Трохи історії про закон збереження енергії.

Трохи історії про закон збереження енергії.

Закон збереження енергії міг тбути сформульований лише тоді, коли досить виразними стали представлення про механічну природу теплоти і коли техніка поставила практично важливе питання про еквівалент між теплом і роботою.

Перший досвід для встановлення кількісного співідношення між теплом і роботою був виконаний відомим фізиком Румфордом (1753-1844). Він працював на заводі, де виготовляли гармати. Коли свердлять дуло знаряддя, виділяється тепло. Як оцінити його? Що прийняти за міру теплоти? Румфорду прийшло в голову роботу, виконану при свердлінні, поставити в порівнянні з нагріванням тієї або іншої кількості води на те або інше число градусів. У цьому дослідженні, напевне вперше чітко виражена думка що тепло і робота : повинні мати загальну міру.

Наступним кроком до відкриття закону збереження енергії було встановлення важливого факту : зникнення роботи супроводжується, появою пропорційної кількості теплоти, цим і була знайдена  загальна міра теплоти у цьому дослідженні, напевно вперше чітко виражена думка що тепло і робота  повинні мати загальну міру.

Первинне визначення так званому механічному еквіваленту теплоти дав французький фізик Саді Карно. Ця видатна людина померла у віці 36 років в 1832 р. і залишила після себе рукопис, який був опублікований лише через 50 років. Зроблене Карно відкриття залишилося невідомим і не вплинуло на розвиток науки. У цій роботі Карно обчислив, що підйом 1 м³ води на висоту 4 м вимагає такої ж енергії, яка потрібна для нагрівання 1 кг  води на 2,7 градуси (правильна цифра 2,3 градуси).

У 4842 р. публікує свою першу роботу гейльброннский лікар д-р Юлиус Роберт Майер. Хоча Майер називає знайомі нам фізичні поняття зовсім по-іншому, все ж уважне читання його роботи

приводить до висновку, що в ній викладені істотні риси закону збереження енергії. Майєр розрізняє внутрішню  енергію ("теплову"), потенційну енергію тяжіння і енергію руху тіла. Він намагаэться з чисто теоретичних висновків вивести обов'язковість збереження енергії при різних перетвореннях. Для того, щоб перевірити це твердження на досвіді, потрібно, мати загальну міру для виміру цих енергій. Майєр обчислює, що нагрівання 1кг води на 1 градус рівноцінне підняттю 1 кг на 365 м.

У другій своїй роботі, опублікованій через три роки, Майєр відмічає універсальність закону збереження енергії - можливість застосування його до питання хімії, біології і космічним явищам. До різних форм енергії Майєр додає магнітну,  електричну і хімічну.  Велика заслуга у відкритті закону збереження енергії належить чудовому англійському фізику (пивоварові з Сальфорда в Англії) Джемсу Прескотту Джоулю, що працював незалежно від Майєра.

Якщо для Майєра характерна деяка схильність до невизначеної філософії, то основною рисою Джоуля є строгий експериментальний підхід до даних явищ. Джоуль ставить природі питання і отримує на нього відповідь шляхом виключно ретельно поставлених спеціальних дослідів. Немає сумніву, що в усій серії дослідів, які ставив Джоуль, він керував однією ідеєю - знайти загальну міру оцінки теплових, хімічних, електричних і механічних явищ, показати, що в усіх цих явищах зберігається енергія. Джоуль сформулював свою думку так: "В природі не відбувається знищення сили, що виконує роботу, без відповідної дії".

Перша робота Джоуля доповідалась ним 24 січня 1843 р., а 21 серпня того ж року Джоуль доповів свої результати по встановленню загальної міри тепла і роботи. Нагрівання 1 кг води на 1 градус виявилося рівноцінним підйому 1 кг на 460 м.

У подальші роки Джоуль і ряд інших дослідників витрачають багато праці для того, щоб уточнити значення теплового еквіваленту, а також прагнуть довести повну універсальністьеквівалента. До кінця сорокових років стає ясно, що, яким би способом не переходила робота в тепло, завжди кількість виникаючої теплоти буде пропорційна кількості витраченої роботи. Попри те, що Джоуль досвідчено обгрунтував закон збереження енергії, він не дав у своїх роботах виразній формуліровки цього закону.

Ця заслуга належить німецькому фізикові Гельмгольцу. 23 липня 1847 р. на засіданні берлінського фізичного суспільства Герман Гельмгольц прочитав доповідь про принцип збереження енергії. У цій роботі була уперше виразно викладена механічна основа закону збереження енергії. Світ складається з атомів, атоми мають потенційну і кінетичну энергію. Сума потенційних і кінетичних енергій часток, з яких побудовано тіло або систеа, не може змінитися, якщо це тіло або система не схильні до зовнішніх дій. Закон збереження энергії, як ми його змалювали декількома сторінками вище, був уперше сформульований Гельмгольцом.

Після роботи Гельмгольца на долю інших фізиків залишилася лише перевірка і додаток принципу збереження енергії. Успіх усіх цих досліджень привів до того, що, до кінця п'ятдесятих років закон збереження енергії був уже загальновизнаний як фундаментальий

закон природознавства.

У XX столітті спостерігалися явища, що ставили під сумнів закон збереження енергії. Проте в дальнійшому видимі розбіжності знайшли своє пояснення. Закон збереження енергії досі завжди з честю виходив з випробувань.