章我——力量的一元论的概念和理论的能量守恒
1。能量守恒
宇宙的各种力量被认为是由旧的物理学家不同,而表现出彼此没有关系。热、电、光等,似乎一些不相关的现象。
的想法涌现在上世纪下半叶无多大差别。定居后,消失的一种力量总是紧随其后的是另一个的样子,很快就意识到,他们都依赖于一个坚不可摧的实体——能量的变换。像物质可能会改变它的形式,但它的数量在宇宙中保持不变。各种力量,光,热,等等,只有能量的不同表现形式。
部队的想法可能是坚不可摧的最近的起源。能量守恒的教条只拥有,事实上,大约半个世纪的存在。科学发现的日期,只拥有一个永久的元素——物质。过去60年来拥有,或认为它拥有第二能量。
能量守恒的原则出现的形式实施,如此简单,和答案完全的某些倾向认为,人会假设它必须有敏锐的关注那一天发布。完全不同的是它的命运。十年没有一个学者甚至能找到世界上谁会同意讨论。白费了不朽的作者,海尔布隆梅尔博士、乘他的回忆录(1)和他的实验。梅尔死于绝望和未知,所以当亥姆霍兹重复相同的几年后,发现只有数学基础的考虑,他甚至没有怀疑他的前任的存在。评判性思维是如此罕见的礼物,最深刻的思想和最令人信服的实验锻炼没有影响,只要他们不是通过学者享受官方权威的声望。
((1)Mayer的第一篇论文,“评价无生命的自然的力量”,于1842年出版。他最后一次,”评价的力学等效热”于1851年出版。)
然而,它总是发生在长远来看,一个新想法冠军在一些学者发现拥有这种威望,然后迅速使其方式。尽快的壮丽的能量守恒被一个这样的理解,它立即成功。
这是特别的讨论w·汤姆森(后来开尔文勋爵)和焦耳实验,确认的结果Mayer在热量和功的等价性,这引起了专家的关注。整个军队的劳动者的科学在这个问题的上的出击,在几年的团结和等效物理力量被宣布,尽管在相当狭窄的理由。
这概括了从实验在现实中不包括它。事实上,推导出从研究来确定温度上升下降的体重产生的给定高度成液体。指出,为了提高了1度的温度一千克的水有必要让从一个身高1米425公斤的重量。425年这个数字被称为机械相当于热。
在这个实验中,其他类似的我们只是建立不同形式的能量可以转化为机械功;但是没有显示任何他们之间的关系。我们可以通过一台机器将由人类手臂,蒸汽、风、电、等,产生相同的工作量,尽管其原因是明显不同的。说话的力学等效热只有意味着425公斤下降从一米的高度我们提高温度1度的水。在现实中,热或任何形式的能量相当于20个苏的工作就像一块相当于一磅牛肉可以买。
由于科学的一部分定义来衡量事情多,收购一个度量单位总是意识到一个巨大的进步。由于建立一个能源或工作单位,我们已经成功地说以前很模糊的概念。时,通过任何形式的能量,就可以产生一个kgm的卡路里或数量决定的,我们的思想是由它的大小。几乎总是通过它们产生热,高程测量的量热计的水的温度,大多数化工、电力和其他部队计算。
能量守恒的原则有些已经先后添加已明确允许分配的法律。起初只适用于热——也就是说,物理学的分支称为热力学——他们很快就扩展到所有形式的能源。因此成立一个特定的科学,充满活力的机制,我们将简要地分析。
2。热力学的原理
热力学和能量力学只是第一个命名的扩展,剩下的三个原则(1)能量守恒,(2)的分布,或卡诺的原则,和(3)最小的法律行动。
第一,上面已经指出,制定如下:宇宙中包含的能量是不变的。
推广少一点自信目前,我们限制自己说,在一个孤立系统,可见能量和潜在的能量的总和是恒定的。这种形式的原则显然仍是不容置疑的,因为势能不总是可用,我们总是可以属性值必须满足所需的比率。
热力学第二的原则,或卡诺原理,尽管它已变得非常复杂的引入它的非常不同的东西在一个纯粹的数学形式,仍然是完全包含在下列阐明由克劳修斯:热量从低温物体不能通过热没有工作。这是广义:传输的能量只能影响张力下降。这意味着能量总是从张力在哪里最高最低的地方。卡诺的原则的重要性,住在这泛化。它不仅适用于热但所有已知模式的能源——发热,热,电,或以其他方式。
