|
В. М. Бродянскій
Останні два століття (XVII і VIII ст.) Періоду історії ppm характерні тим, що багато хто навіть досить серйозні вчені вірили в те, що вічний двигун можна створити. Навіть постійні невдачі численних винахідників не могли похитнути їх віру в ppm незважаючи на праці Стевина, Галілея, Геріке, Торрічеллі, Паскаля, Бойля, Ньютона і Лейбніца, які впевнено заперечували можливість його створення.
Теоретики іноді виявлялися навіть позаду деяких практиків, яких власний досвід приводив до думки про безперспективність роботи над ppm.
Підсумовуючи ситуацію, що склалася, механік Я. Леупольд в творі «Театр машин» ( «Theatrum machinarum»), що вийшов в 1724 р, написав, що завжди на практиці замість perpetuum mobile виходить perpetuum stabile (вічне рівновагу, нерухомість).
Цей цікавий феномен можна пояснити просто тим, що вчені «меншого калібру» були далекі від ідей своїх великих сучасників і попередників і не розуміли їх. Головна причина перебувала глибше. Справа була в тому, що положення про неможливість ppm, яке висловлювали провідні фізики і філософи, які не підкріплювалося ніяким загальним фізичним законом, який діяв в будь-якій області. Користуючись приватними законами - моментів сил або рівноваги тіл на похилій площині, можна було показати непрацездатність конкретного механічного ppm. Закони гідравліки теж дозволяли довести, що такий-то певний гідравлічний двигун діяти не буде.
Однак прихильники ppm завжди могли заперечити: «А я зроблю інший, який буде!» Усі минулі невдачі за рідкісними винятками (Леонардо, Стевін) пов'язувалися не з принциповою неможливістю ppm, доказів якої не було, а тільки з приватними помилками або недоробками, які в надалі, здавалося, можна усунути. Справа мало змінювалося від того, що багато великих розумів від Декарта до Ломоносова поступово готували фундамент загального закону природи, взагалі забороняє ppm. А поки завжди залишалася надія «просочитися» в щілину між приватними законами, знайти такі явища і конструкції, де вони не діють.
Тільки єдиний закон, що поширюється на всі явища природи, міг створити суцільний науковий фронт, непроникний для будь-якого ppm-1. Таким законом став в XIX в. закон збереження енергії. Коли він утвердився, «доенергетіческая» фізика скінчилася і з неї прийшов конец1 вічного двигуна першого роду.
Становлення закону збереження енергії і самого поняття «енергія» проходило довго і з працею. Боротьба (саме боротьба, і дуже важка) -за затвердження цього закону проходила за різними напрямками, але з неодмінною участю вічного двигуна.
В історії іноді спостерігаються парадоксальні ситуації, коли щось неіснуюче (і навіть що не може існувати в принципі) робить істотний вплив на досить реальні події. Цікавий приклад такого впливу - вічний двигун. М. Планк писав «... пошуки perpetuum mobile мали для фізики настільки ж важливе значення, яке мали для хімії спроби штучного отримання золота, хоча в обох випадках наука скористалася не позитивний, а негативними результатами відповідних дослідів»
Формування уявлення про загальний закон збереження, керуючому усіма формами руху матерії, почалося дуже давно. Вже в античних авторів можна знайти думка про незнищенність не тільки матерії, але і її руху. Римлянин Тит Лукрецій Кар (95-55 рр. До н. Е.) В знаменитій поемі «Про природу речей» писав:
«З нічого не народжуються речі, Також не можуть вони, народившись,
в ніщо звернутися ».
І далі про рух найдрібніших частинок матерії:
«Матерії щільні тільця
У вічному рухи знаходяться,
Непереможні роками. Так і інші речі полум'я дають, розігрівшись
рухом. стає м'яким
Навіть і кулька свинцевий, коли його довго катають ».
З цих рядків видно, що древні розуміли (звичайно, в загальних рисах), як механічний рух переходить в тепловий рух частинок тіла.
