|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KHÁM PHÁ KHOA HỌC QUAN TRỌNG NHẤT
Định luật bảo toàn năng lượng. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học
Cẩm nang / Những khám phá khoa học quan trọng nhất Thành tựu quan trọng nhất của khoa học tự nhiên là việc thiết lập định luật bảo toàn năng lượng. Ý nghĩa của định luật này vượt xa giới hạn của một định luật vật lý cụ thể. Thay vì định luật bảo toàn khối lượng, định luật này hình thành nền tảng của thế giới quan duy vật khoa học, thể hiện sự thật về tính bất hoại của vật chất và chuyển động. Trên thực tế, các điều kiện tiên quyết triết học cho một tuyên bố như vậy đã có sẵn. Họ cũng nằm trong số các nhà triết học cổ đại, đặc biệt là các nhà nguyên tử, và Descartesvà đặc biệt được nhìn thấy một cách cụ thể và rõ ràng trong Lomonosov. Năm 1807, một thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Paris, nhà vật lý và hóa học người Pháp Joseph Louis Gay-Lussac, nghiên cứu tính chất của chất khí, đã thiết lập một thí nghiệm. Trước đó, người ta đã biết rằng khí nén, nở ra, nguội đi. Nhà khoa học cho rằng điều này có thể là do nhiệt dung của chất khí phụ thuộc vào thể tích của nó. Anh quyết định kiểm tra nó. Gay-Lussac làm cho khí nở ra từ một bình thành một khoảng trống, tức là một bình khác mà từ đó không khí đã được sơ tán trước đó. Trước sự ngạc nhiên của tất cả các nhà khoa học quan sát thí nghiệm, không có sự giảm nhiệt độ nào xảy ra, nhiệt độ của toàn bộ khí không thay đổi. Kết quả thu được không chứng minh cho các giả định của nhà khoa học, và ông ta không hiểu ý nghĩa của thí nghiệm. Gay-Lussac đã có một khám phá lớn và không nhận thấy nó. Nghiên cứu của nhà khoa học Nga đóng một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển học thuyết về sự biến đổi của các lực tự nhiên. Emil Khristianovich Lenz, liên quan đến khía cạnh này để nghiên cứu Faraday. Các tác phẩm đáng chú ý của ông về điện có định hướng năng lượng rõ ràng và đã góp phần đáng kể vào việc tăng cường pháp luật. Do đó, Lenz đã chiếm một cách chính đáng một trong những vị trí đầu tiên trong thiên hà của những người sáng tạo và củng cố định luật bảo toàn năng lượng. Người đầu tiên hình thành chính xác quy luật khoa học tự nhiên vĩ đại này là bác sĩ người Đức Robert Mayer. Robert Julius Mayer (1814–1878) sinh ra tại Heilbronn trong một gia đình làm nghề thuốc phiện. Sau khi tốt nghiệp trung học, Mayer vào Khoa Y tại Đại học Tübingen. Tại đây, ông không tham gia các khóa học toán và vật lý, nhưng ông đã nghiên cứu kỹ lưỡng về hóa học với Gmelin. Anh ấy đã không hoàn thành đại học ở Tübingen mà không cần nghỉ ngơi. Anh ta bị bắt vì tham gia một cuộc tụ tập bị cấm. Trong tù, Mayer tuyệt thực và đến ngày thứ sáu sau khi bị bắt thì được thả tại gia. Từ Tübingen, Mayer đến Munich, sau đó đến Vienna. Cuối cùng, vào tháng 1838 năm XNUMX, ông được phép trở về quê hương của mình. Tại đây anh đã vượt qua các kỳ thi và bảo vệ luận án của mình. Mayer sớm đưa ra quyết định gia nhập một con tàu Hà Lan đến Indonesia với tư cách là bác sĩ tàu. Cuộc hành trình này đã đóng một vai trò quan trọng trong việc khám phá ra nó. Làm việc ở vùng nhiệt đới, ông nhận thấy rằng màu máu tĩnh mạch của cư dân ở vùng khí hậu nóng sáng hơn và đỏ hơn màu máu của cư dân ở châu Âu lạnh giá. Mayer đã giải thích một cách chính xác về độ sáng của máu ở cư dân vùng nhiệt đới: do nhiệt độ cao, cơ thể sinh ra ít nhiệt hơn. Rốt cuộc, trong một khí hậu nóng, con người không bao giờ bị đóng băng. Do đó, ở xứ nóng, máu động mạch ít bị oxy hóa hơn và hầu như vẫn giữ nguyên màu đỏ khi đi vào tĩnh mạch. Mayer đã đưa ra một giả thiết: liệu lượng nhiệt tỏa ra của cơ thể sẽ không thay đổi khi cùng một lượng thức ăn bị oxy hóa, nếu cơ thể ngoài việc tỏa nhiệt còn thực hiện công việc gì? Nếu nhiệt lượng không thay đổi, thì nhiệt lượng nhiều hơn hoặc ít hơn có thể thu được