История и развитие термодинамики

1. Ключевые стадии формирования термодинамики
2. Закон сбережения энергии, как ключевая стадия формирования термодинамики
3. Тепловая смерть Вселенной

История формирования и продвижения в научную деятельность закона сбережения и преобразования внутренней энергии содействует формированию одновременно двух совершенно разных, но взаимодополняющих друг друга методов изучения тепловых явлений и характеристик макроскопических систем. Первый метод является термодинамическим, он считается фундаментом термодинамики. Второй метод статический, ставших очередной стадией формирования кинетической теории материального вещества, а также, основал фундамент для развития молекулярной физики.

Рисунок 1. Формирование термодинамики.

Основные положения термодинамической методики за довольно краткий промежуток времени установили состояние физической деятельности, в том числе, систем, выступающих в роли цепи макроскопических компонентов, которые взаимодействуют и обмениваются энергией с внешним миром. Есть смысл заметить, что впервые наиболее детальное и тщательное описание закона сбережения сил представили физик Рудольф Кладдиус из Германии, а также британский физик, механик и инженер Уильям Томсон, барон Кельвин, который известен собственными трудами в сфере термодинамики, механики, электродинамики.

Существенную лепту в формирование начал термодинамики также привнесли шотландский физик, математик и механик Джеймс Клерк Максвелл, в том числе, австрийский физик-теоретик, основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории Людвиг Больцман. В итоге написания научных трактатов было установлено, что тепло и объём являются фактически энергией.

По обыкновению, основными термодинамическими показателями являются:

• Природные величины.
• Температурные показатели материального объекта.
• Удельный объём.
• Внешнее давление.

В термодинамике тепловые явления представляются в виде величин, которые регистрируются специализированной аппаратурой, не чувствительными на воздействие определённых молекул. Все положения термодинамики касаются физическим тел, число молекулярных соединений которых довольно велико.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Ключевые стадии формирования термодинамики

В формировании термодинамики, как науки, в XIX столетии исследователи выделяют три стадии, каждая из которых обладает собственными специфическими особенностями:

• Первая стадия. Данный период в формировании термодинамики, как науки, непосредственно взаимосвязан с именем известного французского физика и математика Николя Леонар Сади Карно. Николя Карно в 1824 году издал первый и единственный свой труд: «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Данный труд является основополагающим в термодинамике.
• Вторая стадия. Данная стадия была ориентировочно до средины XIX века. И она знаменательна тем, что было написано много работ такими известными учёными, как английский физик Джеймс Прескотт Джоуль, внесший существенную лепту в формирование термодинамики, немецкий физик Рудольф Кладдиус, британский физик, механик и инженер Уильям Томсон, барон Кельвин, который известен собственными трудами в сфере термодинамики, механики, электродинамики, термоэлектричества. Данный теоретических мыслей придерживался российский учёный Михаил Васильевич Ломоносов.
• Третья стадия. Данная стадия знаменуется установлением взаимных связей механической и тепловой формы перемещения. Огромное количество экспериментальных опытов провёл знаменитый учёный, физик-теоретик, создатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории из Австрии Людвиг Больцман. Он доказал, что основе тепла в первую очередь лежит механическое перемещение молекул и атомов.

Последующее формирование термодинамики не останавливалось, а активно двигалось повышенными темпами. Далее, в 1897 году, американский физик, физико-химик, математик и механик, один из основателей векторного анализа, статистической физики, математической теории термодинамики Джозайя Уиллард Гиббс создал химическую термодинамику. Таким образом, он превратил физическую химию в полностью дедуктивную научную деятельность.

Уиллард Гиббс ввёл в физику представление свободной энергии, которая демонстрировала, сколько внутренней энергии можно заполучит в итоге воздействия химической реакции. Немецкий физик, врач, физиолог, психолог, акустик Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц осуществлял свои электродинамические и гидродинамические эксперименты с теплом.

Закон сбережения энергии, как ключевая стадия формирования термодинамики

Рисунок 2. Закон сохранения энергии.

Ближе к средине XIX века в формировании физики тепловых явлений введён закон сбережения и преобразования энергии. Довольно большое внимание учёные стали предоставлять исследованию явлений физики преобразования тепла в работу. Начали появляться и развиваться мысли о преобразовании природных сил в другие вещества. Над изучением законов сбережения и равноценности тепла трудились такие известные учёные, как:

• Американский физик Альфред Маршалл Майер.
• Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль.
• Российский физик немецкого происхождения Генрих Фридрих Эмиль Ленц.