Ідея про деяку постійній силі, що передається від одного тіла до іншого, збереглася і в середні віки. У своєрідній формі її відбив, наприклад, середньовічний філософ Жан Бурідан1 (1300-1358 рр.). Він назвав таку силу impetus (натиск, натиск) і висловив її перехід від одного тіла до іншого так: «У той час, як рушійний рухає рухоме, воно відображає в ньому якусь силу (impetus), здатну рухати це рухоме в тому ж напрямку. .., байдуже, чи буде це вгору, вниз, убік або по колу ». Незважаючи на деяку «науковий» ваговитість цієї фрази, її в принципі правильний сенс зрозумілий.
Про поглядах Леонардо да Вінчі на збереження руху ми вже згадували раніше. Далі, починаючи з XVI ст., Ідея про збереження руху (обмежена, природно, тільки механічним рухом) і неможливості його виникнення з нічого (т. Е. Неможливість ppm-1) поступово розвивалася і зміцнювалася в свідомості провідних фізиків. Надамо слово їм самим.
Д. Кардано (1501-1576 рр.): «Не можна влаштувати годинник, які заводилися б самі собою і самі піднімали гирі, рушійні механізм».
Г. Галілей (1564-1642 рр.): «Машини не створюють силу; вони тільки її перетворюють. Хто сподівається на інше, той нічого не розуміє в механіці ».
Р. Декарт (1596-1650гг.): «Я приймаю, що в усій створеної матерії є відоме кількість руху, яке ніколи не збільшується, не зменшується, і, таким чином, якщо одне тіло приводить в рух інше, то втрачає стільки свого руху , скільки його повідомляє ».
«Мені довелося бачити багато квадратур кола, вічних двигунів і різних інших уявних доказів, які виявилися помилковими».
X. Гюйгенс (1629-1695гг.): «І якби винахідники нових машин, марно намагаються побудувати вічний двигун, користувалися цією моєю гіпотезою (про неможливість системи тіл змінити положення свого центру тяжіння без зовнішніх сил. В. Б.), То вони легко б самі усвідомили свою помилку і зрозуміли б, що такий двигун не можна побудувати механічними засобами ».
І. Бернуллі (1667-1748 рр.): «Нікчемний частина позитивної причини не може зникнути, не роблячи взамін такої дії, за допомогою якого ця втрата може бути відновлена. Таким чином, нічого з сил не зникає, хоча б по видимості таке зникнення і мало місце ».
Г. Лейбніц (1646-1716 рр.): «Принцип рівності причини і слідства, т. Е. Принцип виключеного вічного двигуна - основа мого обчислення живої сили. Згідно з цим принципом жива сила зберігає свою незмінну тотожність.
Протягом цих дій (підняття вантажу на певну висоту, стиснення пружини для повідомлення певної швидкості) не відбувається ні найменшої прибутку, ні найменшої убутку живої сили. Звичайно, частина живої сили (цією частиною ніколи не можна нехтувати) поглинається невідчутними частками самого тіла або інших тіл.
Думка, яку я тут захищаю, не ґрунтується, звичайно, на дослідах по ударах тіл, але на принципах, які повідомляють сенс самим дослідам. Ці принципи дозволяють висловлювати судження про випадки, ще не перевірених експериментом. Єдине джерело цих принципів є рівність причини і наслідки ».
М. В. Ломоносов (1711 -1765 рр.): «Усі зміни, в натурі трапляються, такого суть стану, що скільки чого в одного тіла відніметься, стільки додати до іншого, так коли де убуде трохи матерії, то збільшиться в іншому місці . Цей загальний природний закон простирається й у самі правила руху, бо тіло, рушійне своєю силою інше, стільки ж її від себе втрачає, скільки повідомляє іншому, яке від нього рух отримує ».
Дві останні цитати показують, що у Лейбніца і особливо у Ломоносова уявлення про закони збереження набувають найбільш узагальнений характер.
