CCF20090321028

(27) wyrównywanie temperatur

Powiedzieliśmy już, że jeśli wprowadzimy do zamkniętego naczynia dwa gazy o różnych temperaturach, prędkości cząsteczek będą rozkładać się zgodnie z prawem Maxwełla, a mieszanina przybierze wkrótce jednakową temperaturę.

Temperatura mieszaniny, z chwilą gdy się wyrówna, pozostaje nadal jednakowa, co oznacza, że prawo Maxwella, ważne dla zbioru prędkości wszystkich cząsteczek gazu, pozostaje w mocy również w odniesieniu do tych cząsteczek, które w danej chwili zapełniają jakąś małą objętość, na przykład sześcian o boku długości 1 centymetra czy nawet 1 milimetra. To zaś z kolei oznacza, że cząsteczki najszybsze (można również nazwać je cząsteczkami ciepłymi¹) rozkładają się równomiernie pomiędzy poszczególne centymetry sześcienne mieszaniny. Jest to oczywiście równomierność tylko przybliżona, ale wobec ogromnej liczby cząsteczek odchylenia są stosunkowo nieznaczne i nie dają się wykryć eksperymentalnie.

To wyrównanie temperatur zachodzi nie tylko w gazach, lecz również w cieczach i ciałach stałych. Kiedy_; mamy dwa ciała o różnych temperaturach, ciało cieplejsze przekazuje ciepło drogą promieniowania ciału chłodniejszemu, tak że pierwsze oziębia się, a drugie ulega ociepleniu. Zjawisko to nieustannie dokonuje się na wielką skalę pomiędzy Słońcem a Ziemią; Słońce powoli stygnie, Ziemia zaś stale by się nagrzewała-, gdyby nie ulegała skądinąd oziębieniu wskutek nocnego promieniowania.

Sadi Carnot dzięki genialnej intuicji pierwszy pojął fundamentalną rolę, jaką odgrywa w termodynamice i w szczególności w teorii maszyn parowych ten podstawowy , fakt naturalnego i nieustannego wyrównywania się temperatur. Zasada

Carnota, uściślona przez 1. K. fi. Clausiusa, zajęła w nauce doniosłe miejsce. Dzisiaj chętnie nazywa się ją zasadą ewolucji; za chwilę wyjaśnimy, dlaczego. Jednocześnie stwierdzono, iż zasada ta opiera się na pojęciu prawdopodobieństwa i że tym samym wnioski, jakie się z niej wysnuwa, należy traktować jako wysoce prawdopodobne, nie zaś jako bezwzględnie pewne.

(28) cud Jeansa

N

Angielski fizyk J. H. Jeans zadał sobie następujące pytanie: wyobraźmy sobie proste doświadczenie polegające na umieszczeniu we wnętrzu mocno rozgrzanego pieca naczynia z wodą; czy byłoby rzeczą możliwą, aby woda, zamiast wygotować się, zamieniła się w lód? Drogą operacji rachunkowych bardzo podobnych do tych, które naszkicowaliśmy w związku z dyfuzją gazów, Jeans zdołał obliczyć prawdopodobieństwo urzeczywistnienia się tego, co nazwano cudem Jeansa, tj. przemiany wody w lód, i w następstwie, dalszego rozgrzania się pieca.

Obliczywszy wartość owego prawdopodobieństwa, Jeans orzekł, iż cud taki należy uznać za niezmiernie mało prawdopodobny, ale nie niemożliwy. Muszę przyznać, że w swych poprzednich publikacjach podtrzymywałem konkluzje Jeansa i właściwy mu sposób ich formułowania; niewątpliwie, byłem pod urokiem zgodnej opinii wielu matematyków i fizyków, którzy podzielali pogląd Jeansa. Dzisiaj jednak jestem zdania ~ piszę o tym szerzej w końcowej Części książki — że bez wahania powinniśmy orzec, zgodnie ze zdrowym rozsądkiem, iż cud Jeansa nie nastąpi.

Nie twierdzę, rzecz prosta, że zgodność ze zdrowym rozsądkiem ma stanowić argument wystarczający; zdaję sobie sprawę, że, jak to pisał Paul Valery, właśnie zdrowy rozsądek długo negował

61

1

Określamy je jako cieple w stosunku do średniej temperatury gazu.