[1] Можно заметить, что использование движущей силы падения воды ("белый уголь") в связи с развитием электротехнических методов передачи энергии на большие расстояния в настоящее время вновь приобрело самостоятельное и важное значение и имеет широкую будущность.
[2] Здесь уместно упомянуть о воздухоплавании, о котором во времена Карно серьезно говорить не приходилось. Оно находится в настоящее время, пожалуй, в таком же состоянии начала своего успешного развития, как пароходство в то время, когда Карно писал свой мемуар. Практически применимое решение проблемы воздухоплавания стало возможным только с появлением достаточно мощных по отношению к их весу двигателей внутреннего сгорания - особого вида тепловой машины, принципиальное преимущество которого было оценено уже самим Карно (прим. [38]).
[3] Под термином "движущая сила" (puissance motrice) Карно понимает то, что в настоящее время принято называть работой, что следует из точного определения этого понятия, данного в примечании в тексте.
[4] Следуя примеру Оствальда, мы переводим chaleur - тепло или теплота, calorique - теплород. В вещественной теории тепла эти слова служат для обозначения одного и того же понятия, но, как замечает Оствальд, характерно то, что проводя аналогию с падением воды, Карно всегда говорит о падении теплорода.
[5] Это, как мы теперь знаем, неверное утверждение, неизбежное на почве старой теории тепла, которая считала, что при всех тепловых процессах количество тепла в принимающих участие телах остается неизменным, что и приводит, естественно, к воззрению на теплоту, как на особое вещество, "теплород", обладающее свойством неуничтожаемости. Вторая же часть предложения есть ясная и точная формулировка основной идеи, последовательно проведенной через все сочинение и, в той или иной формулировке, лежащей в основе второго начала классической термодинамики.
[6] Невозможность получения работы из запаса тепла определенной температуры при наличности только той же самой температуры во всех окружающих телах, являющаяся следствием высказанного Карно принципа, может, в свою очередь, быть положена в основание второго начала, с необходимым только добавлением, что невозможность эта утверждается для периодически действующей машины, каковой и является, например, паровая машина. По предложению Оствальда, такая периодически действующая машина, непрерывно дающая работу, как мы теперь должны сказать, за счет теплоты одного только резервуара или источника тепла, называется perpetuum mobile второго рода, в отличие от perpetuum mobile первого рода, т. е. машины, создающей работу из ничего и отрицаемой принципом, называемым теперь принципом сохранения энергии или первым началом термодинамики. Карно показывает здесь невозможность perpetuum mobile второго рода для частного случая паровой машины.
[7] Здесь окончательно формулируется основное предложение, что для получения движущей силы при посредстве тепла
необходима разность температур.
[8] Такого рода обратные процессы на самом деле осуществляются в холодильных машинах, только в большинстве случаев не
с водяным паром, а с другими веществами, например с аммиаком.
[9] "Упругие жидкости" (Huides elastiques) - обычное раньше название для газов и паров в отличие от капельножидких
тел, обладающих ничтожной сжимаемостью и называемых в общежитии просто жидкостями.
[10] В современном изложении принято вводить понятие коэффициента полезного действия кругового процесса или цикла,
понимая под этим термином отношение полученной в цикле работы к количеству тепла, взятого от нагревателя. Так как
Карно рассматривает максимальную "движущую силу", т. е. максимальный коэффициент полезного действия, то высказанная
здесь теорема может быть формулирована следующим образом: максимальный коэффициент полезного действия цикла с одним
нагревателем и одним холодильником зависит только от температур этих резервуаров тепла и не зависит от вещества, с
которым совершается цикл. Эта теорема в обычном изложении термодинамики является исходной для введения понятия об
абсолютной температуре, энтропии и всех дальнейших выводов. Непосредственно вслед за формулировкой этой теоремы Карно
устанавливает условия, необходимые для того, чтобы работа, полученная в цикле, была максимальная; условия эти
заключаются в обратимости, процесса, т. е. в том, чтобы во всякий момент процесса состояние всех тел, принимающих в
нем участие, бесконечно мало отличалось от равновесия.
Заметим, что, как видно из рассуждений Карно, для доказательства этой теоремы при вещественной теории тепла достаточно
одного лишь принципа, именно принципа невозможности perpetuum mobile первого рода, т. е. получения работы при помощи
какого бы то ни было процесса, не оставляющего в конце концов никаких изменений в телах, принимавших в нем участие.
Действительно, рассмотрение кругового процесса - этот гениальный прием Карно - показывает, что после возвращения
рабочего вещества в первоначальное состояние в итоге оказывается полученная работа и, с точки зрения вещественной
теории тепла, перенос некоторого количества тепла из нагревателя в холодильник, причем общее количество тепла остается
неизменным. Таким образом основное положение Карно - о неизбежности "падения теплорода" - вытекает с
необходимостью, так как без этого, единственного остающегося изменения принцип невозможности perpetuum mobile был бы
нарушен.
Принцип этот сохранился до сих пор, но вещественная теория тепла после работ Майера, Джоуля и Гельмгольца была
оставлена, и мы знаем теперь, что в тепловой машине работа получается за счет части количества тепла, отнимаемого у
нагревателя, так что холодильник получает меньшее ее количество. А тогда, с точки зрения того же принципа,
существование падения температуры уже, казалось бы, не является необходимым, а представляет собой совершенно
независимый факт, впервые ясно и в общем виде формулированный Карно. Точно так же и доказательство теоремы Карно
нельзя основывать на невозможности perpetuum mobile первого рода. Клаузиусу и В. Томсону принадлежит заслуга признания
основного принципа Карно в несколько расширенной формулировке за новый и независимый принцип, который ныне известен
как второе начало термодинамики, в то время как первый принцип, в совокупности с эквивалентностью работы и количества
тепла, носит название первого начала термодинамики.
Назад | Вперед
Написать комментарий
|