Важливо ще відзначити, що вже у Лейбніца принцип збереження виходить за межі простого механічного руху тіл; він говорить і про «поглинання сили невідчутними частками тіла», т. е. про теплової формі руху. У Ломоносова ця думка була розвинена ще далі ( «Міркування про природу тепла і холоду» - 1744 г.).
Ломоносов був противником панувала в той час теорії теплорода - якоїсь «невагомою матерії», додавання якої в тіло повідомляло йому тепло. Він дотримувався думки, що теплота є результат руху «нечутливих частинок» (т. Е., Кажучи сучасною мовою, молекул). З цього безпосередньо випливало, що формулювання про збереження руху поширюється і на тепловий рух. Закон збереження енергії не міг утвердитися, поки теорія теплорода була відкинута; поки він існував, неможливо було пояснити перехід механічної роботи в тепло; ідея цього переходу була зрозумілою і Лейбніца, і Ломоносову.
Цікаво, що Ломоносовський кінетичну теорію тепла відкинули саме з цієї причини навіть в першій половині XIX ст.
У солідному німецькому фізичному словнику Геллера згадувалося про теорію тепла Ломоносова, але вона критикувалася нема за її справжні недоліки (Ломоносов враховував тільки обертальний рух молекул), а за її головне достоїнство - за те, що вона спростовувала теорію «теплорода».
Роботи Лейбніца і Ломоносова завершують перший період розвитку вчення про закон збереження енергії - його ідейну підготовку. Протягом цього періоду сформувалося в основі правильне уявлення про «збереження сили» і перехід її від одного тіла до іншого і з механічної форми в теплову. Потрібно було зробити наступний, вирішальний крок: знайти кількісні зв'язки між формами руху, виміряти їх і поширити на всі відомі його форми. Але це вимагало не тільки постановки відповідних експериментів і правильного осмислення їх результатів, а й в першу чергу повалення теорії теплорода, що стала гальмом подальшого руху науки.
Вирішити це завдання вдалося тільки в XIX ст .; першими були С. Карно, Р. Майєр і Д. Джоуль. Саме їх роботи визначили остаточне встановлення закону збереження енергії.
Важливу роль зіграло уточнення і розмежування вченими-механіками двох основоположних понять - сила і робота.
Термін «робота» вперше був введений французьким вченим-механіком Ж. Понселе в 1826 р ( «Курс механіки в додатку до машин»), чому передувало встановлення цього поняття (правда, під іншими назвами - «сила», «дія», « момент дії »,« механічний ефект ») як заходи продуктивності машин. Їм вже широко користувалися в другій половині XVIII ст. Наприклад, в курсі механіки Котельникова (1774 г.) дано чітке визначення величини «дії», згодом названого роботою: «Дія махини або діюча допомогою ея сили одно тягаря, помноженої на пройдений нею шлях».
Ще більш загальне уявлення про роботу (коли напрям сили не збігається з напрямком руху) міститься в книзі французького інженера, вченого і політичного діяча Великої французької революції Лазара Карно. У творі «Досвід про машини взагалі» (т. Е. В курсі прикладної механіки), що вийшов в 1783р., Він показав, що значення моменту дії (т. Е. Роботи) визначається добутком сили на шлях і на косинус кута між ними.
Після того як термін «робота» остаточно встановився (у XIX ст.), Зникла і подвійність поняття «сила». Тепер під силою розумілося тільки вплив, що викликає рух тіла в певному напрямку.
Так чи інакше, в механіці «закон збереження сили» (а потім роботи) не піддавався сумніву серед серйозних вчених вже в другій половині XVIII ст. Паризька Академія наук в 1775 р прийняла офіційну постанову про те, що вона «не розглядатиме ніякої машини, що дає вічний рух».
У літературі зазвичай це рішення цитується дуже коротко. Тим часом в частині, що стосується ppm2, містяться цікаві думки.
