Undang-undang penjimatan tenaga. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Undang-undang penjimatan tenaga. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

Penemuan saintifik yang paling penting

Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Pencapaian sains semula jadi yang paling penting ialah penubuhan undang-undang pemuliharaan tenaga. Maksud undang-undang ini jauh melampaui batas undang-undang fizikal tertentu. Daripada undang-undang pemuliharaan jisim, undang-undang ini membentuk asas pandangan dunia materialistik saintifik, menyatakan fakta ketidakmusnahan jirim dan gerakan. Sebenarnya, prasyarat falsafah untuk kenyataan sedemikian sudah ada. Mereka juga adalah antara ahli falsafah purba, terutamanya ahli atom, dan Descartes, dan dilihat secara konkrit dan jelas dalam Lomonosov.

Pada tahun 1807, ahli Akademi Sains Paris, ahli fizik dan ahli kimia Perancis Joseph Louis Gay-Lussac, mengkaji sifat-sifat gas, menubuhkan satu eksperimen. Sebelum itu, sudah diketahui bahawa gas termampat, mengembang, menyejuk. Para saintis mencadangkan bahawa ini mungkin kerana kapasiti haba gas bergantung kepada isipadunya. Dia memutuskan untuk menyemaknya. Gay-Lussac menyebabkan gas mengembang dari sebuah kapal ke dalam lompang, iaitu, sebuah lagi kapal yang udaranya telah dipindahkan sebelum ini.

Yang mengejutkan semua saintis yang memerhatikan eksperimen itu, tiada penurunan suhu berlaku, suhu keseluruhan gas tidak berubah. Keputusan yang diperolehi tidak membenarkan andaian saintis, dan dia tidak memahami maksud eksperimen. Gay-Lussac membuat penemuan besar dan gagal menyedarinya.

Peranan yang sangat penting dalam pembangunan doktrin kebolehubahan kuasa alam dimainkan oleh penyelidikan saintis Rusia. Emil Khristianovich Lenz, bersebelahan dalam hal ini dengan penyelidikan Faraday. Kerja-kerja luar biasa beliau mengenai elektrik mempunyai orientasi tenaga yang jelas dan telah menyumbang dengan ketara kepada pengukuhan undang-undang. Oleh itu, Lenz berhak menduduki salah satu tempat pertama dalam galaksi pencipta dan penguat undang-undang pemuliharaan tenaga.

Yang pertama merumuskan undang-undang sains semula jadi yang hebat ini dengan tepat ialah doktor Jerman Robert Mayer.

Robert Julius Mayer (1814–1878) dilahirkan di Heilbronn dalam keluarga seorang doktor dadah. Selepas menamatkan pengajian dari sekolah menengah, Mayer memasuki Fakulti Perubatan di Universiti Tübingen. Di sini dia tidak menghadiri kursus matematik dan fizikal, tetapi dia mempelajari kimia secara menyeluruh dengan Gmelin. Dia gagal menamatkan universiti di Tübingen tanpa rehat. Dia ditangkap kerana menyertai perhimpunan yang dilarang. Di penjara, Mayer melancarkan mogok lapar dan pada hari keenam selepas penahanannya dibebaskan di bawah tahanan rumah. Dari Tübingen, Mayer pergi ke Munich, kemudian ke Vienna. Akhirnya, pada Januari 1838, dia dibenarkan pulang ke tanah airnya. Di sini dia lulus peperiksaan dan mempertahankan disertasinya.

Mayer tidak lama kemudian membuat keputusan untuk menyertai kapal Belanda yang menuju ke Indonesia sebagai doktor kapal. Perjalanan ini memainkan peranan penting dalam penemuannya. Bekerja di kawasan tropika, dia menyedari bahawa warna darah vena penduduk di iklim panas lebih cerah dan merah daripada warna gelap darah penduduk Eropah yang sejuk. Mayer dengan betul menjelaskan kecerahan darah dalam penduduk kawasan tropika: disebabkan oleh suhu yang tinggi, badan terpaksa menghasilkan kurang haba. Lagipun, dalam iklim panas, orang tidak pernah membeku. Oleh itu, di negara panas, darah arteri kurang teroksida dan kekal hampir sama merah apabila ia masuk ke dalam urat.

