> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Среди всех до сего времени открытых законов природы центральное

Среди всех до сего времени открытых законов природы центральное

Среди всех до этого времени открытых законов природы центральное, господствующее положение занимаетъ закон сохранения энергии (ср. XXX, 29),

Так как из всех естественных наук механика (с астрономией)является наиболее древней и в своем развитии вначале далеко опередила другия науки, то и закон сохранения энергии ранее всего был подмеченъ и признан именно в механике. За-, чатки его восходят до Аристотеля (смотрите), более определенное понимание его видно у Галилея (смотрите), но вполне ясно формулировал его для области механики Иоганн Бернулли (смотрите) въ 1717 году. С тех пор этот законъ известен в механике под названиемъ уравнения живых сил. Он формулируется так: „сумма работы всехъ сил, действующих на систему тел, равна приращению живой силы этой, системы“.

При этом под работою разумеется произведение составляющей силы Х{ на перемещение бх{ въ направлении этой силы, а под „живою силою“—половина произведения массы mk на квадрат соответственной составляющей скорости в{. Уравнение живых сил сокращенно можно написать: . j

=. ()

Здесь символом <5 обозначено малое приращение стоящей после него величины, а символом 2 суммирование на все массы (по к) и на все координаты (по г).

Это уравнение есть прямое следствие дифференциальных уравнений движения, то есть, в сущности второго основного закона Ньютона (смотрите). В томъ же году Иоганн Бернулли впервые употребляет слово „энергия“ в смысле возможной работы. Но это слово, к сожалению, еще долго не могло приобрести права гражданства, и долго слову „сила“ придавали два совсем различных значения: одно —в смысле ускоряющей или статической силы по Ньютону, другое—в смысле энергии или даже мощности. Это, конечно, не могло не вызывать частых недоразумений и, вероятно, значительно затормозило общее признание закона сохранения энергии.

Вышеупомянутый вывод уравнения живых сил можно назвать теоретическим. Но закон сохранения энергии в механике имеет и другой фундамент, непосредственно основанный на опыте. Это—невозможность построить perpetuum mobile (смотрите), то есть, такую машину, которая, будучи раз пущена въ ход, продолжала бы неограниченно долго двигаться, отдавая работу, то есть, преодолевая некоторые сопротивления, хотя бы, например, только сопротивление воздуха и трения отдельных частей машины между собою. Безчисленное множество изобретателей с древних времен ломали себе голову надъ этой задачей и проделали очень боль-, шое число разнообразных опытов, но всегда безуспешно. Из этого ученые заключили, что положительное решение этой задачи вообще невозможно. Парижская Академия Наук уже въ ХВИП столетии объявила, что не станет рассматривать никаких проектов perpetuum mobile. Так, компетентные люди были уверены в том, что работу нельзя получить из ничего.

Однако, распространение закона сохранения энергии на другие отделы физики, а твм более на все естествознание шло лишь очень медленно и лишь скачками. От известного письма

I. Бернулли до решающого и обобщающого мемуара Гельмгольтца прош

ло 130 лет. Вполне определенные указания на всеобщее значение закона сохранения энергии встречаются въ сочинениях Ломоносова (смотрите XXVII, 363) и его несомненно следует считать предшественником, как Лавуазье (смотрите), так и Джоуля и Майера.

Гениальный Сади Карно (смотрите) в самом начале двадцатых годов прошлого столетия распространил положение о невозможности perpetuum mobile (первого вида) и на такие процессы, в которых участвуют тепловия явления, и на этом расширенном допущении обосновал доказательство своей знаменитой теоремы о равенстве экономических коэффициентов всех идеальных обратимых машин, работающих между одинаковыми температурами. Но только гораздо позднее в посмертныхъ бумагах Карно было найдено и правильное развитие представлений о превращении теплоты в работу и обратно.

В историческом ходе науки открытие общого принципа сохранения энергии было почти одновременно сделано тремя гениальными молодыми исследователями: 1) в 1842 году врачъ Юлиус Роберт Майер (смотрите), живший в маленьком немецком городке Гейльбронне, опубликовал небольшую статью под заглавием „Bemerkungen iiber die Xrafte der unbelebten Natur“. В этой работе заключается первое сознательное обобщение закона сохранения энергии на всю неорганическую природу, причем, однако, Р. Майеръ всюду вместо слова энергия употребляет слово Kraft (сила). Здесь жф Майер впервые устанавливает пре-вратимость теплоты в работу и даже приблизительно вычисляет значение механического эквивалента калории.Онъ тряс воду в неполной закупоренной бутылке и после продолжительной тряски заметил, что вода нагрелась на целый градус. Далее он рассуждал приблизительно так: единица массы воздуха при нагревании на 1° при постоянном объёме (т. е.( без расширения) требует Св калорий, а при постоянном давлении (то есть, съ расширением)—Ср калорий. Так какъ в обоих случаях нагреваете происходит на 1°, то излишек теплотыво втором случае Ср—Св тратится на работу против внешнего давления. Работа же эта выражается так назы-

РоВоваемою газовою постоянною В, --

273

в уравнении теплового равновесия идеальных газов р в — ВТ.