Раздел III. Элементы современной физики 165

4. Определите, какой энергией обладает тело массой 2 килограмма, движущееся со скоростью 10 м/с.

5. Какие виды механической энергии вам известны?

6. Сформулируйте закон сохранения механической энер­гии и определите границы его применимости.

7. Расскажите об опыте Румфорда. Какой вывод сдела­ли бы вы сами из результатов этого опыта?

8. Как объяснил Майер различие между величинами удельной теплоемкости газа при постоянном давлении и удельной теплоемкости газа при постоянном объеме?

9. Как формулируется I начало термодинамики. Опи­шите способы передачи энергии от одного микроскопичес­кого тела другому. ^: •• .-»^{J !}

10. Объясните.^е^Шусло^ивается передача энергий путем теплообмена. ^l! if "V

4. Принцип возрастания энтропии

Принцип возрастания энтропии составляет сущность II начала термодинамики. II начало термодинамики в об­щем-то хорошо известно и понятно каждому человеку, ибо с ним каждый из нас сталкивается буквально на каждом шагу. Не удивительно потому, что II начало термодинами­ки было установлено даже раньше I начала термодинамики. Правда, первоначальная формулировка его еще не содер­жала понятия энтропии.

Существует точка зрения, что первая формулировка II закона термодинамики принадлежит Жану-Батисту Жозе-фу Фурье, префекту Изера, которому в 1811 году была при­суждена премия Французской Академии наук за математи­ческую теорию распространения тепла. Фурье сформулиро­вал закон теплопроводности, согласно которому количество

166 Концепции современного естествознания

теплоты, которое переносится в единицу времени через еди­ницу площади поверхности вдоль какого-либо направления, прямо пропорционально величине изменения температуры вдоль этого направления. Причем, что характерно, коли­чество теплоты переносится от тел с большой температурой в направлении к телам с меньшей температурой. Теплопро­водность приводит к все большему выравниванию темпера­тур до тех пор, пока распределение температуры во всех точ­ках пространства рассматриваемой изолированной системы станет одинаково.

Фурье оказался первым, кто количественно описал яв­ление, составляющее элемент обыденного знания человека и в то же время немыслимое с точки зрения классической ньютоновской механики, все законы которой являются об­ратимыми. Немыслимое по той причине, что явление теп­лопроводности описывает необратимые процессы.

Дальнейшая судьба понятия необратимости в науке свя­зана с упоминаемой в предыдущей главе работой С. Карно "Размышления о движущей силе огня и о машинах, спо­собных развивать эту силу".

4.1. Идеальный цикл Карно

Отец Никола Л сонара Сади Карно — знаменитый фран­цузский генерал, "организатор побед Великой Французской революции" Лазар Никола Карно, инженер по образованию, проявлял значительный интерес к науке и практическому применению инженерных достижений. Он занимался ана­лизом работы тепловых машин, и Сади Карно продолжил работы своего отца. Придерживаясь теплородной теории, С. Карно тем не менее сумел получить результаты, имею­щие непреходящее значение для развития науки.

Во-первых, С. Карно ввел понятие циклического (кру­гового) процесса. Наблюдая действие паровой машины, он обратил внимание, что используемый для перемещения