Што мае на ўвазе змяненне ўнутранай энергіі

На працягу некалькіх стагоддзяў навукоўцы-фізікі меркавалі, што тэмпература вызначаецца наяўнасцю ў газах нябачнага і паветранага рэчывы теплорода. Было вылучана мноства тэорый, якія тлумачаць яго перасоўванне ўнутры рэчывы і паміж рознымі прадметамі. Толькі М.В. Ламаносаў здолеў растлумачыць рэальную прыроду рэчывы, стварыўшы малекулярна-кінэтычную тэорыю газаў. У сваіх развагах і выкладках яму ўдалося даказаць, што теплорода ў прыродзе няма. Тэмпература залежыць ад хуткасці хаатычнага руху малекул. Ён увёў паняцце ўнутранай энергіі, а таксама патлумачыў, як яна змяняецца ў рэальным працэсе.

Якія аргументы прыводзіў М.В. Ламаносаў для доказу малекулярна-кінетычнай тэорыі газаў

Выказаўшы ўпершыню здагадка аб тым, што ніякага теплорода не існуе ў прыродзе, ён сустрэў наймагутнае супраціў ад масцітых вучоных таго перыяду. Яны ўсе прызнавалі наяўнасць теплорода, а пачатковец даследчык - не. Тады на адной з сустрэч з нямецкімі і англійскімі фізікамі было сказана наступнае: «Паважаныя настаўнікі. Адкуль узяўся теплорода ў арганізме каровы? Яна з'ела халодную траву, а потым яе цела сагрэлася ад таго, што ў яе вантробах адбылося змяненне ўнутранай энергіі. Адкуль яна ўзнікла? А паходжанне цяпла ў целе тлумачыцца тым, што трава мае хімічную энергію, якую арганізм жывёлы ператварыў ў гэта цяпло. Значыць, мы назіраем з'ява пераходу энергіі з аднаго стану ў іншы ». Яго выслухалі, задалі дзясяткі пытанняў. Па выніках дыскусіі быў сфармуляваны і закон змены энергіі (яго яшчэ называюць законам захавання энергіі), які быў прызнаны ўсімі прысутнымі. Пазней быў выдадзены невялікі зборнік гіпотэз, які з'явіўся першым выданнем, дзе была прызнана малекулярна-кінетычная тэорыя газаў.

Што дала даследчыкам тэорыя М.В. Ламаносава

Гэта сёння здаецца, што ў тэрмадынаміцы усё лагічна. Але варта памятаць, што прайшло больш за 250 гадоў ад першых здагадак да нашых дзён. Французскі даследчык Ж. Шарль адкрыў закон прапарцыйнасці росту ціску пры павелічэнні тэмпературы газу. Ён тады патлумачыў змена ўнутранай энергіі газу пры награванні. Вывеў сваю формулу. Яго даследаванні праз 20 гадоў працягнуў Гей-Люссак, які даследаваў нагрэў газу пры пастаянным ціску. Ён назіраў, як змяняе сваё становішча поршань, размешчаны ўнутры шклянога цыліндру пры награванні і астуджэнні. Тут ён ушчыльную падышоў да адкрыцця паняцці аб газавай пастаяннай. Ён не скарыстаўся даследаваннямі, якія выканаў на 140 гадоў раней Роберт Бойль. Толькі працы Мариотта, выкананыя пазней і сфармуляваныя ў законе Бойля-Мариотта, дапамаглі Бенуа Поль Эміль Клапейрону сфармуляваць першыя ўяўленні аб раўнанні стану ідэальнага газу.

Праз 40 гадоў Д.І. Мендзялееў дапоўніў раўнанне стану вынікамі сваіх даследаванняў. Зараз закон Клайперона-Мендзялеева з'яўляецца асновай для тэрмадынамікі усяго свету. Ён матэматычна вызначае змяненне ўнутранай энергіі ад тэмпературы газу. Адкрыцця базавых законаў пацвярджаліся і практыкай. Былі створаны цеплавыя машыны, якія працуюць на тэрмадынамічных цыклах Ота, Дызеля, Тринклера і іншых навукоўцаў.

Толькі ў пачатку XX стагоддзя быў абагульнены вопыт папярэднікаў і напісаныя падручнікі па малекулярнай фізіцы і тэхнічнай тэрмадынамікі, якія стройна і лагічна выкладаюць ўсю сукупнасць адкрыццяў.

Некалькі слоў пра закон стану ідэальнага газу

pV = mRT

Сёння пры выснове любых залежнасцяў выкарыстоўваецца раўнанне стану ідэальнага газу. Нікога не бянтэжаць што ў яго ўваходзяць параметры, якія маюць цалкам пэўныя паняцці. Высновы з асноўнага газавага закона даюць яшчэ адну важную формулу, якая характарызуе змяненне ўнутранай энергіі:

dU = cvDT,

тут dU і ёсць дыферэнцыял змены ўнутранай энергіі, а cv - гэта цеплаёмістасць газу пры пастаянным аб'ёме. У выніку разваг пра прыроду газавай пастаяннай R ўстаноўлена, што яна характарызуе працу газу пры пастаянным ціску.