39. Открытие закона сохранения и превращения энергии (Майер, Джоуль,

Гельмгольц).

Лазар Карно в 1803 году ввёл определение работы согласно современному представлению (A = F s cos alpha). Доказал теорему Карно: чтобы движение передавалось как можно более эффективно, нельзя чтобы оно передавалось скачками.

Превращение теплоты в работу. К тому времени эффективность паровых машин не рассматривалась. Сади Карно (сын Лазара) решил рассмотреть наиболее эффективные способы построения паровых машин и опубликовал в 1824 году книгу "О движущей силе огня". Карно предложил цикл Карно, исходя из теории теплорода (он должен сохраняться+ невозможен вечный двигатель). Машина работает по принципу теплородной мельницы. Предложил два двигателя, включённых друг навстречу другу. У Карно при температуре холодильника - 0 градусов и нагревателя - t градусов КПД = Ct ( С = 1/Т_нагр позже стали называть функцией Карно).

Превращение работы в тепло.

Исследования Румпфорда. Он производил стволы для пушек. Жерла высверливались, при этом выделялось много тепла. С точки зрения теплорода это необъяснимо, то есть работа превращалась в тепло.

Деви проводил классический опыт: брал колокол, откачивал воздух и тёр внутри него два кусочка льда при помощи манипуляторов - появлялась вода.

Опыт Майера. Берём бутылку с водой, начинаем её трясти, вода нагревается.

С точки зрения теории теплорода всё это совершенно необъяснимо, но тогда она всё ещё господствовала.

Закон сохранения и превращения энергии открыли Майер (первый), Джоуль и Гельмгольц.

Майер – немецкий врач. Увидел, что венозная кровь у людей из тропиков ярче, чем у людей из Европы. Пришёл к выводу, что это из-за разности температур между телом и воздухом. В 1841 году попытался опубликовать результаты в известном журнале (Annalen der Physik). Её не опубликовали из-за тучи ошибочных заявлений наряду с небольшим числом правильным. Но переход работы в тепловую энергию был отмечен в этой статье. Майер отправил статью в 1842 году в другой журнал, медицинский. Там в обсуждении превращения механической энергии в теплоту он говорит о существовании механического эквивалента теплоты (зная Ср/Сv). Говорит о том, что «силы» (его термин для энергии) – это тепло, падение, движение, электричество - и рассматривает взаимопревращения этих сил. Все это вступало в противоречие с теорией невесомых, её надо было упразднять.

Джоуль - пивовар, английский академик (1850). Пытался экспериментально определить механический эквивалент теплоты (продавливал воду через капилляры, падающие грузы, связанные с калориметром). В 1847 году опубликовал закон сохранения энергии, читал это на лекциях.

Гельмгольц. Пойдя по пути Майера, тоже наткнулся на стену, поэтому опубликовал в 1847 году в отдельной книге. Рассматривал центральные силы, действующие между частицами тел, говорил, что всё можно свести к центральным силам, поэтому на микроуровне энергия сохраняется, следовательно, сохраняется и на макроуровне. Рассматривал превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно, превращение механического движения в теплоту. Определил энергию заряженного конденсатора (1\2 q^2/c), которая при разряде превращалась в теплоту.

Уильям Джон Ранкин в 1850 году ввел термин «энергия» - способность совершать работу. Выделил типы: потенциальная и актуальная. Томсон заменил термин "актуальная энергию" на кинетическую.

К 1850-м годам возникло общее представление об этом законе.