«...Созданіе вічного двигуна абсолютно неможливо: навіть якщо тертя і опір середовища не зменшують тривалості впливу рушійної сили, вона не може зробити рівного їй ефекту. Причина цього полягає в наступному: якщо ми хочемо, щоб ефект, вироблений силою кінцевої величини, діяв нескінченний час, необхідно, щоб вироблений ефект був нескінченно малий.
Припустимо, що тіло, якому повідомили рух, при відсутності тертя і опору здатне зберегти цей рух постійно; але при цьому не йдеться про інші тілах. Це вічний рух можливо було б тільки в цих умовах (які, втім, не можуть існувати в природі); воно було б абсолютно марно по відношенню до інших об'єктів, пропонованих зазвичай творцями вічного руху .. »Тут (правда, стосовно тільки до механічного руху) закон збереження« сили »і що випливає з нього неможливість вічного двигуна першого роду виражені абсолютно чітко. І далі:
«... Такий спосіб дослідження, безсумнівно, дорого обходиться; він уже зруйнував багато сімей. Часті випадки, коли механік, який міг би зайняти гідне місце, витрачав на це свою славу, час і талант. Такі принципи, на яких грунтується рішення Академії: постановляючи, що вона більше не буде займатися цими питаннями, Академія заявляє про свою думку про їх марності, для відома тих, хто буде ними займатися. Часто говорять, що, займаючись химерними проблемами, люди відкривали корисні істини. Така точка зору була б обгрунтована в ті часи, коли метод пошуку центи був істини у всіх областях. В даний час, коли він відомий, найбільш вірний спосіб пошуку істини - шукати її ».
Ця частина рішення звучить і тепер цілком сучасно. Тут вказано не тільки на марність занять химерними проектами та згубність їх для самих винахідників. Звернуто увагу на необхідність застосовувати, кажучи сучасною мовою, правильну методологію наукового пошуку. Нинішнім вченим винахідникам ppm непогано було б вдуматися в розумні слова, сказані французькими академіками більше 200 років тому.
При всій важливості і далекоглядності рішення Паризької Академії в ньому не згадувалося про інші форми руху і особливо про теплову; питання про їх зв'язок з механічним рухом залишався відкритим. Відповідно залишалася і «щілину» для ідеології, роздільною ppm. Блискучі прозріння Лейбніца і Ломоносова мали загальний, філософський характер. Розвиток техніки (парові машини та інші теплові двигуни, наприклад машина Стірлінга вимагало осмислення процесів перетворення тепла в роботу і роботи в тепло, точного їх кількісного аналізу.
Першим правильно поставив (і в основі вирішив) завдання визначення теплового еквівалента роботи французький військовий інженер Микола Леонар Саді Карно (1796-1832 рр.), Син Л. Карно. Він опублікував в 1824 р стала згодом знаменитої невелику книжку «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу». У ній С. Карно заклав основи не тільки теорії теплових машин, а й другого закону термодинаміки. Ми ще повернемося до праці Карно в наступному розділі, коли займемося ppm-2. Тут же нас цікавлять погляди Карно на ppm-1 і його внесок в «закон збереження сили», з якого вийшов закон збереження енергії - перший закон термодинаміки.
Про ppm С. Карно писав у своїй книзі: «Якби це було можливо, то стало б марно шукати рушійну силу в потоках води і повітря, у пальному матеріалі; ми мали б нескінченне джерело, з якого могли б нескінченно черпати ». І далі: «... можуть тут запитати: якщо доведена неможливість ppm для чисто механічних дій, то чи зберігається це при вживанні тепла чи електрики; але хіба можливо для явищ тепла чи електрики придумати якусь іншу причину, крім будь-якого руху тіл, і хіба ці рухи не повинні підкорятися законам механіки? ».
Що стосується «збереження сили» при взаємних перетвореннях тепла і роботи, то позиція С. Карно була чітко сформульована в його пізніших записах:
«Тепло - не що інше, як рушійна сила або, вірніше, рух, змінила свій вигляд; це рух частинок тел виникає всюди, де відбувається знищення рушійної сили. Зворотно: завжди при зникненні тепла виникає рушійна сила.
