ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоемкость из "Понятия и основы термодинамики" Блек [13] объяснил (1760 г.) с единой точки зрения опыты Мартина—Рихмана, Тейлора—Рихмана и Фаренгейта—Бургаве, показав, что характерной величиной для каждого тела является его емкость для теплоты или, по современной терминологии, его теплоемкость. [c.51] Далее Блек указывает, что на размышления его навели опыты Фаренгейта—Бургаве, и излагает эти известные уже читателям опыты. Продолжаем цитировать Блека. [c.51] ТО безразлично, чья температура выше температура после встряхивания всегда будет равна среднему арифметическому начальных температур. Отсюда ясно, что количество теплоты, которое повышает температуру двух объемов воды, скажем, на 25 градусов, достаточно для повышения температуры 3 объемов ртути на то же число градусов. Ртуть поэтому имеет меньшую емкость для теплоты (если мне позволено применять это выражение), чем вода меньшее количество теплоты необходимо для повышения ее температуры на то же количество градусов [13]. [c.52] Далее Блэк излагает и объясняет опыты Мартина—Рихмана. Мы должны только предположить, что равные количества теплоты сообщаются обеим жидкостям, но так как для нагревания ртути необходимо меньшее количество теплоты, че.м для нагревания воды, то ртуть по необходимости будет нагреваться быстрее воды. Когда же обе жидкости, нагретые до одной и той же температуры, выставляются на холодный воздух, то воздух первоначально получает теплоту от обеих жидкостей с одинаковой скоростью, но ртуть, отдавая то же количество теплоты, что и вода, охлаждается гораздо быстрее, чем вода. Эти эксперименты доктора Мартина, хорошо согласующиеся с экспериментами Фаренгейта, ясно показывают, что ртуть, несмотря на ее большую плотность, требует меньше теплоты для заданного повышения температуры, чем равный объем воды. Ртуть поэтому, можно сказать, имеет меньшую емкость для теплоты [13]. [c.52] Аргументация Блека содержит не высказанное им явно допущение, что теплоемкость тела не зависит от его температуры. Но это допущение Блек сделал только для упрощения рассужде-дений, понимая, что в общем случае теплоемкость тела изменяется с изменением температуры. Блек указывает, что в некоторых местах термометрической шкалы может потребоваться большее количество теплоты для повышения температуры на один градус, чем в других местах шкалы. [c.52] Облекая рассуждения Блека в математическую форму, следует для общности принять, что теплоемкость зависит от температуры. [c.52] Обозначим через т и т., массы ртути и воды, через и с — их удельные (на единицу массы) теплоемкости, через и Изначальные температуры ртути и воды и через I—температуру после встряхивания. [c.52] По известным данным о плотностях воды и ртути и по данным опытов Фаренгейта—Бургаве можно вычислить, воспользовавшись уравнением (III, За), что удельная теплоемкость воды в двадцать раз превышает удельную теплоемкость ртути, вместо тридцати раз по современным данным. [c.53] Опыты Фаренгейта—Бургаве позволяют вычислять отношение удельных теплоемкостей двух несмешивающихся жидкостей. Но уже Кнрван [8], современник Блека, предложил приравнять удельную теплоемкость воды единице. Предложению Кирвана следуют и до настоящего времени. [c.53] Приравнивание удельной теплоемкости воды единице устанавливает, при выбранной термометрической шкале, и единицу теплоты. Единица теплоты равна тому количеству теплоты, которое нужно сообщить единице массы воды, чтобы повысить ее температуру на один градус по выбранной шкале температур. Но так как теплоемкость воды зависит от температуры, то необходимо еще уточнить, на какое место термометрической шкалы приходится повышение температуры на один градус. [c.53] При смешении двух масс одной и той же жидкости ( i= 2), имеющих различные температуры, из уравнения (III, 3) выводится уравнение Тейлора—Рихмана (III, 1), написанное для двух масс жидкости. Если смешиваются две равные массы одной и той же жидкости (mi=m2), то уравнение (III, 3) превращается в уравнение Тейлора—Рихмана (III, 1а). [c.53] Вычисления теплоемкостей по данным опытов Фаренгейта— Бургаве вовсе не связаны с представленнедМ о количестве теплоты, содержащейся в теле. Это важное обстоятельство хорошо понимали еще Лавуазье и Лаплас (1780—1784 гг.). Опыты дают сведения только об отношении количеств теплоты, которые необходимы для повышения температуры на равное число градусов. Поэтому теплоемкости, которые мы определили, говоря точно, являются ничем иным, как отношением дифференциалов абсолютных количеств теплоты [12]. [c.53] Дальнейшее уточнение уравнения (111,4) связано с уточнением представлений о природе теплоты. [c.54] Разработка методов калориметрии и установление понятия теплоемкости устранили смешение понятий температуры и теплоты, свойственное работам XVII в. и первой половины XVIII в. Впрочем, рецидивы такого смешения понятий были и в XIX в. Так, Гегель писал Когда качественно различные тела помещаются в среду одинаковой температуры, т. е. им сообщается одинаковое количество тепла, они нагреваются в различной степени. Так, всякое тело воспринимает температуру воздуха различно железо, например, становится на холоде гораздо более холодным, чем камень, вода в теплом воздухе всегда прохладнее, чем сам воздух. Высчитано, что для доведения воды и ртути до одинаковой температуры первую нужно нагреть раз в тринадцать сильнее, чем вторую другими словами, при одинаковой температуре вода оказывается в тринадцать раз менее теплой, чем ртуть [23]. [c.54] Читатель может использовать приведенную цитату для проверки приобретенных им знаний. Предлагается устранить в этой цитате смешение понятий и исправить другие ошибки. [c.54] Вернуться к основной статье