Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

В качестве примера можно взять любую тепловую машину, все они могут работать только на основе циклов: ведь каждая из них должна работать непрерывно.

Внутренняя энергия

Система, совершив цикл, восстановила свое исходное состояние. В ней ничего не измени­лось — ни вещество, ни движение. Для кругового процесса величина Q-A равна нулю. Из этого следует очень важный вывод, и его надо хоро­шо продумать и усвоить: для некругового про­цесса эта величина должна зависеть только от начального и конечного состояний системы, но не от пути перехода. Это очень важно. Это значит, что существует для каждой термодина­мической системы величина, обладающая все­ми признаками свойства системы. Это свойство и названо внутренней энергией («энергия» по-гречески — деятельность). Она зависит только от состояния системы. Разность этой величины при переходе системы из одного состояния в другое равна Q-А.

Для термодинамики важно и необходимо знать разность значений внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое. Эта ве­личина определяется на опыте или расчетным путем по уравнению

DE=E2-Е1=Q-А

(Е — обозначение внутренней энергии).

Этим замечательным уравнением выражается закон сохранения и превращения энергии в при­менении к процессам, изучаемым термодинами­кой. В него нужно хорошенько вдуматься. Это основное уравнение естествознания. Из него вытекает, например, вся термохимия: если проводить химические реакции без изменения объема, то работа А=pDv будет равна нулю. Тогда тепловой эффект реакции — теплота, поглощаемая или выделяющаяся при хими­ческих реакциях, не будет зависеть от проме­жуточных путей в процессе реакции.

Это и есть известный закон термохимии, открытый петербургским академиком Гессом незадолго до работ Майера.

Открытие первого закона термодинамики — закона сохранения энергии — покончило наве­ки со страстной мечтой тысяч и тысяч  изобре­тателей:  создать вечный двигатель, способный работать   задаром,   без   затраты   энергии.

Первый закон часто так и формулируют: вечный двигатель невозможен.

Рис. 13. Тепловой эффект превращения графита в алмаз. На опыте его измерить нельзя, но легко подсчитать по закону Гесса. Для этого нужно знать, сколько тепла выделяется при окислении одного моля углерода как в виде графита, так и в виде алмаза. Разность между их теплотами горения и равна теплоте превращения графита в алмаз.

Единый закон сохранения

Физик наших дней, рассчитывая атомный реактор, конечно, тоже пользуется первым законом, но применяет его уже в новой обобщен­ной форме. Установленная Эйнштейном экви­валентность массы и энергии связала между собой закон сохранения вещества (важнейший закон всей химии) и закон сохранения энергии (основной закон классической физики) в единый закон сохранения — о неизменности суммы массы и энергии. Ему подчиняются все процессы и явления в микромире атомных ядер и элемен­тарных частиц. И мы теперь знаем, что нагре­тое тело тяжелее, чем когда оно холодное.

История науки полна удивительных предвидений. Михаил Ломоносов еще в 1748 г., почти за сто лет до работы Майера, сумел впервые чет­ко и строго высказать и сформулировать заме­чательную, фундаментальную мысль о единстве законов сохранения движения и материи. Он писал:

«...но все изменения, совершающиеся в при­роде, происходят таким образом, что сколько к чему прибавилось, столько же отнимается у другого. Так, сколько к одному телу приба­вилось вещества, столько же отнимется у дру­гого... Этот закон является настолько всеобщим, что простирается и на правила движения: тело, возбуждающее толчком к движению дру­гое, столько же теряет своего движения, сколько отдает от себя этого движения другому телу».

Для Ломоносова, как и для физика наших дней, великие законы сохранения вещества и сохранения энергии были единым общим зако­ном природы.

153