Сороковые годы 19 ст. Закон сохранения энергии.

Майер – Первая работа «О количественном и качественном определении силы»– общие рассуждения о химических и физических законах. Вводит понятие силы как причины (цитата). Понятие разностей сил, которое эквивалентно нынешнему пониманию разности энергетических уровней. 2-я работа «Замечания о силах неживой природы»– определяет причину и ее свойства. Дает конкретные примеры, например, сила падения и сила тяжести, четко различая их особенности. «Мы получаем, рассмотрев пример с переходом силы падения в движение – закон сохранения живых сил, как основанный на общем законен неразрушимости причин».Далее задает вопрос: «какую дальнейшую форму способна принять сила, которую мы познали как силу падения или движения». И далее: «Мы предпочитаем допущению существования причины без действия и действия без причины допущение, что тепло возникает из движения». Приводит пример таких взаимных превращений движения и тепла: «Локомотив с его поездом может быть сравнен с перегонным аппаратом; тепло, разведенное под котлом, превращается в движение, а таковое снова осаждается на осях колес в качестве тепла». Завершает эту работу указанием на необходимость установления численного эквивалента различных сил.

Итоги 2-й работы: 1. Сформулировал идею о качественном превращении и количественном сохранении «сил». 2. Новое понимание силы : «сила падения» в смысле энергии. 3. Установил понятие эквивалентности сил. 4. Дал количественное определение мех. эквивалента теплоты (1 ккал = 365 кГм). На основе измерений теплоемкости газов. «При всех химических и физических процессах данная сила остается постоянной величиной: независимо от того переходит ли сила падения в движение или движение в силу падения, данная сила или эффект, остается постоянной величиной. Этот закон – специальное приложение аксиомы о неразрушимости силы – вводится в механике под именем закона сохранения живых сил».

Ни Майер, ни Джоуль не знали, что в бумагах Карно уже был сформулирован закон сохранения энергии и определен мех. эквивалент теплоты. В записных книжках Карно было написано: «Тепло – не что иное, как движущая сила или, вернее, движение, изменившее свой вид; это движение частиц тел; повсюду где происходит уничтожение движущей силы, возникает одновременно теплота в количестве, точно пропорциональном количеству исчезнувшей движущей силы. Обратно: всегда при исчезновении тепла возникает движущая сила». «Таким образом можно высказать общее положение: движущая сила существует в природе в неизменном количестве, она, собственно говоря, никогда не создается, никогда не уничтожается; в действительности она меняет форму, то есть вызывает то один род движения, то другой, но никогда не исчезает».

3-я работа Майера «Органическое движение в связи с обменом веществ»(1845) – отдельная брошюра.. Рассматривает различные формы движения и перечисляет их. 1. Движение есть «сила». Мера силы – живая сила, сохраняется при упругом ударе – механическое движение. 2. «Сила падения» - теорема о сохранении механической энергии. 3. Следующая форма движения – тепловая. Затем – электрическая, химическая. 1851 – «Замечания о механическом эквиваленте теплоты». Устанавливает на основании опыта Гей-Люссака с расширением газа в пустоту и данных о теплоемкости газов при постоянном давлении значение механического эквивалента теплоты. При этом использует полученную им формулу, которая сейчас известна как уравнение Майера: Ср – Сv = R.

1843 – Джоуль независимо определяет мех. эквивалент. 1843 – Ленц «О законах выделения теплоты гальваническим током». Нагревание проволоки током пропорционально сопротивлению проводника и квадрату тока. Гельмгольц (1845) – «О сохранении силы»(1847). В этой работе впервые закон сохранения энергии получил строгую математическую форму. Гельмгольц в работе «О сохранении силы» (1847) ставит задачу о сведении явлений природы к неизменным притягательным и отталкивательным силам, величина которых зависит от расстояния. Как неизменную причину он принимает центральные силы и доказывает их консервативный характер: «Во всех случаях движения материальных точек под влиянием их притягательных и отталкивательных сил, интенсивность которых зависит только от расстояния, потеря в количестве сил напряжения всегда равна приращению живой силы, а приращение первой – потере второй. Следовательно сумма всех сил и сил напряжения является всегда величиной постоянной». Сила напряжения на современном этапе – это потенциальная энергия.