История энергетики
Слово энергия происходит от греческого ἐνέργεια ( энергия ), которое появляется впервые. [ когда? ] IV века до н.э. в работах Аристотеля (ОУП V, 240, 1991) (включая Физику , Метафизику , Никомахову этику [1] и Де Анима ). [2]
Возникла современная концепция энергетики. [ когда? ] из идеи vis viva (жизненной силы), которую Лейбниц определил как произведение массы объекта на квадрат его скорости, [ нужна полная цитата ] он считал, что общая vis viva сохраняется. Чтобы объяснить замедление из-за трения, Лейбниц утверждал, что тепло состоит из хаотического движения составных частей материи — точка зрения, описанная Бэконом в «Новом органоне» для иллюстрации индуктивных рассуждений и разделяемая Исааком Ньютоном , хотя на это потребовалось бы более столетия. пока это не стало общепринятым.
Эмили маркиза дю Шатле в своей книге «Institutions de Physique » («Уроки физики»), опубликованной в 1740 году, объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Гравесанда, чтобы показать, что «количество движения» движущегося объекта пропорционально его массе. и квадрат ее скорости (а не самой скорости, как учил Ньютон, — того, что позже было названо импульсом ).
В лекциях Королевскому обществу 1802 года Томас Янг был первым, кто использовал термин «энергия» в его современном смысле вместо «vis viva» . [3] В публикации этих лекций в 1807 году он писал:
Произведение массы тела на квадрат его скорости можно правильно назвать его энергией. [4]
Гюстав-Гаспар Кориолис описал « кинетическую энергию » в 1829 году в ее современном понимании, а в 1853 году Уильям Рэнкин ввёл термин « потенциальная энергия ».
В течение нескольких лет спорили, является ли энергия веществом (калорийностью ) или просто физической величиной. [ нужна полная цитата ]
Термодинамика [ править ]
Разработка паровых двигателей [ когда? ] требовали от инженеров разработки концепций и формул, которые позволили бы им описать механический и тепловой КПД своих систем. Инженеры, такие как Сади Карно , физики, такие как Джеймс Прескотт Джоуль , математики, такие как Эмиль Клапейрон и Герман фон Гельмгольц , и любители, такие как Юлиус Роберт фон Майер, - все внесли свой вклад в представление о том, что способность выполнять определенные задачи, называемые работой, каким-то образом связана с количеству энергии в системе. В 1850-х годах профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и его союзник в области инженерных наук Уильям Рэнкин начали заменять старый язык механики такими терминами, как действительная энергия , кинетическая энергия и потенциальная энергия . [5] Уильям Томсон ( лорд Кельвин ) объединил все эти законы в законы термодинамики , что способствовало быстрому развитию объяснений химических процессов с использованием концепции энергии Рудольфа Клаузиуса , Иосии Уилларда Гиббса и Вальтера Нернста . Это также привело к математической формулировке концепции энтропии Клаузиусом и к введению законов лучистой энергии Йожефом Стефаном .Рэнкин ввел термин «потенциальная энергия» . [5] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед аудиторией, что: [6]
Само название «энергия» , хотя впервые было использовано в его нынешнем смысле доктором Томасом Янгом примерно в начале этого столетия, практически вошло в обиход только после того, как доктрина , которая ее определяет,... была поднята из простой формулы математической динамики в положение теперь он придерживается принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.
В течение следующих тридцати лет или около того эта вновь развивающаяся наука носила разные названия, например, динамическая теория тепла или энергетика , но после 1920-х годов ее стали называть термодинамикой , наукой о преобразованиях энергии.
Возникнув в 1850-х годах в результате разработки первых двух законов термодинамики , наука об энергии с тех пор разделилась на ряд различных областей, таких как биологическая термодинамика и термоэкономика , если назвать пару; а также родственные термины, такие как энтропия , мера потери полезной энергии или мощности , поток энергии в единицу времени и т. д. За последние два столетия слово «энергия» стало использоваться в различных «ненаучных» профессиях. Например, общественные исследования, духовность и психология распространили популярную литературу.
Сохранение энергии [ править ]
В 1918 году было доказано, что закон сохранения энергии является прямым математическим следствием трансляционной симметрии величины, сопряженной с энергией, а именно времени . [ нужна ссылка ] То есть энергия сохраняется, поскольку законы физики не различают разные моменты времени (см. теорему Нётер ).
Во время лекции 1961 г. [7] Для студентов Калифорнийского института технологического Ричард Фейнман , знаменитый преподаватель физики и лауреат Нобелевской премии , сказал следующее о концепции энергии:
Существует факт или, если хотите, закон, управляющий известными на сегодняшний день природными явлениями. Из этого закона не существует никаких известных исключений — насколько нам известно, оно точное. Закон называется сохранением энергии ; оно утверждает, что существует определенная величина, которую мы называем энергией, которая не меняется при многочисленных изменениях, которые претерпевает природа. Это наиболее абстрактная идея, потому что это математический принцип; там говорится, что существует числовая величина, которая не меняется, когда что-то происходит. Это не описание механизма или чего-то конкретного; это просто странный факт, что мы можем вычислить какое-то число, и когда мы закончим наблюдать за тем, как природа проделывает свои трюки, и снова вычислим это число, произойдет то же самое.
- Фейнмановские лекции по физике
См. также [ править ]
- Хронология термодинамики
- История физики
- История принципа сохранения энергии
- История термодинамики
- «Руководство к научному познанию знакомых вещей» — книга Эбенезера Кобэма Брюэра, опубликованная около 1840 года, в которой представлены объяснения распространенных явлений.
- Теория калорийности
Ссылки [ править ]
- ^ Аристотель, «Никомахова этика», 1098a, у Персея.
- ^ Потенциал и актуальность
- ^ Смит, Кросби (1998). Наука об энергии - культурная история энергетической физики в викторианской Британии . Издательство Чикагского университета . ISBN 0-226-76420-6 .
- ^ Томас Янг (1807). Курс лекций по натуральной философии и механическим искусствам , с. 52.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Смит, Кросби (1998). Наука об энергии - культурная история энергетической физики в викторианской Британии . Издательство Чикагского университета. ISBN 0-226-76421-4 .
- ^ Томсон, Уильям. (1881). «Об источниках энергии, доступных человеку для производства механического эффекта». Представитель BAAS . 51: 513-18 (Цитата: стр. 513); ПЛ 2 : 433-50.
- ^ Фейнман, Ричард (1964). Фейнмановские лекции по физике; Том 1 . США: Эддисон Уэсли . ISBN 0-201-02115-3 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Хехт, Юджин. « Историко-критический отчет о потенциальной энергии: действительно ли PE реален? » Учитель физики 41 (ноябрь 2003 г.): 486–93.
- Хьюз, Томас. Сети власти. Электрификация в западном обществе, 1880-1930 гг . (Университет Джонса Хопкинса, 1983).
- Мартинас, Каталин. «Аристотелевская термодинамика», Термодинамика: история и философия: факты, тенденции, дебаты (Веспрем, Венгрия, 23–28 июля 1990 г.), 285–303.
- Мендоса, Э. «Очерк истории ранней термодинамики». Физика сегодня 14.2 (1961): 32–42.
- Мюллер, Инго. История термодинамики (Берлин: Springer, 2007).
- Граф, Рюдигер. « История энергетики и истории энергетики », Современная история Docupedia (август 2023 г.).
Внешние ссылки [ править ]
- Журнал истории энергетики / Revue d'histoire de l'énergie (JEHRHE)
- Хронология истории энергетики для детей