Mayer membuat andaian: adakah jumlah haba yang dikeluarkan oleh badan tidak berubah apabila jumlah makanan yang sama dioksidakan, jika badan, selain melepaskan haba, juga melakukan kerja? Jika jumlah haba tidak berubah, maka lebih atau kurang haba boleh diperoleh daripada jumlah makanan yang sama, kerana kerja boleh ditukar menjadi haba, contohnya, dengan geseran.

Jika jumlah haba berubah, maka kerja dan haba berhutang asalnya kepada sumber yang sama - makanan teroksida dalam badan. Lagipun, kerja dan haba boleh berubah menjadi satu sama lain. Idea ini serta-merta membolehkan Mayer menjelaskan dan eksperimen Gay-Lussac yang membingungkan.

Jika haba dan kerja saling bertukar, maka apabila gas mengembang menjadi lompang, apabila ia tidak menghasilkan apa-apa kerja, kerana tidak ada daya tekanan yang menentang peningkatan isipadunya, gas tidak boleh disejukkan. Jika, apabila gas mengembang, ia perlu melakukan kerja melawan tekanan luar, maka suhunya akan berkurangan. Tetapi jika haba dan kerja boleh bertukar menjadi satu sama lain, jika kuantiti fizikal ini serupa, maka persoalan timbul tentang hubungan antara mereka.

Mayer cuba mengetahui: berapa banyak kerja yang diperlukan untuk melepaskan sejumlah haba dan sebaliknya? Pada masa itu, diketahui bahawa untuk memanaskan gas pada tekanan malar, apabila gas mengembang, lebih banyak haba diperlukan daripada memanaskan gas dalam bekas tertutup. Iaitu, kapasiti haba gas pada tekanan malar adalah lebih besar daripada pada isipadu malar. Kuantiti ini sudah diketahui umum. Tetapi telah ditetapkan bahawa kedua-duanya bergantung pada sifat gas: perbezaan antara mereka hampir sama untuk semua gas.

Mayer menyedari bahawa perbezaan haba ini disebabkan oleh fakta bahawa gas, apabila mengembang, berfungsi. Kerja yang dilakukan oleh satu mol gas yang mengembang apabila dipanaskan dengan satu darjah adalah mudah untuk ditentukan. Mana-mana gas pada ketumpatan rendah boleh dianggap ideal - persamaan keadaannya diketahui. Jika anda memanaskan gas dengan satu darjah, maka pada tekanan malar isipadunya akan meningkat dengan jumlah tertentu.

Oleh itu, Mayer mendapati bahawa bagi mana-mana gas, perbezaan antara kapasiti haba gas pada tekanan malar dan kapasiti haba gas pada isipadu malar ialah kuantiti yang dipanggil pemalar gas. Ia bergantung kepada jisim molar dan suhu. Persamaan ini kini membawa namanya.

Pada masa yang sama dengan Mayer dan secara bebas daripadanya, undang-undang pemuliharaan dan transformasi tenaga telah dibangunkan Joule и Helmholtz.

Pendekatan mekanikal Helmholtz, yang dia sendiri terpaksa mengakui sebagai sempit, memungkinkan untuk mewujudkan ukuran mutlak untuk "daya hidup" dan untuk mempertimbangkan semua bentuk tenaga yang mungkin sama ada dalam bentuk kinetik ("daya hidup") atau potensi ( "kuasa ketegangan").

Kuantiti bentuk pergerakan yang diubah boleh diukur dengan magnitud kerja mekanikal itu, contohnya, dalam mengangkat beban, yang boleh diperolehi jika keseluruhan pergerakan hilang dibelanjakan untuk mengangkat ini. Pembuktian eksperimen prinsip terdiri, pertama sekali, dalam bukti kepastian kuantitatif karya ini. Eksperimen klasik Joule ditumpukan kepada masalah ini.

