4474

10

де существует еще нечто иное, связанное с движением материальных частиц и тел, что тоже подчиняется своему закону сохранения и имеет свою форму.

Решающую роль в установлении закона сохранения и превращения энергии история отводит Роберту Майеру, Джеймсу Джоулю и Герману Гельмгольцу.

Роберт Майер был судовым врачом на голландском корабле, когда в

1840 г. «внезапно» ему пришла в голову мысль о законе сохранения и превра-

щения энергии. Слово «внезапно» мы взяли в кавычки; о внезапном озарении писал впоследствии сам Майер, но может ли быть «внезапным» открытие,

предпосылки которого были хорошо известны выпускнику Тюбингенского университета? Внезапным был для Майера исходный толчок: он обратил вни-

мание на то, что было хорошо известно врачам, работающим постоянно в тро-

пических широтах. Оказывается, венозная кровь у заболевших во время стоян-

ки на Яве матросов была не столь темной, как в умеренных широтах. Майер понял, что при высокой средней температуре воздуха для поддержания жизне-

деятельности и необходимой температуры организма требуется меньше пита-

тельных веществ и меньшее «сгорание» последних. Сопоставление многочис-

ленных научных фактов из области химии, физики и биологии привело его к тому, что мысли, согласно выражению Майера, пронзившие его, подобно мол-

нии, навели на вывод о существовании всеобщего закона природы.

В 1841 г., вернувшись на родину, в Гейльбронн, Майер написал статью

«О количественно и качественно определении сил» и направил её редактору из-

вестного журнала «Annalen der Physik». Редактор не счел нужным её напечатать и даже не ответил автору. Рукопись статьи была обнаружена в архивах редак-

ции и опубликована лишь в 1881 г., т. е. 40 лет спустя. Следующая статья «За-

мечания о силах неживой природы» была опубликована в 1842 г. В этой работе Майер много внимания уделяет взаимопревращениям механической работы и теплоты, не зная о соответствующем исследовании Карно, определяет механи-

ческий эквивалент теплоты (по его данным он равен 365 кгм/ккал), говорит о

«неразрушимости» сил и формулирует свой принцип. Здесь же Майер впервые в истории науки вкладывает в понятие «сила» смысл «энергия», не произнося

11

еще этого слова (впрочем, слово было произнесено раньше; этим словом ан-

глийский физик Томас Юнг обозначал величину, пропорциональную массе и квадрату скорости движущегося тела).

Идеи Майера носили столь общий и универсальный характер, что они сначала не были восприняты современниками. Его жизнь превратилась в не-

прерывную борьбу за утверждение своего принципа. Противники выискивали в работах Майера малейшие неточности и неудачные формулировки, подвергали сомнению все его научные результаты в целом.

Классические измерения механического эквивалента теплоты провел в

1841-1843 гг. (опубликовано в 1843 г.) английский физик, в прошлом манче-

стерский пивовар, Джеймс Джоуль. По его данным, этот эквивалент составлял

460 кгм/ккал. Джоуль также установил независимо от Ленца связь между элек-

трическим током и выделяемым теплом (закон Джоуля-Ленца). Интересно от-

метить, что и работу Джоуля Британское королевское общество отказалось опубликовать в полном объёме, требуя от него всё новых и новых эксперимен-

тальных уточнений.

Наконец, немецкий естествоиспытатель Герман Гельмгольц в 1847 г. в

работе «О сохранении силы» дал в наиболее общем смысле закон сохранения,

показав, что сумма потенциальной и кинетической энергии остается постоян-

ной. Большое значение имело приведенное в этой же работе доказательство то-

го, что процессы в живых организмах тоже подчиняются закону сохранения энергии. Здесь же впервые дана математическая трактовка закона.

12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Завершением длительного пути, пройденного наукой до точной форму-

лировки закона сохранения энергии, можно считать доклад Уильяма Томсона

(впоследствии лорда Кельвина) «О динамической теории тепла» (1851 г.). Том-

сон в 1860 г. ввел в науку термин «энергия» в современном его смысле.

Изложение истории открытия закона уместно закончить словами выдаю-

щегося английского физика и общественного деятеля Джона Бернала, написан-

ными 100 лет спустя, в 1954 г.: «Закон сохранения энергии был величайшим физическим открытием XIX в. Он объединил много наук и находился в исклю-

чительной гармонии с тенденциями времени. Энергия стала универсальной ва-

лютой физики – так сказать, золотым стандартом изменений, происходивших во вселенной. То, что было установлено, представляло собой твердый валют-

ный курс для обмена между валютами различных видов энергии: между кало-

риями теплоты, килограммометрами работы и киловаттчасами электричества.

Вся человеческая деятельность в целом – промышленность, транспорт, освеще-

ние и, в конечном счете, питание и сама жизнь – рассматривалась с точки зре-

ния зависимости от этого одного общего термина – энергия».

Этим законом было дано научное подтверждение материалистической идеи о неуничтожимости движения. Только опираясь на диалектический мате-

риализм, можно было раскрыть всю глубину содержания закона сохранения энергии. Эта задача была выполнена Энгельсом, который впервые дал всесто-

ронний марксистский анализ закона сохранения и превращения энергии, пока-

зав, что главное, положительное в этом законе – качественное превращение форм движения материи. Энгельсу принадлежит раскрытие содержания поня-

тия энергии как меры движения материи. Само название – «закон сохранения и превращения энергии» – было введено в научное обращение Энгельсом.

13

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Какая идея была сформулирована Декартом в 1633 году?

2.Кому принадлежит открытие закона сохранения вещества?

3.В чем основная заслуга Сади Карно в истории развития термодинами-

ки?

4.Поясните основную суть опытов М. Фарадея?

5.Кому принадлежит решающая роль в установлении закона превраще-

ния и сохранения энергии?

14

ЛИТЕРАТУРА

1.Кириллин, В.А. Техническая термодинамика: Учебное пособие / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин. – М.: Изд. дом МЭИ, 2008. – 496 с.

2.Конфедератов, И.Я. История теплоэнергетики (нач. период 17-18 в.) / И.Я. Конфедератов. – М.: Госэнергоиздат, 1954. – 316 с.

3.История энергетической техники СССР. Т. 1.: Теплотехника. Под ред. Л.Д. Белкинда, А.А. Глазунова, И.Я. Конфидератова. – М.: Госэнергоиздат,

1957. – 665 с.

15

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………….. 3

1.ПРИНЦИПЫ СОХРАНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ И МАТЕРИИ…………….. 4

2.ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОТКРЫТИЮ ЗАКОНА

2.2.Исследование химических, тепловых и механических действий электрического тока ……………………………………… 8

2.3.Исследование энергетических процессов в биологии……………. 9

3.ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ФОРМЕ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ……………………. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………... 12

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ……………………………………………………………………….. 13 ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………… 14