В этой заметке я рассмотрю основные этапы создания термодинамики в 19-ом веке:
Теория теплорода и принцип невозможности вечного двигателя
Цикл Карно в рамках теории теплорода (Карно, Клапейрон, Томсон)
Эквивалентность работы и теплоты (Майер, Джоуль, Гельмгольц)
Первый и второй законы термодинамики (Клаузиус и Томсон)
Отмечу, что в ходе этой истории участвовало гораздо большее количество ученых, но я ограничусь минимальным количеством имен. Уильям Томсон в те времена еще не был лордом Кельвиным, поэтому лорд Кельвин останется в заметке как Томсон.
При рассмотрении истории термодинамики полезно ввести отличие натурфилософских теорий от собственно теорий физики. Первые заключаются в стремлении понять суть вещей; на этот счет хорошо сказал Пьер Дюгем (хотя он сам не придерживался этого взгляда):
‘Объяснять значит обнажать реальность от ее явлений, что обволакивают ее каким-то флером, чтобы видеть эту реальность обнаженной и лицом к лицу.’
Обычное рассмотрение истории термодинамики идет именно в таком духе — борьбы с теорией теплорода как натурфилософской теорией. В то же время полезно взглянуть на происходящее с точки зрения построения физической теории как математического формализма для описания исследуемых явлений; это будет главной целью заметки.
Теория теплорода и принцип невозможности вечного двигателя
В начале 19-ого века механика и учение о теплоте были разными областями физики. В механике существовал принцип невозможности вечного двигателя. В то же время энергия в современном понимании не сохранялась: маятник под действием сил трения останавливался; тело, падающее на Землю, вначале набирало скорость и приобретало живую силу (эквивалент кинетической энергии в терминологии Лейбница), но затем после удара о Землю живая сила пропадала. Хотя на уровне натурфилософии были рассуждения, что на самом деле движение не исчезает, на уровне математических уравнений в механике энергия под действием неконсервативных сил могла пропасть.
Далее: http://blog.rudnyi.ru/ru/2023/12/ot-teploroda-k-termodinamike.html
