699    ТЕРІІОЛІНА МИКА    700

противления новые Т. представляют собой приборы для записи слабых электрических токов, изменяющихся в результате изменения температуры.

ТЕРМОДИН А'МИК А —часть физики, изучающая законы теплового равновесия п превращения теплоты в другие формы энергнн. Так как теплота представляет собой хаотическое движение частнц, могущее иметь место только в телах, в к-рых число частиц (молекул, атомов, электронов, фотонов и т. д.) огромно, то и термодинампч. законы и понятия приложимы только к таким телам. Такие тела называются термодинамическими системами.

В основе Т. лежат три начала (закона), суммирующие огромный научный и практический опыт человечества. Первым основным законом (или началом) Т. является закон превращения теплоты в работу (и обратно) в строго определенных соотношениях, т. е. закон сохранения энергии. Впервые он был формулирован Р. Майером в 1842 и экспериментально доказан Джоулем в 1847. Согласно этому закону, энергия не может возникнуть из ничего или пропасть бесследно. Следовательно, невозможно и получить работу из ничего. Машину, к-рая получила бы работу из ничего, называют «вечным двигателем (perpetuum mobile) первого рода». Первый закон (начало) Т. утверждает: «вечный двигатель первого рода невозможен*. Первое начало Т. дает возможность установить баланс энергии в том или ином процессе. Однако первое начало Т., утверждая, что прп всех происходящих в телах процессах энергия не должна уничтожаться и возникать из ничего, ничего не говорит о том, в каком направлении должны совершаться процессы природы. Если два тела разной температуры находятся в соприкосновении, то первое начало допускает самопроизвольный переход теплоты в любом направлении, в частности и от менее нагретого тела к более нагретому, лшпь бы общее количество теплоты осталось постоянным. Однако, как показывает опыт, такой переход невозможен. Наоборот, во всех без исключения случаях самопроизвольного перехода теплоты (теплопроводности) наблюдается ее переход только от более нагретого тела к менее нагретому. Особенностью теплоты является также то, что все виды энергии могут без остатка превратиться в нее, тогда как теплота в обычных условиях не может полностью перейти в работу или в другие виды энергии. Само превращение теплоты в другие виды энергии может происходить только в том случае, если между телами имеется разность температур, или, как говорят, при наличии нагревателя и холодильника; это превращение может происходить лишь прн переходе тепла от одного тела к другому. Количество тепла, к-рое может быть превращено в полезную работу, пропорционально разности температур обоих тел. Таким образом в каждом теле (системе) всегда имеется нек-рая доля тепла, непревратимая в данных условиях в другие виды энергии; она тем больше, чем меньше разности температур в системе, ибо тем меньше возможностей для перехода тепла от одних частей системы к другим. Эта доля тепла как бы • «обесценена». Меру такого «обесценения» энергии, невозможности ее превращения в другие формы энергии называют энтропией. Она играет в Т., наряду с энергией, очень важную роль. Если бы процессы, происходящие в природе в одном направлении, могли происходить полностью и в обратном направлении, то, как показывает вычисление, энтропия оставалась бы постоянной и энергия не «обесценивалась» бы. Однако, как показывает опыт, все процессы природы необратимы, ибо прн всех превращениях часть энергии переходит в теплоту, теплота же может превращаться в другие виды энергии лшпь частично. Следовательно, все действительные процессы природы происходят так, что энтропия тел, участвующих в этих процессах, увеличивается.

Это положение, впервые формулированное Клаузиусом, представляет собой второе начало Т., которое позволяет нам однозначно определить направление, в к-ром протекают все действительные процессы в телах, даже если неизвестно ничего о характере молекулярных и других мнкроскопич. процессов, совершающихся в этих телах. Часто второе начало Т. формулируется следующим образом: невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность к-рой сводилась бы к совершению механич. работы п соответственному охлаждению теплового резервуара. С помощью такой машины можно было бы, охлаждая огромный резервуар тепловой энергии, каким является, напр., океан, получить практически неограниченное количество работы. Такая машина, если бы она была возможна, представляла бы «вечный двигатель (perpetuum mobile) второго рода». Следовательно, второе начало Т. утверждает: «вечный двигатель второго рода невозможен». Второе начало иногда называют также «принципом рассеяния энергии», ибо оно утверждает, что различия в концентрации энергии постепенно уменьшаются, что энергия постепенно равномерно «рассеивается». Первое и второе начала Т. позволяют не только с успехом проводить расчеты теплосиловых процессов, но и являются основой термодинамического учения о веществе. Однако в целом ряде случаев они оказываются недостаточными. Второе начало само по себе не может дать нам абсолютного значения энтропии, а следовательно, не дает возможности сделать заключение о тепловых свойствах тел вблизи абсолютного нуля температуры (т. е. при состояниях, когда в телах почти отсутствует теплота). Это затруднение устраняет третье начало Т., установленное Нернстом .и дополненное Планком. В формулировке Планка это начало Т. утверждает: «при абсолютном нуле температуры энтропия всякого химически однородного твердого пли жидкого тела равна нулю».

Законы Т. неоднократно служили предметом дискуссии, борьбы направлений в физике. Особенно острой и длительной дискуссии подвергалось второе начало Т. Уже Клаузпус, давший первую формулировку этого закона, неправильно его обобщил и сделал из него научно-несостоятельный, идеалистич. вывод о неизбежности «тепловой смерти» вселенной. Сущность этого вывода сводится к следующему. Все процессы в природе, согласно второму началу Т., необратимы; энтропия в мире всегда возрастает. Постепенно энергия всех видов должна превратиться в теплоту. Последняя же распределится между всеми частями вселенной так, что температура везде станет одинаковой. В результате такого теплового равновесия во вселенной окажется невозможным возникновение чего-либо нового, она останется,





Запрещено использование материалов в коммерческих целях.
Вся информация представлена только для ознакомления.