ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ДАННЫЕ ТОМСОНОМ И КЛАУЗИУСОМ
На этом теперь Томсон, наоборот, основал свое определение температуры. Джоуль в своем письме от 9 декабря 1848 г отметил, что абсолютную температуру можно положить равной просто произведению температурной функции С на механический эквивалент единицы тепла и что, следовательно, указанную выше постоянную K можно принять равной единице. Томсон же обратил внимание на то обстоятельство, что температурная функция С, будучи одинаковой для всех тел природы, особенно пригодна для того, чтобы служить мерилом температуры, и, назвав величину, обратную функции С, функцией Карно, он предложил определить абсолютную температуру как частное от деления механического эквивалента единицы теплоты на функцию Карно. Согласно этому определению абсолютную температуру можно также рассматривать как температуру, для которой, при бесконечно малом круговом процессе, отношение бесконечно малого повышения температуры к абсолютной температуре можно принять просто равным отношению количества тепла, превращенного в работу, ко всему количеству тепла, перешедшему с теплого тела на холодное. Весьма многочисленные и очень тщательные исследования тепловых действий в газообразных телах показали, что вычисленные на основе указанных определений величины абсолютной температуры настолько близко совпадают с показаниями воздушного термометра, насколько этого только можно ожидать, принимая во внимание отступление воздуха от природы идеального газа. Томсоновский косвенный метод определения температуры был в большей или меньшей степени признан всеми специалистами в области аналитической теории теплоты. Клаузиус сперва выводит наиболее общее выражение второго начала теории теплоты в форме
где представляет собою неизвестную еще функцию температуры. Затем он показывает, что эта температурная функция равна произведению абсолютной температуры Т на некоторую постоянную величину. Наконец, он принимает просто равной Т, так как при относительности понятия температуры постоянный множитель, как показывают формулы, может быть взят совершенно произвольным. Таким же образом поступает в своих «Grundzügen der mechanischen Wärmetheorie («Основы механической теории теплоты») Цейнер, который вводит в качестве интегрирующего делителя для dQ функцию S, отличающуюся от функции С Карно только постоянным множителем, и гипотетически приравнивает ее к абсолютной температуре с тем, чтобы с помощью дальнейших выводов проверить правильность этой гипотезы. Наконец, и Гельмгольц — в своих новейших работах о механических следствиях, вытекающих из второго начала, исследовал условия, при которых кинетическая энергия молекулы может обладать существенными свойствами температуры. Он определяет температуру как функцию, которая: 1) является интегрирующим знаменателем в дифференциальном уравнении dQ=0; 2) имеет одинаковую величину для двух тел, если между ними не происходит теплового обмена, и 3) удовлетворяет условию, что два тела, находящиеся в тепловом равновесии с третьим телом, находятся в таком же равновесии и между собою. Если в какой-либо системе точек имеются только две различные группы движений, стационарные, с бесконечно малыми изменениями скоростей, и циклические, в которых координаты отдельных точек изменяются лишь незначительно, то при известных условиях, действительно, можно полученную или отданную теплоту рассматривать как работу dQ, переданную циклическим движениям или отнятую от них. А именно, если в системе происходит только одно циклическое движение (моноклическая система) или же если все циклические движения зависят помимо положения точек еще только от какой-нибудь единственной функции, например от какой-либо скорости (связанные полициклические или общие моноциклические системы), то кинетическая энергия системы является одним из интегрирующих знаменателей дифференциального уравнения dQ=0. Если при этом между двумя или многими моноциклическими системами физически нельзя установить обмена кинетической энергией иначе, как, соединив их в новую моноциклическую систему, то равенство упомянутого интегрирующего знаменателя решает вопрос о том, происходит ли при таком соединении (Koppelung) обмен кинетической энергией и удовлетворяются ли таким образом второе и третье из указанных выше условий. Итак, теплоту тела можно рассматривать как энергию циклических движений моноциклической системы, а температура является кинетической энергией этих движений. Все эти исследования о чисто-механическом значении тепловых понятий, приведенные нами здесь в интересах связности изложения, относятся собственно не только по времени, но и по своему характеру к следующему периоду. Упоминание о них в настоящем месте важно для нас в том отношении, что именно они особенно ясно показывают тот путь, по которому направилось развитие науки, и те цели, к которым она должна была привести, а именно — к дальнейшему проникновению в сущность материи. Когда установилось представление о теплоте, как только о некотором роде движения, и именно — молекулярного движения, то при дальнейших исследованиях в области теплоты должно было становиться все более ясным, что в этой области можно будет придти к совершенно надежным общим выводам лишь после того, как будут выработаны более ясные представления о строении того, что движется, о строении материи. Многочисленные различные и противоречащие друг другу воззрения, многочисленные споры о началах теории теплоты, противоположные мнения о надежности выводов, даже самое разнообразие предложенных доказательств — все это показывало, что открытие механического эквивалента теплоты и возникновение новых воззрений на сущность теплоты привели не к завершению нового учения, а лишь к началу его. После этого предубежденность физиков против фундаментальных исследований о сущности материи начала постепенно исчезать, и новый пересмотр, по крайней мере, этих понятий, становился все более неизбежным. Представляет ли собою теплота чисто поступательное движение молекул или же она предполагает также и их вращение? Чем отличаются друг от друга тепловые движения в газах, жидкостях и твердых телах, в какой мере они тормозятся молекулярными силами и насколько глубоко влияет на них внутренняя работа в веществах? Являются ли молекулярные силы только притягательными и достаточно ли живой силы теплового движения для объяснения упругости и т. п., или же теперь, когда уже нельзя приписывать теплороду отталкивательной силы, последнюю следует перенести на весомую материю? Нельзя ли даже совершенно исключить элементарные молекулярные силы и объяснить все явления природы движениями мельчайших частиц материи? Все эти вопросы требовали своего разрешения и побуждали даже физиков-экспериментаторов вернуться к умозрениям о сущности материи. Что последние осознали эту потребность и изъявили готовность пойти навстречу, становилось все более ясным по мере приближения к концу 60-х годов. Но так как не было никаких сомнений в том, что в твердых телах молекулярные силы должны проявляться наиболее сильно, а в газах наиболее слабо, то по началу отвлеклись от исследования твердых и жидких тел и разработали только механическую теорию газов. Сознательное начало такой систематической разработки было положено Клаузиусом в 1857 г. в его труде «Über die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen» («О роде движения, которое мы называем теплотой»). Эта работа вводит нас вполне определенно в последнюю фазу теории теплоты и одновременно в новейший период физики, с нее мы и начнем наше положение в следующем отделе.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ДАННЫЕ ТОМСОНОМ И КЛАУЗИУСОМ» з дисципліни «Історія фізики»
