На главную страницу сайта, Вечный двигатель, Перпетуум мобиле, Perpetuum mobile

АВВГ

Предлагаем силовой кабель АВВГ. Цены, характеристики.

vse-e.com

Закон сохранения и превращения энергии.

Не забудьте добавить в
 

Великая французская революция и последовавшие за ней наполеоновские войны существенно изменили лицо Европы.

Наступило Новое время, которое развеяло иллюзии, все еще витавшие в стенах алхимических лабораторий, и серьезно поколебало веру в сверхъестественные силы. Алхимия так и не дождалась поры, чтобы пополнить свой терминологический словарь, изобиловавший названиями многочисленных тинктур, ляписов и т.п., такими реальными понятиями, как работа и энергия. Глубокая разработка указанных понятий заставила провести переоценку всей тогдашней механики и науки о теплоте. В этих упорных, трудных и не всегда удачных поисках истины, кроме Декарта и Лейбница, принимали участие Эйлер, Бернулли, Ломоносов и многие другие ученые. При этом большинству из них не хватало прежде всего подходящей модели, на которой возможно было бы проверить правильность высказанных гипотез. Ситуация существенно изменилась с изобретением паровой машины — именно она открыла путь к глубокому и последовательному анализу понятия тепла и, более того, к опытной количественной оценке процессов превращения энергии из одной формы в другую. Ключом к дальнейшему успеху, несомненно, послужило правильное понимание понятия теплоты. Однако не теплород и не флюидная теория, а только победившие в конце концов материально-кинетические представления о сущности тепла вывели физические исследования XIX в. на правильную дорогу.

Согласно историческим свидетельствам, Юлиус Роберт Майеррисунок 87, один из тех, кто своими исследованиями открыл новую, энергетическую эру, в возрасте десяти лет сконструировал свой первый и последний перпетуум мобиле. Как и многие другие его предшественники, он также поддался иллюзии вечного движения и захотел проверить эту идею на практике. Мальчик построил небольшую «сухую» водяную мельницу с водяным колесом и коклеей (архимедовым винтом) для обратного перекачивания воды к лопастям водяного колеса. Быть может, именно неудача, постигшая его, как и всех остальных, дала будущему исследователю материал для размышлений сн*.

В начале сороковых годов XIX в. Майеру удалось сформулировать один из важнейших законов современной физики — закон сохранения энергии, согласно которому энергия в произвольной замкнутой системе при любых процессах, происходящих в системе, остается величиной постоянной и лишь переходит из одной формы в другую.

Майер прекрасно сознавал равносильность закона сохранения энергии и утверждения о невозможности создания перпетуум мобиле. Так, об отрицательном отношении к вечному двигателю он писал в 1842 г. своему другу В. Гризингеру:

«Этот закон вытекает как необходимое следствие из неопровержимых принципов. Но у меня есть и другое доказательство, близкое мне лично и свидетельствующее о справедливости моих установлений, — это доказательство от противного. В науке общепризнанно, что создать перпетуум мобиле невозможно (если даже отвлечься мысленно от всяческих механических сопротивлений, таких как трение и т.п.). Мое утверждение (речь идет о законе сохранения энергии.) можно вывести в качестве необходимого следствия из самого факта невозможности существования вечного двигателя. Если же, тем не менее, кому-либо удастся опровергнуть это мое утверждение, то я немедленно создам перпетуум мобиле».

Важную роль в установлении точной количественной формулировки закона сохранения энергии сыграл знаменитый немецкий естествоиспытатель, врач, физик и философ Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц. В 1847 г. он выступил в Берлине на заседании недавно образованного Физического общества со своим знаменитым докладом «О сохранении силы», где он высказался и о вечном движении:

«Вообразим себе систему тел природы, которые состоят в известных пространственных взаимоотношениях друг с другом и начинают двигаться под действием своих взаимных сил до тех пор, пока они не придут в определенное другое положение; мы можем рассматривать приобретенные ими скорости как результат определенной механической работы и можем выразить их через работу. Если бы мы захотели, чтобы те же силы пришли в действие во второй раз, совершая еще раз ту же работу, то мы должны бы были привести тела каким бы то ни было образом в первоначальные условия, применяя другие силы, которыми мы можем располагать. Мы на это затратим определенное количество работы приложенных сил. В этом случае наш 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.
   Так как если бы величина работы была на каком-нибудь одном пути больше, чем на другом, то мы могли бы пользоваться первым путем для получения работы, а вторым — для обратного перемещения тел, при котором мы могли бы затратить только часть полученной работы. И мы получили бы неопределенно большое количество механической силы, т.е. мы могли бы построить вечный двигатель (perpetuum mobile), который не только поддерживал бы свое собственное движение, но и был бы в состоянии давать силу для совершения внешней работы».

Независимо от Майера закон сохранения энергии был также установлен английским физиком Джеймсом Прескоттом Джоулем, проводившим в начале 40-х годов XIX в. свои классические опыты по выделению тепла в проводниках при прохождении по ним электрического тока. В 1843 г. эти опыты привели его к определению механического эквивалента тепла. Таким образом, усилиями Майера и Джоуля было сделано открытие, принесшее первое экспериментальное доказательство кинетического характера тепла — этой некогда загадочной и таинственной субстанции. Правда, в первых своих опытах, которые не могли отличаться большой точностью, Джоуль получил значение механического эквивалента тепла, равное 460 кгм/ккал; более поздние опыты дали весьма точное значение 425 кгм/ккал. В конце концов, в результате последовавших затем многочисленных измерений оказалось, что одной единице тепла — килокалории, определяемой, как количество тепла, необходимое для нагревания одного килограмма деаэрированной воды при нормальном атмосферном давлении от 14,5°С до 15,5°С, соответствует 4186,8 джоулей (418,7 кгм) механической работы.

Обнаружение Майером, Джоулем и другими исследователями взаимосвязи между механической энергией и теплотой и нахождение их количественной эквивалентности способствовало укреплению корпускулярной теории тепла, основанной на гипотезе, что теплота обусловлена движением молекул и что преобразование тепла в работу и есть, собственно, трансформация одного вида движения в другой.

С момента открытия закона сохранения энергии прошло почти два столетия. Сегодня в его справедливости, естественно, нет никаких сомнений: по существу, его доказала вся техническая практика человечества, несчетное число раз подтвердившая, что самая совершенная паровая машина, двигатель внутреннего сгорания или турбина способны совершать работу только тогда, когда к ним подводится энергия от внешнего источника. Растаяли и надежды, с которыми сторонники перпетуум мобиле приветствовали на первых порах появление паровой машины, ожидая, что после своего усовершенствования она будет способна работать как некое идеальное устройство с кругооборотом постоянного количества энергии, непрерывно переходящей из механической формы в тепловую и обратно.

 

Не забудьте добавить в
 

Сноски по тексту

*

По собственному признанию Майера решающим толчком для него послужили наблюдения, когда он, молодой корабельный врач, в 1840 г. во время стоянки судна в Сурабае производил кровопускание матросам. Его поразил необычно красный цвет венозной крови. Пытаясь объяснить этот факт с помощью теории Лавуазье, который установил, что внутренняя теплота получается за счет пищи, принимаемой человеком, Майер задался вопросом, что же происходит, если тело человека, кроме теплоты, производит еще и работу. Именно в размышлениях над этим он пришел к идее неуничтожимости и способности к превращению различных «сил»-движения, электричества и теплоты. При этом, используя аналогию с законом сохранения и превращения вещества, Майер сумел точно сформулировать свой знаменитый закон.

 

Чертежи, схемы и рисунки в тексте

Вечный двигатель схема

Рис.87 Юлиус Роберт Майер (1814—1878), немецкий врач и естествоиспытатель, который первым сформулировал закон сохранения энергии.

