3784494929

1. Wstęp historyczny

temperatury Celsjusza lub Fahrenheita nie przystawała jednak do teoretycznych rozważań Carnota. Dopiero w 1849 roku, już po śmierci Carnota (1832), Thompson późniejszy Lord Kelvin - zauważył, że obserwacja Carnota eliminuje zależność skali temperatur od własności substancji używanej w termometrze lub silniku cieplnym. Oznaczało to, że istnieje bezwględna skala temperatury, niezależna od własności jakiejkolwiek substancji, którą nazwano później skalą Kelvina. Ustalenie, że istnieje w naturze wyróżniona skala temperatur oznaczało, że termodynamika wykroczyła poza opis empirycznych faktów i wkroczyła na drogę poszukiwań głębszych praw rządzących przyrodą.

Ponieważ przez długi czas rozwoju termodynamiki praca i ciepło były rozpatrywane osobno, nie dziwi fakt, że do dziś używa się kalorii jako jednostki ciepła, a dżula - jako jednostki pracy. Pierwsze eksperymenty, w których wyznaczono przelicznik jednostki ciepła na jednostkę pracy, zostały wykonane w połowie XIX wieku przez Mayera i Joula. Jak widać, droga do sformułowania zasady zachowania energii, która stanowi treść pierwszej zasady termodynamiki, była stosunkowo długa. Jej początki związane były z zasadą zachowania energii mechanicznej: kinetycznej i potencjalnej, sformułowaną w ostatnich latach XVII wieku przez Leibnitza, a jej ukoronowaniem była publikacja Helmholtza z 1847 roku, w której rozciągnął jej zakres na wszystkie działy fizyki. W oparciu o zasadę zachowania energii Enrico Fermi zapostulował w 1932 roku istnienie neutrin, a Einstein sformułował zasadę równoważności masy i energii.

Druga zasada termodynamiki, podobnie jak bezwględna skala temperatur, powstała w połowie XIX wieku w oparciu o cykl Carnota. Dokładna analiza silnika Carnota pozwoliła na wprowadzenie w miejsce cieplika (Carnot rozróżniał w swojej pracy ciepło i cieplik) nowej wielkości, funkcji stanu termodynamicznego, którą nazwano entropią. Nazwa entropia, pochodząca od greckich słów oznaczających: wewnętrznie odwracalny, została wprowadzona przez Clausiusa. Z kolei trzecia zasada termodynamiki, sformułowana przez Nernsta w 1906 roku, dotyczyła niemożliwości osiągnięcia temperatury zera

15