ВУЗ:
Составители:
Через сотни тысяч лет Вселенная настолько остыла, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя
электроны. Так образовались атомы гелия и водорода. В некоторых местах стали образовываться небольшие
сгущения вещества Вселенной. Под воздействием сил тяготения эти области росли и становились центрами
образования Галактик. Исходным веществом таких Галактик стали атомы водорода и гелия.
15. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ
Открытие закона сохранения и превращения энергии, одного из великих законов естествознания, про-
изошло в середине XIX в. Авторами этого открытия стали Роберт Майер, Джеймс Джоуль и Герман Гельм-
гольц.
Юлиус Роберт Майер (1814 – 1878), врач по профессии, в 1840 г. отправился в годичное плавание на ост-
ров Ява в качестве корабельного врача. На рейде в Батавии у некоторых членов экипажа обнаружилось заболе-
вание легких. Больным Майер производил кровопускание и увидел, что "...кровь, выпускаемая из ручной вены,
отличалась такой необыкновенной краснотой, что, судя по цвету, – писал Майер, – я мог бы думать, что я
попал на артерию". Из своих наблюдений Майер заключает, что "...температурная разница между собственным
теплом организма и теплом окружающей среды должна находиться в количественном соотношении с разницей
в цвете обоих видов крови, т.е. артериальной крови и венозной. Чем больше эта температурная разница..., тем
значительней должна быть разница в цвете, и чем меньше разница в температуре, тем меньше будет разница в
цвете. Эта разница в цвете является выражением размера потребления кислорода или силы процесса сгорания,
происходящего в организме".
Своими наблюдениями Майер показал, что организм управляется естественными физико-химическими за-
конами, и, прежде всего, законом сохранения и превращения энергии. Отметим, что во времена Майера было
распространено учение о жизненной силе организма (витализм), и физико-химические законы исключались при
рассмотрении физиологических процессов. Возвратившись из путешествия, Майер пишет статью, в которой, в
частности, рассматривает неупругое столкновение тел одинаковой массы, движущихся навстречу друг другу с
одинаковыми скоростями. После соударения движение тел прекращается, и Майер делает вывод, что механиче-
ское движение не исчезло, а превратилось в другую форму. Этой формой Майер считает теплоту. Он пишет:
"...Движение, теплота, и как мы намерены показать в дальнейшем, электричество представляют собой явления,
которые могут быть сведены к одной силе, (под силой Майер понимает энергию С.К.), которые измеряются
друг другом и переходят друг в друга по определенным законам". Эта, по существу, ясная формулировка закона
сохранения и превращения энергии. Свою статью Майер послал в известный научный журнал "Annalen der
Physik", редактором которого был известный ученый Поггендорф, но он не опубликовал статью. Второй вари-
ант статьи был опубликован в химическом журнале. В этой статье Майер оперирует понятиями, которые мы
сейчас называем потенциальной энергией тела в поле тяжести и понятием живой силы, которые мы сейчас на-
зываем кинетической энергией
2
v
2
m
E =
(у Майера ошибочно мерой живой силы считалось mv
2
). Майер в ра-
боте находит эквивалент перехода кинетической или потенциальной энергий в теплоту.
В брошюре 1845 г. Майер касается вопросов жизни на Земле, идей фотосинтеза. Растения Земли аккуму-
лируют солнечную энергию, и используя ее "...порождают непрерывно возобновляющуюся сумму химических
различий".
Манчестерский пивовар Джеймс Прескотт Джоуль (1818 – 1889) провел, не зная работ Майера, тщатель-
ные эксперименты по определению теплового действия электрического тока, которые привели его к открытию
закона, носящего его имя. Чтобы прояснить причину теплоты, выделявшейся при прохождении через провод-
ник электрического тока, Джоуль ставит эксперимент, в котором вращение электромагнита индукционной ма-
шины осуществлялось с помощью падающего груза. При вращении электромагнита появлялся индукционный
ток, который нагревал проводники. Джоуль нашел соотношение между работой падающего груза и теплотой,
выделявшейся в цепи. Этот механический эквивалент тепла равнялся у него 460
ккал
мкгс×
. Джоуль приходит к
выводу, что энергия природы неразрушима.
Во всех случаях, когда затрачивается механическая энергия, получается эквивалентное количество тепло-
ты. Позже Джоуль получил более точное значение механического эквивалента теплоты, который стал равен 424
ккал
мкгс
×
.
Третьим автором великого закона стал выдающийся ученый Герман Гельмгольц (1821 – 1894). Он получил
медицинское образование и защитил в 1843 г. диссертацию, посвященную строению нервной системы, где
впервые доказал существование целостных структурных элементов нервной ткани, получивших впоследствии
название нейронов. Так же, как и Майер, Гельмгольц подошел к закону сохранения энергии из физиологии.
Правда, о работах Майера он не знал. Так же, как Майер, он послал свою работу по этому вопросу Поггендорфу
и получил отказ в публикации. В 1847 г. он опубликовал свою работу отдельной брошюрой "О сохранении си-
лы". В 1849 г. Гельмгольц был приглашен в Кенигсберг профессором по кафедре физиологии. В Кенигсберге
Гельмгольцу удалось сконструировать зеркало, позволяющее исследовать глазное дно, играющее до настояще-
го времени важную роль в офтальмологии. В 1855 г. Гельмгольц становится профессором анатомии в Бонне.
Через три года он переезжает в Гейдельберг, а в 1871 г. он занимает должность профессора Берлинского уни-
верситета, где организует физический институт, создает одну из первых школ физики, сыгравшую большую
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- …
- следующая ›
- последняя »