这段的能量,它的张力是最高最低的地方是完全与流动的液体容器中包含由管沟通与另一个容器放置在一个较低的水平。可能同样被比作一条河的水流入大海。
热敌人从加热到冷的身体,而且从不从冷到热的身体,由法律类似于,迫使河流流到大海,阻止他们回到他们的来源。说,河流流到大海,不追溯他们的课程是一个简单的翻译卡诺的原则。
以这种方式表达的,似乎是一个不言自明的事实。卡诺把它放到一样简单的一种形式,然而,物理学家们花了近25年掌握其全部轴承。他genius-inspired主意只是比较下降的热量下降的水,和所有后续进展在于认识到各种形式的能源,特别是电力,服从分配,法律,调节液体的流动。然而,让我们来看看到底是什么卡诺写道:-
“动力的产生是由于蒸汽引擎,不发热的实际消费,但它的交通从激烈的身体到一个很酷的身体——也就是说,恢复其平衡由一个原因应该是破碎的,如燃烧的化学反应或其他一些…动力的热量可能比下降的水。都有一个最大的,不能通过,这无论机器用来接收水和物质的作用用于接收热量的作用。减少水的动力取决于液体的高度和数量;热的动力同样取决于使用发热的数量,我们将调用它的高度下降——也就是说,身体的温度差异影响热量的交换”。
卡诺不是一个实验者。他短暂的回忆录是基于简单的参数,可以在其本质上,将短文我引用。然而,他的唯一事实原则被理解,上个世纪的科学理论和实践是完全推翻。任何物理学家和化学家现在宣告一个新的命题不先验证是否在矛盾卡诺的原则。说从来没有如此简单的一个想法有如此深远的影响。它将永远展示在科学革命指导思想的优势作用,同时多慢收购是最简单的概括。
热力学第二的原则,在现实中,比第一次更大的重要性。其中,此外,它几乎是独立的。即使能源没有保存,其分布都会发生,至少在绝大多数情况下,按照卡诺的原则。
的普遍性原则允许它扩展到宇宙中所有的现象。调节他们的3月,禁止他们是可逆的,也就是说,它谴责他们总是采取相同的方向,因此不要倒退时间的课程。如果一些魔力比数学家麦克斯韦的恶魔再次强迫分子建筑传递到以前的状态,它会慢慢地引领世界落后,并迫使它撤退的年龄,并将因此迫使当地居民认为先后的早期形式出现在地质时期的链。
卡诺的原则完成,称为最小作用原理,或哈密顿原理,向我们展示了路上所遵循的分子受到优越的运输力量自己从一个点到另一个地方。他告诉我们,这些分子只能以一个方向,viz.的需要最少的努力。这也是其中的一个原则很简单,可是非常深远。回到上面给出的形式对卡诺的原则,河流下降到大海和不一起回去,我们可能会增加,最小努力原则的原因,河流流向大海的要求最少的努力水流-也就是说,最大斜率。
第二章——大力解释的现象
1。精力充沛的力学原理
它是热力学的原理,简要提出,精力充沛的力学的科学,号称取代经典力学,已成立。
精力充沛的力学占据本身仅仅测量的现象,而且从不解释。无法计算的存在。消除物质和力量,它只研究能量的转换,只知道现象从他们的精力充沛的行动。它测量数量的热量,磁场,潜在的差异,等等,以及限制本身建立的数学这些大小之间的关系。
一些简短的指示将足以说明,在这个理论中,宇宙的力量是构思。充满活力的理论方法而不是教条。仍然有引入科学某些重要概念,我将简要的状态。
在精力充沛的力学中,能源被认为是两种形式——动力和潜力。第一个代表能量运动,第二个能量静止,但能够代理静止时停止。这样,例如,是一个螺旋弹簧的力量,一个激动的时钟的重量等。
系统的势能和动能可能不同相反,但他们的体制内的总和保持不变。动能取决于分子的位置和速度,并分配这些速度的平方。势能仅取决于分子的位置。最小的原则行动,上面介绍的那样,允许建立运动方程时,动能和势能是已知的。
