Размышления о движущей силе огня
«Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» — научный трактат, написанный французским военным инженером Сади Карно . [1] [2] [3] [4] [5] Опубликованная в 1824 году на французском языке под названием « Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les cars propres à développer cette puissance» , короткая книга (118 страниц в оригинале) была направлена на развитие рациональной теории тепловых двигателей . В то время тепловые двигатели приобрели большое технологическое и экономическое значение, но с точки зрения физики о них было известно очень мало .
Карно» «Размышления в настоящее время широко считаются ключевым документом в развитии современной термодинамики , а самого Карно (который при жизни больше ничего не публиковал) часто называют «отцом термодинамики». В книге введены такие понятия, как термодинамическая эффективность , обратимые процессы , термодинамический цикл и теорема Карно .
Обзор [ править ]
Книга считается основополагающей работой термодинамики . [2] : viii Он содержит предварительный план второго закона термодинамики . Карно заявил, что движущая сила возникает из-за падения теплоты ( chute de Calorique ) от горячего тела к холодному, что он провел по аналогии с работой, совершаемой водяным колесом из-за водопада ( chute d'eau ). [6]
Несмотря на то, что калорическая теория тепла была неверной, работа Карно объединила три идеи, которые остаются актуальными и были использованы его последователями для разработки концепции энтропии:
- «Падение тепла» от высокой температуры к более низкой – вот откуда происходит работа.
- Анализ цикла, а не открытой системы, является правильным способом анализа теплового двигателя.
- Понятие обратимого процесса.
Подобно тому, как « Размышления» были предшественником второго закона, статья английского физика Джеймса Джоуля 1843 года «Механический эквивалент тепла» была предшественником первого закона термодинамики . В своем эссе Карно также получил результат, который позже стал известен как соотношение Клаузиуса-Клапейрона . [7]
Влияние [ править ]
При жизни Карно эссе Карно уделялось очень мало внимания. Карно больше ничего не опубликовал и умер в 1832 году в возрасте 36 лет. Однако в 1834 году французский горный инженер Эмиль Клапейрон опубликовал « Мемуары о движущей силе тепла» , в которых графически представил анализ Карно. [4]
Немецкий физик Рудольф Клаузиус узнал о работе Карно из мемуаров Клапейрона. Клаузиус скорректировал теорию Карно, заменив сохранение теплоты эквивалентом работы и тепла (т. е. сохранением энергии). Клаузиус также облек второй закон термодинамики в математическую форму, определив понятие энтропии . Клаузиуса Эта работа появилась в 1850 году в «Механической теории тепла» . [8]
Другой весьма влиятельный комментарий к эссе Карно был опубликован в 1849 году Уильямом Томсоном (будущим лордом Кельвином ) в статье под названием « Отчет о теории Карно о движущей силе тепла». В этой статье Кельвин сказал о выводе Карно того, что позже будет названо «уравнением Клаузиуса-Клапейрона», что «нет ничего более примечательного во всей естественной философии, чем установление общих законов посредством такого процесса рассуждений». [9]
Из-за соответствующих комментариев к эссе Карно в современных учебниках по термодинамике обычно вводятся «утверждение Клаузиуса» и «утверждение Кельвина» второго закона термодинамики. Эти утверждения кажутся разными, но их логически эквивалентность можно показать с помощью аргумента, основанного на цикле Карно.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Карно, Сади (1824). Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (на французском языке). Париж: Бакалавр.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Карно, Сади (1890). Терстон, Генри (ред.). Размышления о движущей силе тепла . Перевод Терстона, Генри . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. ОЛ 14037447М . ( полный текст изд. 1897 г. ) ( Полный текст издания 1897 г. в Wikisource)
) - ^ Карно, Сади (1899). «Размышления о движущей силе тепла и о двигателях, пригодных для развития этой силы» . В Мэги, Уильям Фрэнсис (ред.). Второй закон термодинамики: мемуары Карно, Клаузиуса и Томсона . Перевод Мэги, Уильям Фрэнсис . Харпер и братья. ОЛ 7072574М .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Карно, Сади ; Клапейрон, Э .; Клаузиус, Р. (1960). Мендоса, Эрик (ред.). Размышления о движущей силе огня – и другие статьи о втором законе термодинамики . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 978-0-486-44641-7 .
- ^ Карно, Сади ; Фокс, Роберт (1986), Размышления о движущей силе огня: критическое издание с сохранившимися научными рукописями , Manchester University Press; Лилиан Барбер Пресс, Нью-Йорк, ISBN 978-0-936508-16-0
- ^ Ла Мер, Виктор К. (январь 1954 г.). «Некоторые современные неверные интерпретации мемуаров и цикла Н. Л. Сади Карно» . Американский журнал физики . 22 (1): 20–27. Бибкод : 1954AmJPh..22...20L . дои : 10.1119/1.1933600 . ISSN 0002-9505 .
- ^ Фейнман, Ричард (1963). «Иллюстрации термодинамики» . Фейнмановские лекции по физике . Калифорнийский технологический институт . Проверено 13 декабря 2023 г.
Это соотношение было выведено Карно, но оно называется уравнением Клаузиуса-Клапейрона.
- ^ Рудольф Клаузиус (1867). Механическая теория тепла - с ее приложениями к паровому двигателю и физическим свойствам тел . Лондон: Джон ван Вурст, Патерностер Роу, 1. MDCCCLXVII.
- ^ Томсон, Уильям (1849). «Отчет о теории Карно о движущей силе тепла; с численными результатами, полученными на основе экспериментов Рено с паром». Труды Эдинбургского королевского общества . 16 (5): 541–574. дои : 10.1017/S0080456800022481 .
Внешние ссылки [ править ]
- Размышления о движущей силе огня (1824 г.), проанализированные на BibNum (нажмите «À télécharger», чтобы просмотреть анализ на английском языке)
- Костич, М (2011). «Возвращение ко второму закону деградации энергии и генерации энтропии: от гениальных рассуждений Сади Карно к целостному обобщению». Конференция АИП. Проц . Материалы конференции AIP. 1411 (1): 327–350. Бибкод : 2011AIPC.1411..327K . CiteSeerX 10.1.1.405.1945 . дои : 10.1063/1.3665247 . Американский институт физики, 2011. ISBN 978-0-7354-0985-9 . Аннотация: [1] . Полная статья (24 страницы [2] ), также по адресу [3] .