Таким чином, можна висловити загальне положення:, рушійна сила існує в природі в незмінній кількості; вона, власне, ніколи не створюється, ніколи не знищується; в дійсності вона змінює форму, т. е. викликає те один вид руху, то інший, але ніколи не зникає. За деякими уявленнями, які у мене склалися щодо теорії тепла, створення одиниці рушійної сили вимагає витрати 2,7 одиниці тепла ».
Якщо замінити у всьому тексті слова «рушійна сила» на «енергія», а в останній фразі - на «робота», го формулювання Карно цілком може бути поміщена в сучасний підручник фізики. Карно не тільки сформулював тут закон збереження енергії, але вперше дав числовий коефіцієнт для перерахунку тепла в роботу і навпаки. Це був якісний стрибок, перехід на новий рівень знань, значення якого не можна переоцінити. Далі ми побачимо, як важко ці істини входили в свідомість людей.
Наскільки правильно С. Карно підрахував тепловий еквівалент роботи? Ейрі Пуанкаре в 1892р. писав: «Чи можна ясніше і точніше висловити закон збереження енергії? Зауважимо також, що значення еквівалента, обчисленого Карно в 2,7 ккал на одиницю роботи, за яку він приймає тисячу кгм, відповідає 370 кгм / / ккал, що недалеко від істини (427 кгм) ... ».
Однак відкриття Карно залишилося невідомим його сучасникам; він не встиг його опублікувати. У 1832 р С. Карно помер, захворівши на холеру. Тільки в 1878 році його брат опублікував записки, в яких містився цитований уривок, разом з другим виданням книги «Про рушійну силу вогню».
Це відкриття Карно не вплинула на подальший розвиток вчення про збереження енергії; головні події, пов'язані з його встановленням, відбулися пізніше-в 40-е і 50-е роки XIX в. Проте пріоритет С. Карно не підлягає сумніву.
Однак як основоположник закону збереження енергії в історію увійшов (з повним правом на це) інша людина, по суті «йшов другим» - німецький лікар Роберт Майер (1814-1878 рр.). Він вперше опублікував свій розрахунок механічного еквівалента тепла в 1842 р (отримана ним цифра - 365 кгм / ккал - була трохи менш точна, ніж у Карно).
Р. Майер, як і багато інших першовідкривачі, прийняв на себе перші удари противників нового закону. Він розумів проблему енергетичних перетворень глибше і ширше, ніж його сучасники - фізики, зайняті тим же завданням.
Це було і добре, і погано. Добре тому, що (хоча і не відразу) дало можливість закону збереження енергії утвердитися в найбільш загальній формі. Погано тому, що роботи Майера в значній мірі саме з цієї причини довго «не доходили» до його сучасників і не були оцінені по достоїнству. Він прожив довше Карно, але доля його теж була трагічною.
Майер підійшов до закону збереження з дещо несподіваного для фізиків біологічної сторони: як і Дарвін, він отримав перший поштовх до своїх ідей з спостережень під час далекого морської подорожі.
Йому як судновому лікарю доводилося робити хірургічні операції; він звернув увагу на те, що у жителів острова Ява венозна кров виявилася набагато світліше, ніж у європейців. Майеру було відомо, що виділяється живим організмом тепло виходить в результаті окислення їжі киснем (першими це встановили ще А. Лавуазьє і П. Лаплас). Розмірковуючи про це, Майер абсолютно правильно прийшов до пояснення: в жаркому кліматі організм віддає, а отже, і виробляє менше тепла, ніж на півночі. Відповідно артеріальна кров, переходячи в венозну, повинна віддавати менше кисню (т. Е. Менше темніти).
