ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ьсть II начала термодинамики) из "Термодинамика и статистическая физика Т.1 Изд.2 " Перейдем теперь к формулировке основных законов термодинамики, т. е. завершим, наконец, профамму, предусмотренную 1, п. 4. [c.40] Это закон сохранения и превращения энергии в самом общем его виде, т.е. учитывающий любые формы движения материи. В более образном выражении — это утверждение о невозможности существования вечного двигателя I рода, т. е. такого устройства, которое, воспроизводя свое первоначальное состояние, совершало бы полезную работу, не требуя при этом никаких энергетических затрат (т. е. как бы находясь в адиабатической оболочке а). [c.41] Мы Офаничимся пока только этим замечанием относительно химического потенциала, в дальнейшем мы будем неоднократно возвращаться к этой важнейшей в термодинамике величине (ближайшая задача — откуда взять ее — будет решена уже в этом парафафе). [c.42] Сделаем по ее поводу несколько замечаний. [c.42] Физический анализ этого утверждения отложим до раздела обсуждений. Выясним сначала, что дает формула (II) с точки зрения аппарата макроскопической термодинамики. [c.43] Коэффициенты при dO и dV определяются в соответствии с заданными уравнениями состояния, а коэффициент при dN — выражением для химического потенциала, который необходимо рассчитать по профамме в). Если помимо V система характеризуется переменными а, то в правой части появятся члены 0 дА/дв)уаЯ da, если система многокомпонентна, то последнее слагаемое необходимо заменить на сумму -Y.O dliilde)vaNdNi. [c.47] Тем самым энтропийная константа 5о = Nsq в принципе оказывается определенной, а вся формальная схема макроскопической термодинамики — полностью замкнутой. [c.47] Утверждение закона сохранения и превращения энергий как всеобщего закона природы явилось этапным моментом в истории познания и сыграло фундаментальную роль не только при формировании теоретического аппарата всей современной физики, но и при установлении материалистического мировозз 5ения в естествознании и философии. [c.48] И дело здесь не в формальном его признании, например. Парижской академией, решившей более не рассматривать проектов вечных двигателей (вспомним, что этаже академия объявила ненаучной идею внеземного происхождения метеоритов на том только основании, что на небе камням просто неоткуда взяться). Всеобщее признание этого закона, обогатившего само понятие материи, охватило к XX в. все отрасли естественных наук и было связано с постоянным его подтверждением в любых, даже на первый взгляд и парадоксальных, ситуациях (вспомним хотя бы историю сделанного на его основе теоретического открытия нейтрино при 9-распаде). [c.48] Предположим теперь, что система совершает ква.--зистатический процесс по произвольному циклу Его можно изобразить в любых переменных (на пример, для газа — в переменных р—У), но ввиду прямоугольной структуры цикла Карно в координатах 9—3 проще использовать именно их (хотя использование переменной 5 теперь как бы незаконно ). [c.50] Последнее соотношение называется равенством Клаузиуса (1865). Равенство нулю интефала по замкнутому контуру (напомним, что этот контур произвольный) означает, что стоящая под этим знаком величина представляет полный дифференциал некоторой однозначной функции, обозначая которую буквой 5, мы получим 6Я/в — (13, что и является формулировкой П начала, данной Клаузиусом (11). [c.51] Сделаем теперь краткий обзор формулировок II начала, предшествовавших данной Клаузиусом в 1865 г. и ставших в некотором смысле историческими . Их словесная форма и откровенная наглядность подкупают, но эта литературная форма требует определенных пояснений и математической конкретизации, без которых их просто невозможно привести к рабочей форме (II). Заметим, что если при формулировке основ целого научного раздела необходимо принять некоторое число исходных (что значит недоказуемых в рамках данного подхода) положений (которые можно назвать аксиомами, началами, законами и т. п.), то с точки зрения дела безразлично, в какой форме это будет сделано, в категорической (как это любят делать математики) или в завуалированной и требующей дополнительных разъяснений. Ведь помимо всем нам известных законов сохранения в физике есть еще и общий исходящий из требований логики (если, конечно, она не женская ) закон сохранения идей исходных положений, и если какое-нибудь научное направление, отображающее определенный круг явлений природы, основывается на конкретных вложенных в него исходных положениях, то незаметно протащить хотя бы часть из них просто нельзя можно обмануть людей, но не природу. Предпринималось много попыток вывести II начало из более общих представлений. Еще в прошлом веке упоминавшийся нами Ренкин потратул много сил, чтобы из I начала и своих представлений о природе теплового движения получить (II). В дальнейшем предпринимались попытки микроскопического подхода к этому вопросу (речь идет пока о равновесной теории и квазистатических переходах), но их действительная стоимость, пожалуй, эквивалентна стоимости попыток микроскопического объяснения, что такое температура. И не случайно поэтому в 1 в качестве одного из основных признаков термодинамических систем мы поставили их свойство удовлетворять всем трем началам термодинамики. [c.53] Таким образом, измерение площади, заштрихованной на рис. 27, и определяет величину 1п (0 /0о), т. е. абсолютную температуру (правда, в логарифмической шкале). [c.57] Следует заметить, что первым, кто сделал вывод о том, что отношение 6Q/0 представляет собой полный дифференциал однозначной функции состояния, был Ренкин (в 1850 г., Клаузиус сделал этот вывод лишь в 1854 г.), который не хотел вкладывать в этот результат смысла новой аксиомы и поэтому в своих работах пытался обосновать его с помощью I начала термодинамики и оригинальной вихревой молекулярно-кинетической теории (1851-1855). После всего сказанного (включая и обзор идей Карно) у читателя, естественно, может возникнуть вопрос о том, каков же научный вклад Клаузиуса в теорию теплоты. Не будем сами по прошествии более чем столетия (т.е. заведомо задним числом) взвешивать заслуги тех или иных основоположников, обратимся лучше к мнению по этому поводу выдающихся деятелей науки рубежа XIX-XX вв. [c.59] Клаузиус (1822-1888) построил термодинамику как науку в основном из материала, который годами был общим достоянием физиков. Но раньше истина и ошибки тесно переплетались . Умение Клаузиуса вносить порядок в путаницу, широта кругозора... умение тонко отделять истину от заблуждения — все эти качества ставят его в первый ряд деятелей науки (Джосайя Гиббс, 1889). [c.59] Вернуться к основной статье