3.4. Взаимопревращения различных .V;, видов энергии друг в друга ггЦаг

v • •

'•< Установлению закона сохранения и превращения энер­гии способствовало также открытие эффектов, отличных от -механических и тепловых, а также превращения других форм движения в тепловую энергию. Еще Майер в своей работе составляет таблицу всех рассматриваемых им "сил" природы и приводит 25 случаев их взаимопревращений. Рассмотрев превращение теплоты в механическую работу, имеющее ме­сто в функционировании паровой машины, он говорит об :электрической "силе" и превращении механического эффек-

Раздел III. Элементы современной физики 163

та в "электричество", о "химической силе вещества", о превращении "химической силы" в теплоту и электричество. Он распространяет положение о сохранении и превращении этих различных "сил" природы на живые организмы, ут­верждая, что при поглощении пищи в организме постоян­но происходят химические процессы, результатом которых являются тепловые и механические эффекты.

Исследования электрических явлений давали серьезные основания для подкрепления вывода о взаимопревращении различных форм движения друг в друга. В 1800 году Вольт изобретает первый химический источник электрического тока. В 1840 году русский академик Гесс получает важные результаты, свидетельствующие о превращении химических "сил" в теплоту. Работы Фарадея и Ленца приводят к от­крытиям о превращении электричества и магнетизма. Изу­чение процессов, происходящих в контактах двух металли­ческих проводников, проделанных Пельтье и Ленцем, сви­детельствуют о взаимопревращениях электрической "силы" и теплоты. В 1845 году Джоуль устанавливает соотношение между неличиной количества теплоты, выделяемой при про­хождении электрического тока через проводник, и величи­ной самого тока и сопротивления проводника (закон Джоу­ля Ленца).

Итак. ii;i протяжении более четырех десятилетий фор-мщшиалси одни из самых великих принципов современной науки, приведший к объединению самых различных явле­ний природы. Историками науки открытие закона сохране­ния и превращения энергии рассматривается как первая ре­волюция в физике.

Основные выводы главы

1. Энергия — единая мера различных форм движения материи.

2. Механическая энергия и тепловая энергия — это толь­ко две из многих форм энергии. Все, что может быть превра­щено в какую-либо из этих форм, есть тоже форма энергии.

3. Возможны два качественно различных способа пере­дачи энергии от одного макроскопического тела к другому

6*

164 Концепции современного естествознания

— в форме работы и в форме теплоты (путем теплообмена). При этом макроскопическое тело рассматривается как ог­ромная совокупность микрочастиц. При взаимодействии не­значительного числа отдельных микрочастиц эти понятия неприменимы; в таких случаях можно говорить лишь о про­цессе совершения работы.

4. Изменение энергии тела, осуществленное первым способом, называют работой, совершаемой над этим те­лом. Передача энергии в форме работы производится в про­цессе силового взаимодействия тел. Работа, совершаемая над телом, может непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии.

5. Передача энергии путем теплообмена между телами обусловлена различием температур этих тел. Энергия, по­лучаемая телом в форме теплоты, может непосредственно пойти только на увеличение его внутренней энергии.

6. Невозможен вечный двигатель ("перпетуум мобиле") первого рода. Это является следствием I начала термодина­мики.

7. Всеми явлениями природы управляет закон сохране­ния и превращения энергии:

энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из од­ной формы в другую.

Вопросы для самоконтроля «

1. Найдите слова теплота и работа в полном толковом словаре. Сколько различных значений приводится для каж­дого слова?

2. Придумайте несколько примеров таких процессов, в которых работа может приводить к тому же (или близкому) результату, к какому привело бы тепловое взаимодействие.

3. Перечислите различные типы тепловых двигателей, с которыми вам приходилось встречаться, о которых вы чи­тали или которые можете придумать сами.