2。能源的数量和它的张力
引入精密某些概念,而困惑的旧的力学、充满活力的理论表明,身体的能量,任何的自然力量是相关的,是两个因素的产物,一个紧张或强度,另数量。张力调节的方向传输的能量。根据形式的能量,它是由一个速度,压力,温度,一个高度,一个电动势,等回到一个力的比较与液体的流动为卡诺解释他的原理,很容易理解所起的作用这两个因素——数量和紧张。在水库、数量由液体的质量表示,通过孔以上的高度紧张它逃跑了。
所有形式的能源被他们生产的工作,只知道,没有区分被各种力量的工作,电气、机械、热、等等,因此,他们都可以表达同样的工作单元,viz.千克米。为了方便他人有时被使用,但他们总是可以减少kgm。因此,例如,电力使用的焦耳的工作单元代表十分之一千克米。在现代物理学家的语言,能源已经成为工作估计在kgm的同义词。
的数量和张力大小两个因素我们可以给没有其他定义,他们的测量。在重力,数量是由公斤,紧张的米的高度下降。他们的产品代表了gravitic能量。在电力、数量由库仑源的输出,在伏电力的紧张压力。在动能所代表的数量质量和张力的速度,等等。
一般地,因此,如果我们由E表达的能源单位指定的工作,通过问数量、T的张力,E = Q x T, Q = E / T。数量因此所代表的能量除以紧张。(1)
((1)热能熵的名字通常是给商Q / T, Q代表了热能和绝对温度。这表达的是一个更一般的M / T的积分方法。当一定数量的热能从加热到冰冷的身体,它的熵减少,增加身体的冷。熵可以变化不改变温度。因此一个变量在一定条件下可能会改变在一个独立的方式。
熵的概念的某些物理学家似乎渴望做一个特殊的物理大小可以广义的不同形式的能量。我们已经看到的技巧表达了不同形式的能量大部分工作衡量kgm所有能量等效,允许他们用算术方法。但是没有等价的基础因素的组合。因此不可能把熵的不同能量的身体来获得一个总熵。很容易看到,不同能量的因素表达的东西非常不同的现实中。在热能,例如,张力的因素是由温度;动能的速度;gravitic能源的高度等。
可以确定一个概念是模糊的理解由学者以非常不同的方式利用它。庞加莱认为熵是“一个巨大的抽象概念”,它必须非常最著名的物理学家理解它在这样不同的时尚。这可以收集从一个长时间的讨论,发表在英语期刊性质,电审查,和电工,1900年和1901年。著名物理学家发表在其中最矛盾的观点,似乎,此外,惊奇他们彼此互惠的无知的想法。工程师,熵的概念是一个非常简单的计算数据,因为他们只有应用蒸汽发动机的情况下。对他们身体的熵只代表了变化(可尊敬的热量)的热能供程度的外部工作时被公斤物质的温度和热既不增加也不带走。相对熵的困难来自定义的不可能的由不同形式的能量。例如,只要电和热,可能与m .吕西安庞加莱的话,“这是不可能建立一个连接可翻译成准确的数值之间的比率的热量相当于一个数量的能源和电力的数量必须乘以一定的潜在表达一定数量的工作”。
确实发现一件事看起来类似的不同形式的能量,但这些类比通常是非常肤浅的。在电电阻几乎对应质量的动能,但在热能是什么对应?是改变的状态的身体所需的热量没有修改它的温度,和简单地征服分子改变的阻力?在这些要点的教科书是沉默。然而,在所有形式的能源这两个元素,数量和紧张,产品代表了工作,总是发现。没有紧张,可能是没有传播的能量。特别是在电力,两个因素之间的差异数量和张力是清楚地看到。静态机器在我们实验室下的屈服电力紧张,因为它很高可能高达50000伏特;但是他们的输出是无关紧要的,因为它从来没有量超过几安培的四舍五入。原电池,相反,安培的高收益,而问题的电力,它在一个非常微弱的张力不超过2伏特。