James Prescott Joule (1818-1889) - pembuat bir Manchester - bermula dengan penciptaan radas elektromagnet. Peranti ini dan fenomena yang berkaitan dengannya telah menjadi manifestasi nyata yang jelas tentang kebolehubahan kuasa fizikal. Pertama sekali, Joule menyiasat undang-undang penjanaan haba oleh arus elektrik. Oleh kerana eksperimen dengan sumber galvanik (1841) tidak memungkinkan untuk menentukan sama ada haba yang dihasilkan oleh arus dalam konduktor hanyalah haba yang dipindahkan daripada tindak balas kimia dalam bateri, Joule memutuskan untuk bereksperimen dengan arus aruhan.

Dia meletakkan gegelung dengan teras besi di dalam bekas tertutup dengan air, hujung penggulungan gegelung disambungkan ke galvanometer sensitif. Gegelung telah ditetapkan dalam putaran antara kutub elektromagnet yang kuat, melalui penggulungan yang mana arus dihantar dari bateri. Bilangan pusingan gegelung mencapai 600 seminit, manakala secara bergantian seperempat jam penggulungan elektromagnet ditutup, satu perempat dibuka. Haba yang dibebaskan akibat geseran dalam kes kedua telah ditolak daripada haba yang dibebaskan dalam kes pertama. Joule mendapati bahawa jumlah haba yang dihasilkan oleh arus aruhan adalah berkadar dengan kuasa dua kekuatan semasa. Oleh kerana dalam kes ini arus timbul akibat pergerakan mekanikal, Joule membuat kesimpulan bahawa haba boleh dicipta menggunakan daya mekanikal.

Selanjutnya, Joule, menggantikan putaran tangan dengan putaran yang dihasilkan oleh berat jatuh, menetapkan bahawa "jumlah haba yang mampu memanaskan 1 paun air sebanyak 1 darjah, adalah sama dan boleh ditukar menjadi daya mekanikal, yang mampu menaikkan 838 paun ke ketinggian menegak 1 kaki". Keputusan ini diringkaskan oleh beliau dalam karya "Mengenai kesan haba magnetoelektrik dan kepentingan mekanikal haba", yang dilaporkan di bahagian fizikal dan matematik Persatuan British pada 21 Ogos 1843.

Akhirnya, dalam karya 1847-1850, Joule mengembangkan kaedah utamanya, yang dimasukkan dalam buku teks fizik. Ia memberikan takrifan paling sempurna bagi kesetaraan mekanikal haba. Kalorimeter logam dipasang pada bangku kayu. Paksi melepasi dalam kalorimeter, membawa bilah atau sayap. Sayap ini terletak dalam satah menegak membentuk sudut 45 darjah antara satu sama lain (lapan baris). Empat baris plat dilekatkan pada dinding sisi dalam arah jejarian, yang tidak menghalang putaran bilah, tetapi menghalang pergerakan keseluruhan jisim air. Untuk tujuan penebat haba, gandar logam dibahagikan kepada dua bahagian oleh silinder kayu. Di hujung luar gandar terdapat silinder kayu, di mana dua tali dililit ke arah yang sama, meninggalkan permukaan silinder pada titik bertentangan. Hujung tali dilekatkan pada blok tetap, paksinya terletak pada roda ringan. Pada paksi terdapat tali yang membebani beban. Ketinggian kejatuhan barang diukur dengan rel.

Seterusnya, Joule menentukan kesetaraan dengan mengukur haba yang dihasilkan oleh geseran besi tuang pada besi tuang. Plat besi tuang diputar pada paksi dalam kalorimeter. Cincin meluncur bebas sepanjang paksi, membawa bingkai, tiub dan cakera, dipasang dalam bentuk pada plat besi tuang. Dengan bantuan rod dan tuil, anda boleh menggunakan tekanan dan tekan cakera pada rekod. Joule membuat ukuran terakhir setara mekanikal pada tahun 1878.