Розвиваючи цю думку, Майєр зв'язав процес окислення їжі не тільки з виділенням тепла організмом, але і з роботою, яку він виробляє. Отже, і тепло, і робота виникають з одного і того ж джерела - їжі. Оскільки Майер, так само як і Лейбніц, виходив з принципу рівності причини і дії (causa aequat effectum), для нього було очевидно, що теплота і робота можуть взаємно перетворюватися. Більш того, їх кількості при цьому повинні знаходитися в цілком певному співвідношенні.
При одному і тому ж кількості окисленої їжі сума сил незмінна; скільки зменшиться роботи, стільки ж додасться теплоти (і навпаки). Залишалося тільки обчислити тепловий еквівалент роботи.
Наскільки далеко дивився Майер, видно з таких, наприклад, його рядків:
«Вивчати силу в її різних формах, дослідити умови її перетворення (метаморфоз) -такова єдине завдання фізики, бо породження сили або її знищення знаходиться поза сферою мислення і дії людини.
Можна довести a priori і у всіх випадках підтвердити досвідом, що різні сили можуть перетворюватися одна в іншу. Насправді існує тільки одна-єдина сила. Ця сила у вічній зміні циркулює як в мертвій, так і живу природу. Ніде не можна знайти жодного процесу, де не було б зміни сили з боку її форми ».
Якщо врахувати, що слово «сила» відповідає терміну «енергія», то ця цитата звучить, як написана сьогодні.
Ці думки Майера, які нам видаються цілком природними і незаперечними, в той час (1840-1842 рр.) Здавалися, як це пі дивно, не тільки jпарадоксальнимі, але і просто неписьменними. Не можна «Забувати, що в умах учених ще панувала теорія теплорода - уявлення про деяку невагомою рідини, яка виникала і не знищували, а .тільки переходила від одного тіла до іншого, а« падаючи », з більш високого температурного рівня на нижній, могла виробляти роботу як і вода, крутить колесо. Майер, проте, писав про теплорода вкрай нешанобливо.
«Висловимо велику істину: ніяких нематеріальних матерій не існує. Ми прекрасно усвідомлюємо, що ведемо боротьбу з вкоріненими і канонізованим найбільшими авторитетами гіпотезами, що ми хочемо разом з невагомими рідинами вигнати з вчення про природу все, що залишилося від богів Греції ... ».
Не менш крамольні «антітеплородние» думки С. Карно про еквівалентність тепла і роботи, записані в його щоденнику, тоді не були відомі; мало хто знав і про висловлювання Лейбніца і Ломоносова. Всі труднощі боротьби з вченими і невченими противниками припали на частку Майера.
Потрібно ще врахувати, що він відгукувався про дурниці в працях багатьох опонентів (в тому числі і своїх колег- лікарів) не без гумору, а це рідко прощають.
У 1841 р Майер направив першу роботу про ідею збереження сили в фізичний журнал «Annalen der Phy-sik». Однак редактор журналу Поггендорф відмовився її публікувати. У тому ж році Майєр написав нову статтю під назвою «Зауваження про сили неживої природи», яку вдалося опублікувати в іншому журналі-«Annalen der Chcmie und Pharmacie». У ній вже не тільки чітко ставилося питання про механічне еквіваленті тепла, але і наводилося його значення, обчислене за відомими в той час даними для теплоемкостей повітря при постійному тиску СР і постійному обсязі cv.
Оскільки повітря, розширюючись при постійному тиску, виробляє роботу, а нагріваючись при постійному обсязі, не виробляє її, різниця кількостей теплоти, витраченої на нагрів, еквівалентна виробленої роботі. Майер отримав цифру 365 кгм / ккал. Надалі в роботі «Органічне рух і обмін речовин» він уточнив це значення, визначивши його рівним 425 кгм / ккал (що близько до її істинного значення - 427 кгм / / ккал).
Майер писав, і про електричні, і про хімічні силах, поширюючи і на них закон збереження.
Заслуги Майера перед наукою так і не були оцінені його сучасниками. Спочатку викликали відсіч самі ідеї Майера, а потім, як це часто буває, оспорювався його пріоритет.
