ВУЗ:
Составители:
роль для развития русской физики. У Гельмгольца учились замечательные русские физики Н.Н. Шиллер, П.А.
Зилов, Р.А. Колли, А.П. Соколов, В.А. Михельсон и др. Ученик Гельмгольца Генрих Герц доказал справедли-
вость электромагнитной теории Максвелла.
В 1888 г. Гельмгольц становится президентом физико-технического института – центра метрологии. В
этой должности он пробыл до своей смерти в сентябре 1894 г.
Вернемся к одному из главных открытий Гельмгольца – открытию закона сохранения и превращения
энергии. Гельмгольц связывает закон сохранения энергии с принципом невозможности вечного двигателя.
Вспомним, что еще в XVIII в. Парижская Академия наук не принимала к рассмотрению проекты вечного двига-
теля. У Гельмгольца мир – это совокупность материальных точек, взаимодействующих друг с другом с цен-
тральными силами. Эти силы консервативны, т.е. работа этих сил не зависит от формы пути, а зависит только
от начального и конечного положения. Во главу Гельмгольц ставит принцип сохранения живой силы. Этот
принцип требует, чтобы "количество работы, которое получается, когда тела системы переходят из начального
положения во второе, и количество работы, которое затрачивается, когда они переходят из второго положения в
первое, всегда было одно и то же, каков бы ни был способ перехода, путь перехода или его скорость". При этом
мерой произведенной работы Гельмгольц считает
2
v
2
m
– половину величины живой силы. Сейчас эта величи-
на носит название кинетической энергии. Рассматривая движение точки под действием центральной силы,
Гельмгольц формулирует закон сохранения энергии, эта формулировка в современном виде гласит: прираще-
ние кинетической энергии точки при ее движении под действием центральной силы равно убыли потенциаль-
ной энергии. Для системы точек его закон сохранения в общей форме гласит: сумма кинетических и потенци-
альных энергий, существующих в системе, постоянна. Гельмгольц рассматривает применение этого принципа к
различным частным случаям – движение в поле тяготения, к гальванизму, к термоэлектрическим явлениям.
Так, пусть в поле тяготения Земли поднята гиря. Она падает на Землю и после удара не отскакивает от нее.
Произошло неупругое столкновение. Энергия гири стала равна нулю. Куда же делась энергия, которой облада-
ла гиря
? Оказывается, что она не исчезла, а перешла в другой вид энергии – в тепловую энергию. Точные экс-
перименты показали эквивалентность исчезнувшей и появившейся тепловой энергии. Гельмгольц применяет
закон сохранения энергии к растительному и животному миру. Так, в процессе производства спирта из некото-
рой сахаристой жидкости, процессе брожения, сахар распадается на алкоголь и углекислый газ с выделением
определенного количества тепла. Процесс брожения есть результат деятельности дрожжевого грибка. Грибок
питается сахаром, выделяет спирт и углекислоту. При этом он размножается с огромной быстротой. Когда гри-
бок исчерпает основное количество сахара он создаст столько спирта, что погибает, и брожение останавливает-
ся. Сахар может быть превращен в спирт и углекислоту и чисто химическим путем. Если подсчитать теплоту,
выделяемую при химических превращениях и при брожении, то окажется, что это количество одинаковое. Это
показывает, что и живые организмы подчиняются общим законам природы.
В начале Гельмгольц не пользовался термином "энергия". Этот термин ввел в 1853 г. профессор техниче-
ской механики в университете Глазго Уильям Ранкин (1820 – 1872). Но "живая сила" Гельмгольца (
2
v
2
m
) – это
то, что мы сейчас называем кинетической энергией, а его "сумма напряженных сил" – это то, что мы называем
потенциальной энергией. Энергия у Гельмгольца участвует во всех физических явлениях. Она невесома, не-
уничтожима и может переходить из одной формы в другую. Идеи Гельмгольца подхватили некоторые ученые.
Среди них Ранкин, Тиндаль. Они основали школу "энергетиков", главной задачей которой являлось распро-
странение энергетического подхода к объяснению явлений природы, отказ от механической концепции мира.
Известный ученый Вильям Томсон – лорд Кельвин надеялся построить физику на основе понятия энергии. Все
явления природы, по его мнению, можно объяснить на основании превращений энергии, а материальные тела
можно рассматривать как проявление энергии.
Современное естествознание широко применяет энергетические представления, но не умаляет роль материаль-
ных частиц, носителей энергии.
16. ТЕРМОДИНАМИКА
Начало термодинамике положили исследования французского военного инженера Сади Карно (1796 –
1832). Он считал, что усовершенствование парового двигателя послужит усилению политического и экономи-
ческого положения его страны. Он поставил своей задачей разработку теоретических основ теплового двигате-
ля. Главный труд Карно "Размышления о движущей силе огня" вышел в 1824 г. Он видит быстрое развитие те-
пловых машин и предсказывает им большое будущее. Его предвидение оправдалось – тепловые двигатели иг-
рают огромную роль в современной жизни. Автомобили, авиация, пароходы, ракеты, паровые турбины – все
это примеры тепловых двигателей. Современная жизнь немыслима без них. Во времена Карно тепловые двига-
тели были малоэкономичны, и не было теоретических основ их работы. Работа Карно явилась началом теории
работы тепловых двигателей, началом термодинамики. Карно придерживается в своей работе теории теплоро-
да. Согласно этой теории теплота представляла собой невесомую жидкость. Карно представлял работу тепло-
вой машины аналогичной работе водяной мельницы. Теплород у него перетекал от тела с высокой температу-
рой (нагреватель) к телу с низкой температурой (холодильник), при этом совершалась работа. Коэффициент
полезного действия теплового двигателя у Карно не зависел от рабочего вещества (вода, спирт и т.д.), а зависел
от температуры нагревателя и холодильника. Карно рассматривал идеальный обратимый двигатель. Обратимый
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- …
- следующая ›
- последняя »
