Перший початок термодинаміки для ізопроцесів

Ще стародавній людині було відомо, що шляхом тертя можна отримати вогонь. Але тільки в XIX в. пізнання цього явища отримало кількісне вираження і набуло значення наукового принципу – принципу еквівалентності теплоти і роботи.
Р. Клаузіус назвав еквівалентність теплоти і роботи першим початком термодинаміки: “У всіх випадках, коли з теплоти з’являється робота, витрачається пропорційне отриманої роботі кількість теплоти, і навпаки, при витраті тієї чи іншої роботи виходить те ж кількість тепла”.
Справедливість принципу еквівалентності теплоти і роботи була доведена блискучими експериментальними роботами Р. Майера і Д. Джоуля. Майер був першим, хто спробував відповісти на питання, яку роботу потрібно зробити для отримання певної кількості теплоти. Виконавши експерименти з розширення газу в різних умовах, він дуже красиво вирішив цю найважливішу для фізики задачу і на підставі проведених дослідів отримав значення механічного еквівалента теплоти. Згідно з отриманими Майєром результатами для отримання 1 ккал тепла потрібно зробити роботу, приблизно рівну 4200 Дж.
Пояснимо, що калорія – це позасистемна одиниця, якій і сьогодні досить широко користуються для вимірювання теплової енергії. Механічну ж роботу, як відомо, прийнято вимірювати в джоулях. Використовувана Майєром “водяна калорія” дорівнювала кількості теплоти, необхідного для нагрівання 1 г води від 14,5 до 15,5º С і вона становила 4,1855 Дж. У новітніх системах одиниць калорія вже відсутня, і джоуль також є одиницею кількості теплоти. Співвідношення між двома цими величинами називається механічним еквівалентом тепла. Оскільки на практиці раніше широко використовуються калорії, то слід знати, що в даний час прийнято вважати, що 1 кал = 4,1868 Дж.
Чудовий результат Майера був багато разів підтверджений прямими вимірами. Особливе значення мали досліди Джоуля, що визначав роботу, необхідну для нагрівання рідини. Нагрівання проводилося за рахунок поміщеного в рідину пристосування (мішалки). Одночасно вимірювалися і робота, витрачена на обертання мішалки, і теплота, отримана рідиною. Як не змінювалися умови досвіду (бралися різні рідини, різні судини і мішалки), результат був один і той же: завжди при здійсненні однієї і тієї ж роботи виходило одне і те ж кількість тепла.

Принцип еквівалентності може розглядатися як перший закон термодинаміки. Планк визначив 1-е початок як універсальний принцип збереження енергії в його застосуванні до теплових процесів. Значення цього принципу полягає в тому, що він дозволив назавжди відмовитися від уявлення про теплоту, як особливому речовині, що міститься в тілі. Головне ж значення цього принципу полягає в тому, що він став дуже надійним інструментом на шляху пізнання законів природи.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.00 out of 5)

Перший початок термодинаміки для ізопроцесів