Зарождение термодинамики

Во второй половине 18 столетия теория флуидов (“невесомых”) одержала победу над механической теорией теплоты. Однако, к концу столетия ситуация обострилась и вступила в решающую фазу. По мнению сторонников теплорода, теплород содержится в газе, как сок в апельсине. При сжатии газа из него выделяется теплород, что проявляется в форме нагрева. Еще в 1829 году Био, автор самого авторитетного и популярного учебника по физике, писал, что причина возникновения теплоты при трении все еще неизвестна.

Принцип Карно. Совершенствование паровой машины вызвало к жизни много исследований. Сади Карно(1796-1832), сын Лазаря Карно, французского революционного генерала и специалиста по аналитической механике был военным инженером. В 1824 г. он опубликовал сочинение “Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развить эту силу”, где, исходя из невозможности создания вечного двигателя, впервые показал, что полезную работу можно получить лишь в том случае, когда тепло переходит от нагретого тела к более холодному (второе начало термодинамики).

Природа рабочего тела роли не играет, а существенна лишь разность температур. Работа написана ясно и изящно, но внимание на нее обратили лишь после того, как в 1934 г. Клапейрон придал ей доступную математическую форму. С.Карно пришел к пониманию механического эквивалента теплоты. Внимание к механическому пониманию теплоты было привлечено в среде неакадемических ученых, не обремененных грузом традиций и авторитетом учителей. Это 30-летний военный инженер Сади Карно, 28-летний Роберт Майер (1814-1878), владелец пивоваренного завода 25-летний Джемс Джоуль (1818-1889) и др.

В 1841 г. Майер написал первую работу, которую редактор немецкого журнала “Аnnalen der Physik” Поггендорф отказался печатать, за что его впоследствии “подкалывали”. Но статье это пошло на пользу, она была улучшена автором. По Майеру, все движения и изменения в мире порождаются "разностями" (перепадами, - А.Р.), вызывающими силы, стремящиеся уничтожить эти разности.

В то время энергию нередко называли силой. Майер же всю жизнь занимался проблемой теплоты, доведя себя до психического истощения. Механический эквивалент теплоты он проницательно выводит из данных по удельной теплоемкости газов при постоянном давлении и постоянном объеме (метод Майера). Он нашел, что 1 ккал=365 кгм. Точная цифра составляет 437 (Джоуль). Не зная о работе Майера, Герман Гельмгольц (1821-1894) опубликовал свою знаменитую работу “О содержании понятия “сила”. Ее Поггендорф тоже отказался публиковать. Как и Майер, он основывался на неуничтожимости энергии. Вся физика 19 в. основывается на двух различных сущностях - материи и энергии. Различие их в том, что энергия невесома (декартов дуализм и продолжение линии “невесомых”).