Pengiraan Mayer dan eksperimen Joule menyelesaikan pertikaian dua abad tentang sifat haba. Prinsip kesetaraan antara haba dan kerja, dibuktikan melalui pengalaman, boleh dirumuskan seperti berikut: dalam semua kes apabila kerja muncul daripada haba, jumlah haba yang sama dengan kerja yang diterima dibelanjakan, dan sebaliknya, apabila kerja dibelanjakan, jumlah haba yang sama diperoleh. Kesimpulan ini telah dipanggil Undang-undang Termodinamik Pertama.

Mengikut undang-undang ini, kerja boleh ditukar kepada haba dan sebaliknya - haba kepada kerja. Selain itu, kedua-dua nilai ini adalah sama antara satu sama lain. Kesimpulan ini sah untuk kitaran termodinamik, di mana sistem mesti dikurangkan kepada keadaan awal. Oleh itu, untuk sebarang proses pekeliling, kerja yang dilakukan oleh sistem adalah sama dengan haba yang diterima oleh sistem.

Penemuan Undang-undang Termodinamik Pertama membuktikan kemustahilan untuk mencipta mesin gerakan kekal. Pada mulanya, undang-undang pemuliharaan tenaga dipanggil begitu - "mesin gerakan kekal adalah mustahil."

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Penemuan saintifik yang paling penting:

▪ Hukum graviti

▪ Asas Algebra

▪ Teori biologi penapaian

Lihat artikel lain bahagian Penemuan saintifik yang paling penting.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Farmaseutikal Peribadi 18.01.2018

Sekumpulan saintis yang diketuai oleh Leroy Cronin dari Universiti Glasgow mereka bentuk peranti untuk penciptaan sendiri pelbagai sebatian kimia daripada komponen mudah didapati. Penulis percaya bahawa ini akan menjadi langkah besar ke arah "farmaseutik peribadi".

Menggunakan percetakan 3D, para penyelidik mereka bentuk peranti yang dipanggil reactionware. Ia terdiri daripada beberapa kapal yang saling berkaitan di mana empat tindak balas kimia yang berbeza boleh berlaku. Dengan menambah pelbagai reagen dan pelarut pada masa yang betul dan mengikut susunan yang betul, sebatian permulaan yang sedia ada boleh ditukar kepada bahan yang dikehendaki. Secara khusus, dalam kertas baru, para penyelidik menerangkan penciptaan baclofen pelemas otot yang popular, ubat antikonvulsan, ubat jerawat, dan penawar untuk pedih ulu hati.

Kelebihan teknologi ini ialah anda boleh mencipta peranti di mana-mana sahaja menggunakan pencetak 3D standard. Ini boleh berguna untuk kawasan yang sukar dicapai atau, sebagai contoh, di stesen angkasa. Teknologi ini membuka kemungkinan dengan mudah mencipta ubat-ubatan yang jarang digunakan dan sering tidak wajar secara komersial. Di samping itu, pendekatan ini meminimumkan penyertaan orang dalam proses pengeluaran yang berbahaya. Ia juga akan menjadi lebih mudah bagi saintis untuk mencipta kumpulan percubaan bagi sebatian yang diperlukan untuk penyelidikan.

Risiko utama teknologi baru adalah jelas - kemungkinan penciptaan sebatian berbahaya yang tidak terkawal, termasuk yang narkotik. Masalah ini perlu diselesaikan sekiranya teknologi yang dicadangkan tersedia secara meluas.

Berita menarik lain:

▪ Basikal bersimpul

▪ Jualan rekod vinil mengatasi jualan CD buat kali pertama

▪ Modul Bluetooth 5.0 baharu daripada STMicroelectronics

▪ Motor seramik diuji

▪ Had laju jauh dalam kenderaan Tesla

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Arus, voltan, pengawal selia kuasa. Pemilihan artikel

▪ artikel Jangan percaya orang ramai - kosong dan menipu. Ungkapan popular

▪ artikel Mengapa Lewis Carroll tidak sepatutnya dituduh pedofilia? Jawapan terperinci

▪ pasal pokok Cajuput. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ pasal Matt varnis. Resipi dan petua mudah

▪ artikel Talian penghantaran atas kepala dengan voltan sehingga 1 kV. wayar. Pengukuhan linear. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web