từ cùng một lượng thực phẩm, vì công có thể được chuyển thành nhiệt, chẳng hạn, do ma sát. Nếu lượng nhiệt thay đổi, thì công và nhiệt có nguồn gốc từ cùng một nguồn - thức ăn bị oxy hóa trong cơ thể. Xét cho cùng, công và nhiệt có thể chuyển hóa lẫn nhau. Ý tưởng này ngay lập tức giúp Mayer có thể làm rõ và làm sáng tỏ thí nghiệm của Gay-Lussac. Nếu nhiệt và công chuyển hóa lẫn nhau, thì khi chất khí nở ra thành khoảng trống, khi nó không sinh ra công, vì không có lực áp suất nào chống lại sự tăng thể tích của nó, thì chất khí không được làm lạnh. Nếu khi khí nở ra, nó phải tác dụng với áp suất bên ngoài thì nhiệt độ của nó phải giảm. Nhưng nếu nhiệt và công có thể chuyển thành nhau, nếu các đại lượng vật lý này tương tự nhau, thì câu hỏi đặt ra về mối quan hệ giữa chúng. Mayer đã cố gắng tìm hiểu xem: cần bao nhiêu công để giải phóng một lượng nhiệt nhất định và ngược lại? Khi đó, người ta biết rằng để nung nóng một chất khí ở áp suất không đổi, khi chất khí nở ra thì cần nhiều nhiệt hơn là đốt nóng chất khí trong bình kín. Tức là nhiệt dung của chất khí ở áp suất không đổi lớn hơn ở thể tích không đổi. Những số lượng này đã được biết đến nhiều. Nhưng người ta đã xác định được rằng cả hai đều phụ thuộc vào bản chất của khí: sự khác biệt giữa chúng gần như giống nhau đối với tất cả các khí. Mayer nhận ra rằng sự khác biệt về nhiệt này là do chất khí khi nở ra có sinh công. Công thực hiện bởi một mol khí nở ra khi được làm nóng một độ rất dễ xác định. Bất kỳ loại khí nào ở mật độ thấp đều có thể được coi là lý tưởng - phương trình trạng thái của nó đã được biết đến. Nếu bạn làm nóng chất khí lên một độ, thì ở áp suất không đổi, thể tích của nó sẽ tăng thêm một lượng nhất định. Do đó, Mayer nhận thấy rằng đối với bất kỳ chất khí nào, hiệu số giữa nhiệt dung của chất khí ở áp suất không đổi và nhiệt dung của chất khí ở thể tích không đổi là một đại lượng gọi là hằng số chất khí. Nó phụ thuộc vào khối lượng mol và nhiệt độ. Phương trình này bây giờ mang tên của ông. Đồng thời với Mayer và độc lập với anh ta, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng đã được phát triển Joule и Helmholtz. Cách tiếp cận cơ học của Helmholtz, mà bản thân ông buộc phải công nhận là hạn hẹp, đã giúp thiết lập một thước đo tuyệt đối cho "lực sống" và xem xét tất cả các dạng năng lượng có thể có dưới dạng động năng ("lực sống") hoặc thế năng ( "lực căng thẳng"). Đại lượng của dạng chuyển động đã biến đổi có thể được đo bằng cường độ của công cơ học đó, ví dụ, khi nâng một tải trọng, có thể thu được nếu toàn bộ chuyển động biến mất được dành cho việc nâng này. Chứng minh thực nghiệm của nguyên tắc trước hết bao gồm bằng chứng về tính chắc chắn về mặt định lượng của công trình này. Các thí nghiệm cổ điển của Joule được dành cho vấn đề này. James Prescott Joule (1818-1889) - nhà sản xuất bia ở Manchester - bắt đầu với việc phát minh ra thiết bị điện từ. Các thiết bị này và các hiện tượng gắn liền với chúng đã trở thành một biểu hiện sinh động cụ thể về khả năng biến đổi của các lực vật lý. Trước hết, Joule nghiên cứu quy luật sinh nhiệt của dòng điện. Vì các thí nghiệm với nguồn điện galvanic (1841) không thể xác định được liệu nhiệt do dòng điện phát ra trong dây dẫn có phải chỉ là nhiệt truyền của các phản ứng hóa học trong pin hay không, Joule quyết định thử nghiệm với dòng điện cảm ứng. Người đó đặt một cuộn dây có lõi sắt trong một bình kín có nước, hai đầu cuộn dây nối với một điện kế nhạy. Cuộn dây được đặt quay giữa các cực của một nam châm điện mạnh, qua cuộn dây mà dòng điện chạy qua pin. Số vòng quay của cuộn dây đạt 600 vòng / phút, trong đó cứ một phần tư giờ thì luân phiên cuộn dây của nam châm điện đóng, một phần tư giờ mở. Nhiệt lượng toả ra do ma sát trong trường hợp thứ hai đã trừ nhiệt lượng toả ra trong trường hợp thứ nhất. Joule nhận thấy rằng lượng nhiệt do