Закон сохранения энергии

В науке общепризнанно, что создать перпетуум-мобиле невозможно (если даже отвлечься мысленно от всяческих механических сопротивлений, таких как трение и т.п.). Мое утверждение (речь идет о законе сохранения энергии) можно вывести в качестве необходимого следствия из самого факта невозможности существования вечного двигателя. Если же, тем не менее, кому-либо удастся опровергнуть это мое утверждение, то я немедленно создам перпетуум-мобиле. (Ю. Майер)

Первоначально в науке теплота и механическая энергия рассматривались как независящие друг от друга энергетические состояния. Теплоту отождествляли с невидимой жидкостью, которая могла перетекать от горячего тела к холодному
при взаимном контакте.

Майер Юлиус Роберт, немец по происхождению, врач по профессии,  в возрасте десяти лет сконструировал свой первый и последний «вечный двигатель», а в зрелые годы впервые сформулировал и теоретически рассчитал численное значение механического эквивалента теплоты. По существу заложил первый камень в фундамент закона сохранения энергии.

Все началось в 1840 году, когда Майер в качестве судового врача на голландском судне прибыл в Батавию (остров Ява). В то время лечение многих болезней сводилось к кровопусканию. Позднее ходила такая шутка, что «врачи выпустили больше человеческой крови, чем ее было пролито на полях сражений за всю историю человечества».

Во время пребывания в тропиках Майер обратил внимание на цвет венозной крови у матросов, она была почти такая же светлая, как артериальная. Размышления над увиденным привели его к заключению, о существовании связи между потреблением пищи и образованием тепла в живом организме. Человеческий организм, подобно тепловой машине, при высокой температуре воздуха, потребляет меньше «топлива», а потому и венозная кровь становится светлее.

В тропиках, в теплом и влажном климате, человеку требуется гораздо меньше энергии для поддержания процессов жизнедеятельности своего организма. Большое количество крови, перетекая в вены, возвращается с неиспользованным кислородом, поэтому и она близка по цвету к артериальной.

Удары молний вызывали пожары, те, в свою очередь, сжигали всю органику, произрастающую и встречавшуюся на их пути, повышая температуру в окружающем пространстве. Глядя на такое варварское, если можно так выразиться, отношение к окружающему миру, живые организмы позаимствовали эту технологию «сжигания» в локальном объеме желудка, для того чтобы согреть свое тело и насытить его энергией для осуществления работы.

Конечно, если бы живые организмы, в том числе и человек, не умели «сжигать» пищу в своих топках – желудках, то они бы и не возникли. Но на то и эволюция, чтобы перенимать у природы ее передовые технологии.

Со временем проведя бесчисленные опыты, с обработкой своей пищи с помощью костра, человек убедился, что она более желательна для его организма. Кроме того, костер позволял ему согреться в морозные ночи и защититься от зверей. После чего начал плодиться и размножаться. Но тут вдруг, откуда не возьмись, вступил не писанный природой «закон конкуренции». Что  после этого началось … Одной фразой – наступила эпоха массового производства оружия для уничтожения себе подобных. Здесь опять пригодился костер, начали плавить все что плавилось, к примеру, руду, содержащую металлы.

А дальше Вы знаете, начались такие горячие войны, что не позавидуешь бедному человеку.

 Тем не менее, и не смотря ни на что, нас уже сколько? 7 миллиардов! Подступает время перенять у природы какую-нибудь  новую технологию, которая была бы похлеще всяких пожаров, устрашавших первобытных людей. Но она (природа) пока терпит наше нашествие, эпизодически угрожая ураганами, землетрясениями и наводнениями.

Но вернемся к Майеру. Надо отдать должное этому любознательному ученому. В его время было распространено учение о жизненной силе организма. Всякий живой организм действует благодаря наличию в нём некой жизненной силы. Майер, благодаря своей наблюдательности, показал, что организм управляется естественными физико-химическими законами, и прежде всего законом сохранения и превращения энергии.

Еще одним поводом к размышлению о теплоте, во время плавания, послужили слова штурмана о том, что во время штормов вода в океане нагревается. Высказывания мореплавателя привели Майера к выводу, что всюду должно существовать определенное соотношение между работой и теплотой. Это положение легло в основу будущего закона сохранения энергии, который называется первым началом термодинамики.

Майер считал, что основным источником всех «сил» на Земле является Солнце. Оно поставляет на Землю тепло, оно включает сюда и «силы», действующие в живом организме: «При поглощении кислорода и пищи в организме постоянно происходит химический процесс, результатом которого являются и тепловые, и механические процессы».

Несмотря на научную прозорливость, путь Майера в науке оказался тернистым. После путешествия в тропики он вскоре пишет статью: «О количественном и качественном определении сил» и направляет ее в журнал «Анналы», но редактор отправил ее в стол, где она и пролежала 36 лет. Далее  Майер  издает брошюру «Органическое движение в его связи с обменом вещества», где подробно анализирует всевозможные формы превращения энергии.  Эта работу Майера можно по праву считать основополагающей в разработке закона сохранения и превращения энергии.

Идеи Майера его современниками не были поняты и приняты; это обстоятельство, а также травля его в связи с оспариванием приоритета в открытии закона сохранения энергии привели к тому, что 1850 г. им  была предпринята попытка к суициду. К счастью, выбросившись из окна, он остался жив, но поломал ноги и остался хромым.

Позднее Джеймс Прескотт  Джоуль экспериментально подтвердил правильность выводов Майера о том, что теплота является формой энергии, а также эквивалентность превращения механической работы в теплоту.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц в 1847 году подвел математический аппарат под фундамент закона сохранения энергии, показав его всеобщность.

Q = ?U + A

Q – количество теплоты, полученной системой,

?U – изменение внутренней энергии системы,

А – работа, совершенная системой.

Данный закон утверждает, что невозможно построить вечный двигатель первого рода. Трение мешает!

Назад  Вперед

Источник: aret.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.