэ1Ьег Л О., Еашоцз А|пег|сап Меп о1 5с|епсе, Еопйоп, 1937. В книге Краузера — «Знаменитые американские ученые» вЂ” даются правильное изложение, разбор и оценка работ Гиббса по термодинамике. 29 Л ь ю и с Дж., Реп д а л л М., Химическая темординамика, ОНТИ, Хммтеорет, 1936. Это великолепная книга о живой термодинамике, Книга Льюиса и Рендалла вышла вторым изданием в 1961 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
