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. Эту 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=ΔU+A

Q – количество теплоты, полученной системой,

ΔU – изменение внутренней энергии системы,

А – работа, совершенная системой.

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

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.


Ваш комментарий на модерации.