Ворожа атмосфера, яка оточувала Майера1, привела навіть до спроби самогубства (1850 г.) і душевного розладу; близько року (1852-1853 рр.) він провів у лікарні. Про його стан можна судити за словами: «Або весь мій спосіб мислення аномальний і непридатний, тоді мені підходяще місце в будинку божевільних. Або мене нагороджують презирством і насмішками за відкриття важливих істин ».
Тільки незадовго до смерті заслуги Майера були в якійсь мірі визнані; велику роль в цьому сигра-ли англійський фізик Дж.; Тіндаль і німецький - Г. Гельмгольц. Уже після смерті Р. Майера в 1892 р «в м Гейльбронна, де він народився, був споруджений пам'ятник, а в 1893 р було випущено зібрання його творів.
Оцінюючи внесок Р. Майера в науку, Ф. Енгельс писав в «Діалектика природи» про його революціонізуючу ролі: «Кількісне сталість руху було; висловлено вже Р. Декартом майже в тих же виразах ..., зате перетворення форм руху відкрито | 8в 1842 р і це, а не закон сталості, є як раз нове ».
Доля третього основоположника закону збереження енергії Д. Джоуля (1818-188У рр.) Не була настільки важкою, як у С. Карно і Р. Майера. На відміну від схильного до філософії і нешанобливого до авторитетів Майера він був практичним англійцем, міцно стояли на ногах, і навіть богобоязливим. Ідейною основою закону збереження живої сили (т. Е. Енергії) він вважав положення, що людина не може знищити те, що створено богом, і, навпаки, створити те, що бог не створив. Щодо початку дії цього закону Джоуль писав навіть так: «Прояви живої сили на пашей планеті такі ж, якими вони були з моменту створення світу, або, у всякому разі, з часу потопу».
Результати багаторічних робіт Джоуля були засновані на ретельно проведених експериментах, конкретні, і сперечатися з ним було трудно1. Джоуль працював над енергетичними перетвореннями з 1843 р - понад 30 років; за цей час він вивчив найрізноманітніші енергетичні перетворення. Він провів класичні досліди по точному визначенню теплового еквівалента роботи, обертаючи вантажами мішалку води в калориметр і вимірюючи підвищення її температури (ті самі «соті градуси»). Вже в 1843 році він слідом за Майєром чітко сформулював закон збереження для трьох видів «живих сил» (т. Е. Енергії) - механічних, теплових і магнітоелектричних.
Одночасно з російським фізиком Е. Ленцем (1804-1865 рр.) І незалежно від нього він сформулював закон, що встановлює залежність виділяється в провіднику теплоти від сили струму і напруги (закон Джоуля - Ленца). Джоуль провів дослідження по всьому ланцюгу перетворень електроенергії, починаючи від гальванічного елемента і закінчуючи роботою електромагнітних сил.
Заслуги Джоуля були увічнені присвоєнням його імені одиниці енергії - джоуль (Дж).
Після опублікування робіт Джоуля до середини XIX ст. закон збереження енергії (як тоді писали - «сили» або «руху») переміг остаточно; далі йшлося вже про розширення сфери його додатків, уточнення, встановлення однозначної термінології і, нарешті, ознайомленні з ним спочатку науковців і інженерів, а потім і всіх освічених людей. Доведення цієї роботи до кінця означало і кінець ppm-1.
Основний внесок в цю роботу зробили Г. Гельм-Гольц (1821 - 1894 рр.), У. Томсон-Кельвін (1824-1907гг.), У. Ренкін (1820-1872гг.) І Р.Клаузиус (1822 1888гг.) . Всі спроби спростувати або обмежити закон збереження енергії були приречені на невдачу. Однак для остаточного затвердження і поширення, перетворення його в загальноприйнятий фундаментальний закон було необхідно провести те саме встановлення точних понять і термінів, про який говорилося вище. Адже навіть слова «енергія» в первісної формулюванні закону не було.
|