老电工,谁不知道这些区别,认为非常错误的,静态的机器在我们的实验室,因为他们生产的响亮的火花,强大的电力发电机。压力是巨大的,但是数量无穷小,所以这两个产品的大小代表了一个微不足道的工作。正是因为这一原因,这些嘈杂的机器的火花产生微不足道的结果,而在工业机器张力几乎超过100伏特左右,但高输出,生理、发热、发光效果是相当大的。
研究热,两者的区别大小张力和数量同样可以清楚地显示出来。张力由身体的温度,表示数量的卡路里的数量可以生产。一个非常简单的例子将显示两个因素之间的差异。
让我们燃烧火柴杉木或整个森林的树,和温度计推力的火焰匹配或森林会显示相同的温度。然而,很明显,产生的热量在两种情况将大不相同。燃烧产生的热量的比赛我们只能给沸点带来几滴水,时产生的热量燃烧的森林,我们可以煮几吨的液体。
3所示。量转换为紧张,相反
产品数量的张力——也就是说,工作——是一个常数级;但这是可能的,在不改变产品,增加和减少的一个因素。这些都是商务有追索权的日常操作。
上面给出的液压类比,我们应该始终把如果我们希望彻底理解能量的分布——使我们能够设想如何转换成数量紧张,或相反,其全部产品不同。把水库的液体,例如,我们可以看到,如果没有不同液体的重量和通过简单地修改容器的高度和宽度,我们可以获得一个非常伟大的输出非常微弱的压力,或者,另一方面,一个非常小的输出有一个非常巨大的压力。
量的变换到紧张,相反的,是变化无常的电力使用。与只有几伏特的电池有张力,但输出安培相当好,这是有可能的,通过电流通过感应线圈,使张力超过20000伏的电力,同时大大减少其输出。反过来同样可能影响操作。在某些工业设施我们成功发电在100000伏特的张力,然后这个紧张,太大的实际使用,转换以获得一个伟大的微弱的电压输出。在这些操作中,产品数量的张力——也就是说,库仑的伏-仍然不变。
从其影响,我们可能认为数量和张力构成了两种截然不同的元素。他们在现实但同一事物的两种形式。量转换为张力分布模式的结果只是相同的能量。反过来操作将改变,相反,紧张到数量。库仑分布在10000公里半径范围将只有一个伏特的压力。让我们传播相同的电量超过一个球体的直径少100000倍,也就是说,100米,和这个相同数量的电力将会产生潜在的十万倍——也就是说,一个100000伏特的压力。
这将是相同的任何其他形式的能量——例如,光。如果我们拥有一支铅笔,无力地照明表面的程度,并希望增加这个表面的一部分,我们只有铅笔集中在一个小空间里的镜头。点燃的一部分的强度将大大增加,但照亮表面将会明显减少。同样的操作,我们可以增加辐射热的温度由一支铅笔一个金属的熔点。逆向操作——也就是说,通过分散辐射束棱镜或凹透镜——我们增加表面点燃或加热,但减少表面的强度的单位。以上操作有不同数量的能源消耗。其分布就改变了。
4所示。在精力充沛的力学问题的一部分
在上面的总结,我们求助于精力充沛的力学原理。正如上面的方法计算它们的批评,但我们决不能试图从他们试图解释的现象。此外,充满活力的理论完全拒绝这样的解释。限制其作用大小随后连接在一起的测量方程,它否认力的存在,忽视了物质,并取代他们通过一个单一的实体——能源,它的品种限制测量。
“然后,就会说”,写在后卫的教义(奥斯特瓦尔德教授),“如果我们必须放弃原子和力学,我们现实的形象仍将是什么?但是我们需要没有形象和象征。科学的任务是建立关系的现实——也就是说,有形的和可测量的情况下,在这种方式,一些,其他人从他们了…以后没有必要麻烦自己的力量我们无法证明存在,原子之间的代理,我们并不认识,但只关注自己的能量发挥的现象正在研究。这些我们可以测量…所有的方程联系在一起的两个或两个以上的现象必然是不同物种之间的能量方程。不能有任何其他的,除了时间和空间,能源是唯一的大小是常见的所有订单的现象”。