 

Изобретатели, ученые и исторические личности упоминаемые на странице

Бернулли Даниил (1700 - 1782)
один из наиболее выдающихся физиков и математиков своего времени, сын Иоганна Бернулли. Изучал механику, математику и медицину. С 1725 по 1733 г. работал в Петербургской Академии наук. Много занимался акустикой и гидродинамикой, получив, в частности, уравнение, названное его именем, а также ввел новое определение теплоты, основанное на представлении о движении молекул.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (1821 - 1894)
немецкий естествоиспытатель, физик, математик, физиолог и психолог. Впервые (1847) математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер. Разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятие свободной и связанной энергий. Автор основополагающих трудов по электромагнетизму и оптике, а также сочинений по физиологии слуха и зрения.

Джоуль Джеймс Прескотт (1818 - 1889)
английский физик. Экспериментально обосновал закон сохранения и превращения энергии, определил механический эквивалент тепла.

Ломоносов Михаил Васильевич (1711 - 1765)
великий русский ученый и писатель, основатель Московского университета, один из ведущих представителей русской и мировой науки и культуры XVIII в. Организовал первую в России химическую лабораторию, создал несколько гранильных мастерских. Еще в 1748 г. в своих первых естественнонаучных работах пришел к формулировке закона сохранения вещества. Развивал представления о молекулярном строении материи, состоящей, по его мнению, из мельчайших частиц - "элементов" (т.е. атомов), объединяющихся в "корпускулы" (т.е. молекулы). Вплотную подошел к молекулярно-кинетической теории, рассматривавшей теплоту как проявление движения микрочастиц вещества.

Майер Роберт Юлиус (1814 - 1878)
немецкий хирург, физик и естествоиспытатель, в конце жизни - городской врач в маленьком немецком городке Гейльбронне. Одним из первых правильно сформулировал основные принципы механической теории тепла. На основе чисто философских рассуждений пришел к закону сохранения энергии, распространив затем его действие на биологические и космологические процессы, а также на явления неживой природы. Позднее доказал справедливость открытого им закона экспериментальным путем.

Эйлер Леонард (1707 - 1783)
знаменитый математик, физик, механик и астроном, ученик Иоганна Бернулли. Родился в Швейцарии. Долгое время работал в России, с 1733 г. состоял членом Петербургской академии наук, а с 1755 года - членом Академии наук в Париже. Несмотря на то, что в 1766 г. он полностью ослеп, до самой смерти продолжал напряженно и плодотворно трудиться. Известен своим выдающимся вкладом в теоретическую механику и астрономию, далеко продвинул вперед гидромеханику, впервые получив ее основные уравнения. Ему принадлежит ряд открытий в кораблестроении, теории музыки, однако наибольшую славу и признание Эйлер снискал себе классическими работами в области физики и особенно математики.

 

:: НАВЕРХ ::

Что же такое перпетуум мобиле?
Наиболее ранние сведения о вечных двигателях.
Античная механика и перпетуум мобиле.
Первые попытки создания вечных двигателей.
Перпетуум мобиле в эпоху Возрождения.
Период наивысшего расцвета идеи perpetuum mobile.
Механические вечные двигатели.
Гидравлические вечные двигатели.
Опыты с магнетизмом.
Алхимия и перпетуум мобиле.
Сверхъестественные силы и магия.
Участие Церкви в споре о вечном движении.
Споры вокруг перпетуум мобиле.
Мнимые перпетуум мобиле.
Мошенничество с изобретением Орфиреуса.
Вечные часы из Шо-де-Фона.
Разгар дискуссии о вечном двигателе.
На пути к определению понятий работы и энергии.
Закон сохранения и превращения энергии.
Вечный двигатель второго рода.
Перпетуум мобиле из Нового Света.
Более современные вечные двигатели.
Возвращение к проблеме вечного движения в космическом веке.
Научная фантастика и перпетуум мобиле
Чертежи Схемы Рисунки
Изобретатели Ученые Исторические личности
Статьи
Рефераты, Курсовые работы, Дипломные работы, Доклады, Лекции, Шпаргалки
Интересно, Полезно
Контакты
Поиск по   сайту  web
 
 
Наши рефераты | Банк рефератов | Статьи и Проекты | Биографии | Контакты
 
Programming & design FarFor © 2005-2017