Данные учёные установили, что коэффициенты тепла и работы системы работают вне зависимости друг от друга. Когда было признано, что тепло является регулярным перемещением, физике необходимо было внимательно и аккуратно изучить свойства данного процесса. В процессе разрешения указанного вопроса начала быстро формироваться кинетическая теория идеальных газообразных веществ. После чего данная гипотеза преобразовалась в новую область физики, с направлением статистической физики.

Последующее формирование кинетической теории теплоты и термодинамики непосредственно взаимосвязано с известным физиком-теоретиком из Австрии, основателем статистической механики и молекулярно-кинетической теории Людвигом Больцманом. Людвиг Больцман являлся членом Венской Императорской академии наук, иностранный член Лондонского королевского общества, член-корреспондент Петербургской академии наук, а также Парижской академии наук и некоторых других академий.

Людвиг Больцман предоставил усовершенствованный вариант свидетельствования закона распределения скоростей молекул химических веществ, в том числе, открыл уравнение для идеальных газообразных веществ, а также экспериментальным образом довёл H-теорему. В соответствии с данной теоремой, каждый элемент, который находится в нестационарном состоянии, медленно в течение определённого времени осуществляет переход в состояние термодинамического равновесия. Собственное учение Людвиг Больцман пояснил, как факт присутствия статистического свойства второго термодинамического закона.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Тепловая смерть Вселенной

Одной из первоочередных и важнейших проблем, которые напрямую взаимосвязаны с формированием термодинамики, было обсуждение учёных по поводу термической смерти Вселенной. Немецкий физик, математик и механик Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус, а также британский физик, механик и инженер Уильям Томсон, барон Кельвин, заверяли, что второй закон термодинамики можно расширить в полной мере в любом пространстве и сделали умозаключения о тепловой смерти Вселенной.

Большинство учёных не принимали их представления и соображения. В соответствии, с этим предположением, рассеивание тепла в окружающей среде в дальнейшем неумышленно приведёт к тому, что все материальные объекты Вселенной попадут в состояние термодинамического равновесия. По итогу, температурные показатели всех материальных объектов станут идентичными, по данной причине, иные виды энергии из уже существующих заполучит не получится.

Идея «тепловой смерти» обладает физическим и философским смыслом. Пустые мнения по отношению к «краткой жизни» Вселенной, естественно, поддерживают религиозные жрецы, поскольку библейская легенда о происхождении мира и о его окончании конечно же получила доказательство науки. Концепцию «тепловой смерти» Вселенной то же поддержали философы идеалистического толка, а также богословы.

Невзирая на массовые критические рассуждения, усилия реалистически думающих физиков найти неверности в мыслях Уильяма Томсона и Рудольфа Клаузиуса длительное время не получалось. Первейшим учёным, который полностью решил спорную ситуацию о «тепловой смерти» Вселенной, стал Людвиг Больцман. Образовывая статистические объяснения основных постулатов термодинамики, Людвиг Больцман установил, что итоги физиков неправильны. И Больцман назвал некоторое количество причин:

• Первая причина. Не стоит рассчитывать на то, что рассуждения об изолированности Вселенной являются правильными и объективными.
• Вторая причина. Второй закон термодинамики в результате собственного статистического свойства можно использовать исключительно в отношении к огромному числу однородных тел, по данной причине, энтропия имеет возможность уменьшаться в некоторое количество молекул.
• Третья причина. Термодинамические постулаты, а также их статистическое объяснение, создано для молекулярных связей, а Вселенная является иным объектом – это звёзды, планеты, звёздные соединения, галактические системы, таким образом, перенос закономерностей молекулярной системы на другие объекты, организовывающие Вселенную, является полностью несостоятельным.

Собранные Уильямом Томсоном и Рудольфом Клаузиусом итоги являются противоположными первому термодинамическому закону, в котором присутствует утверждение о недопустимости ликвидации перемещения, количественно и качественно. Теория «тепловой смерти» Вселенной, разработанная Уильямом Томсоном и Рудольфом Клаузиусом, ими же была в ближайшее время и погребена.