也没有经典力学问题带进它的方程,因为它只处理它的影响,但这并没有否认它的存在。精力充沛的力学,发现它简单忽略它比寻求解释,不会导致任何很高的哲学概念。科学很难有进展如果拒绝试着了解起初似乎高于其范围。倾向相同的自然以前存在于动物,当时纯粹是描述性的,并拒绝处理人类的起源及其转换。只要这种观点盛行,科学进步但微不足道;但如果这狭窄的概念不够作了很长时期,哲学思想像拉马克和达尔文的不会发现材料的合成。也不可能把广泛的专家数量的生命花在称重或测量。不时建筑师似乎与材料提出了一个大厦被失眠的工人们耐心地聚集在一起。精力充沛的门徒力学今天积累这样的文档对优越的思想将会出现的那一天将会充分利用他们的人。
在治疗作为量可以忽略不计,精力充沛的力学只有在其肩膀世纪旧形而上学的继承。很长一段时间它是一个常规的消遣的哲学家证明物质甚至宇宙不存在,并详细阐述这些否定。这些无害的猜测就失去所有兴趣进入实验室。我们确实然后被迫充当如果问题是一个非常真实的宇宙,并在结果现象的基础。我们也有区分清楚这件事可以加权,和不同形式的能源——光,热,等等——不能重,因此身体不增加体重。
因此,尽管所有的能量方程,伟大的二元性之间的物质和能量继续存在。从计算物质可能被淘汰,但这消除没有让它从现实消失。
我最后工作的读者知道我努力让这个古典二分法消失通过证明物质只不过是能量的形式获得的固定性。我们已经从它的特殊属性,允许肯定它的存在问题,但仅仅表明,它是能量的一种形式的能力,转变成其他形式,它是通过其离解,起源的宇宙的力量,特别是太阳能热能和电能。远,然后,决定其不存在,我们一直在考虑事情的主要元素。
第三章——能量衰减和势能
1。能量衰减的理论
不灭性的教条的能量不再建立在非常安全的争论,但这是由一些非常强大的信念,把它上面的讨论。很少学者、杰出的数学家庞加莱的例子后,发现其弱点,指出其不确定性。
从最早的研究热量和功的关系,这是公认的,如果它是可能的给定数量的工作转换成热,我们拥有不影响反过来操作没有损失。最好的蒸汽发动机不会转变成工作远远超过十分之一的热量消耗。确实观察表明,任何形式的能量的消失的幽灵总是紧随其后的是一个不同的能量;但这进化是伴随着一个退化的原始能量,它就变得不那么可利用的。唯一的例外也许是gravitic能量。
那么,不能破坏的能量不意味着其刀枪不入。必须有品质的能量,其中热将是最低的。不同的能量有一个无敌的倾向于把自己变成这种形式的能量低,紧接而来的宇宙中所有这些最终接受这种转变。差异的温度平衡自己的扩散,以热只是可利用的能源条件能够作用于身体的温度较低,因此,当所有粒子的物质含有能量的低程度的紧张,没有交换可以发生在他们之间。这将是出宇宙的终结。从一个高度分化状态,就会通过逐步non-differentiated状态。它的能量不会被摧毁,因为根据定义应该是不朽的。它将成为简单的无法使用,仍将是闲散,直到那一天我们的世界将与另一个下级的能量,它将结果交换。理论中我们应当现在推断研究,事情会有所不同。
2。势能
势能的概念仅仅是扩展的基本观测事实。我已经说过,在能量守恒理论后一个以两种形式出现,或能量运动和势能动能。在一个孤立系统这两种形式的能源可能相反的方向不同,但他们的总和保持不变。如果因此我们调用C系统的动能,势能P,我们获得C + P =常数。
显然没有什么是简单的经典例子wound-ip钟的重量也说明了这个明显的简单性。只要体重不采取行动,动能受雇于绕组仍然存储在潜在的状态。所以体重开始下降,这个势能进入运动状态,当然在任何时刻的动能消耗的总和与势能未使用等于总能量主要是用来提高重量。
在这样的基本情况下,没有困难区分动能和势能;但是一旦我们超越这些非常简单的例子,它成为可能,庞加莱表明,分离两种形式的能量,因此确定的总能量(化学、电气等)的一个系统。公式包括异构的事情结束,这些能量可以不再被定义。