dòng điện cảm ứng tạo ra tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện. Vì trong trường hợp này, các dòng điện phát sinh do chuyển động cơ học, Joule đã đi đến kết luận rằng nhiệt có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các lực cơ học. Hơn nữa, Joule, thay thế chuyển động quay của bàn tay bằng chuyển động quay do trọng lượng rơi xuống, đã xác định rằng "lượng nhiệt có thể làm nóng 1 pound nước thêm 1 độ, là bằng nhau và có thể được chuyển đổi thành lực cơ học, có thể nâng 838 pound lên độ cao thẳng đứng là 1 foot ". Những kết quả này đã được ông tổng kết trong công trình “Về tác dụng nhiệt của từ trường và ý nghĩa cơ học của nhiệt”, được báo cáo tại phần vật lý và toán học của Hiệp hội Anh ngày 21/1843/XNUMX. Cuối cùng, trong các công trình của năm 1847-1850, Joule phát triển phương pháp chính của mình, phương pháp này đã được đưa vào sách giáo khoa vật lý. Nó đưa ra định nghĩa hoàn hảo nhất về nhiệt lượng tương đương cơ học. Nhiệt lượng kế bằng kim loại được gắn trên một băng ghế gỗ. Một trục đi vào bên trong nhiệt lượng kế, mang các lưỡi hoặc cánh. Các cánh này nằm trong mặt phẳng thẳng đứng tạo thành một góc 45 độ với nhau (tám hàng). Bốn hàng tấm được gắn vào thành bên theo hướng xuyên tâm, không ngăn cản chuyển động quay của các cánh, nhưng ngăn chuyển động của toàn bộ khối nước. Với mục đích cách nhiệt, trục kim loại được chia thành hai phần bởi một hình trụ bằng gỗ. Ở đầu ngoài của trục có một hình trụ bằng gỗ, trên đó có hai sợi dây được quấn cùng chiều, để bề mặt của hình trụ ở những điểm đối nhau. Các đầu của dây thừng được gắn vào các khối cố định, trục của chúng nằm trên bánh xe nhẹ. Trên trục là những sợi dây quấn để mang tải. Chiều cao rơi của hàng hóa được đo bằng đường ray. Tiếp theo, Joule xác định độ tương đương bằng cách đo nhiệt sinh ra do ma sát của gang với gang. Một tấm gang quay trên một trục trong nhiệt lượng kế. Các vòng trượt tự do dọc theo trục, mang một khung, một ống và một đĩa, ăn khớp với một tấm gang. Với sự trợ giúp của một thanh và một đòn bẩy, bạn có thể tạo áp lực và ép đĩa vào đĩa. Joule thực hiện các phép đo cuối cùng của cơ học tương đương vào năm 1878. Các tính toán của Mayer và thí nghiệm của Joule đã hoàn thành cuộc tranh cãi hai năm một lần về bản chất của nhiệt. Nguyên tắc tương đương giữa nhiệt lượng và công, được chứng minh bằng kinh nghiệm, có thể được xây dựng như sau: trong mọi trường hợp khi công xuất hiện nhiệt thì một lượng nhiệt bằng công nhận được và ngược lại, khi công là công thu được cùng một lượng nhiệt. Kết luận này được gọi là Định luật Nhiệt động lực học đầu tiên. Theo định luật này, công có thể chuyển hóa thành nhiệt và ngược lại - nhiệt thành công. Hơn nữa, cả hai giá trị này đều bằng nhau. Kết luận này có giá trị đối với chu trình nhiệt động lực học, trong đó hệ phải được giảm về điều kiện ban đầu. Như vậy, đối với bất kỳ quá trình tròn nào, công do hệ thực hiện bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được. Việc khám phá ra Định luật thứ nhất của Nhiệt động lực học đã chứng minh việc không thể phát minh ra động cơ vĩnh cửu. Lúc đầu, định luật bảo toàn năng lượng được gọi như vậy - "không thể có động cơ vĩnh cửu." Tác giả: Samin D.K.
▪ Lý thuyết sinh học về quá trình lên men
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Doanh thu đĩa nhựa lần đầu tiên vượt qua doanh số đĩa CD ▪ Mô-đun Bluetooth 5.0 mới từ STMicroelectronics ▪ Giới hạn tốc độ từ xa trong xe Tesla
▪ phần trang web Bộ điều chỉnh dòng điện, điện áp, nguồn. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Đừng tin vào đám đông - trống rỗng và lừa dối. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Tại sao Lewis Carroll bị buộc tội ấu dâm? đáp án chi tiết ▪ bài Cây tràm. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Matt vecni. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này