他说,“如果我们希望在洛杉矶科学et l个假设,”发音能量守恒原理的普遍性,并且应用到宇宙,我们看到它,可以说,消失,仍是但这——有一些保持不变。但是这有什么意义?”。
非常幸运的是科学的进步,当能量守恒的原则的后果是,冠军没有看起来那么密切调查此事。藐视的反对,他们建立了一个原则,呈现巨大的服务研究的起源。它尤其显示消耗的功产生一定的影响,新的化学平衡,例如——不会丢失,但是当身体返回到其原始状态中恢复过来。它几乎是这样,而且,能量守恒的原则现在。它带给我们回来,然后,说工作了的春天当发布等于吸收压缩它。我们因此跌倒再一次在一个普遍的真理显而易见经常形成网络最大的科学原理。
然而这可能是,物理学家们称自己的老师考虑到能量似乎失去了传递到其潜在状态,总是把能量守恒的原理从实验的批评。潜在的势能扮演的一部分“隐藏的势力”的干预早期力学成功符合其方程逃脱了他们的实验。能量守恒是承认作为一个假设,我们必须假设,这似乎失去了发现其他地方,和深渊的势能为它提供了一个不可侵犯的避难所。但是如果我们从相反的假设开始,能源可以使用和丢失,我们不得不承认,第二个假设会有利于其至少尽可能多的事实。
此外,这些都是贫瘠的讨论,因为实验是无法把这个问题。因此,我们保留能量守恒的原理,直到后进一步渗透进intra-atomic宇宙,它有benn明确提出以何种方式能源变得失去了。这是一个点的解决方案可以隐约看到,目前和我将检查它。
沉湎于事实也同样没用这很差或不同意永久能源的原则,因为它足以想象任何假设使其符合这一原则。这样的一种方式解释身体的质量与它的速度可以极大提高,与放射性粒子已被实验证明,肯定会被发现。它确实解释了永久磁铁可以无限期的空间时间穿越电流没有成为激烈的摩擦,这将导致损失的磁性。这足以假设它要么没有阻力——也就是说,赋予它一个属性水平传播光的性质证明了不存在。
这些不能证实的假设一直允许一个理论得救只要是肥沃的。许多物理学假说,如气体分子运动论,可能会很快消失,如果实验可以照亮他们。这些分子相互不断熙熙攘攘的速度炮弹,不加热,由于一个弹性应该是无限的,有可能但现实很遥远的相似之处。理论是正确地保留,因为它是富有成效的,因为不可能的实验使我们能够证明其不准确。
我们已经了解了理论的能量衰减及其转型为访问势能允许我们能量守恒的原则退出试验的批评。这一理论已经满足了绝大多数物理学家,但不是全部。我们知道庞加莱认为。他不是唯一一个表示怀疑。最近,m . Sabatier蒙彼利埃科学学院院长提出一个有趣的就职演讲的标题“物质宇宙永恒的吗?”,这个问题是否很肯定,没有一个真正的和进步的能量损失;和最近的回忆录能量衰减,我们最有远见的物理学家之一,m·伯纳德Brunhas表示自己如下:-
“我们保证声明,宇宙是有限的系统?如果不是这样,这些表达式表示:“宇宙的总能量”,或者宇宙的可利用的能源?说的总能量是保存,但可利用的能量减少,这不是制定毫无意义的命题吗?
“这不会是想象一个荒谬的宇宙,太阳系的例子后,总内能可能继续减少,而剩下的一部分就不断地进入一个无用的形式,即能源损失,同时退化。
“能量守恒定律只是一个定义:这是当一个新现象的证明来建立一个不和谐的能量方程,建立了它的条件定义的一种新能源重建受损的不平等”。
在回答一个信我提出我的想法在这一点上,同样的物理学家写信给我:-
”“没有了”应该被删除从博览会的物理定律,今天的科学告诉我们,失去了一些东西。当然的方向泄漏、磨损的世界,而不是在他们的方向更加稳定,明天修改统治思想的科学”。
我忠实地提出,这和前面的章节中,规则目前科学的理论。我的批评没有干扰我的信实博览会。他们的对象只是表明,当前理论包含了一些非常弱的点,因此可以取代他们,或者至少准备更换。早期体重不再束缚的原则现在足够了,我们可以继续检查是否到位是坚不可摧的,能量不会消失没有回报,这样的事只有转换。
