A hőtan fejlődése az energiamegmaradás törvényének felfedezéséig

Átírás

1 A hőtan fejlődése az energiamegmaradás törvényének felfedezéséig A gőz erejének hasznosítása Denis Papin ( ) Papin-fazék (1679) a forrás légnyomásfüggése (1680)

2 zárt termodinamikai folyamatot végző gőzgép leírása, megépítése (1707)

3 Thomas Savery ( ) az első eladott gőzgép (1698)

4 Thomas Newcomen ( ) gőzgép ( )

5 James Watt ( ) szeparált kondenzátor (1765) centrifugális szabályzó stb. (1790-ig)

6 A hőmérséklet mérése Gabriel Daniel Fahrenheit ( ) higanyos hőmérő ( ), skála René-Antoine de Réaumur ( ) alkoholos hőmérő, skála (1730) Anders Celsius ( ) skála (1742)

7 A hő Joseph Black ( ) fajhő, látens hő, hőmennyiség, kalorimetria, kalorikum ( ) Benjamin Thompson [Rumford gróf] ( )

8 Alig szükséges hozzátennem, hogy akármi, amit bármely elszigetelt test, vagy testek rendszere korlátozás nélkül képes szolgáltatni, az nem lehet anyagi szubsztancia: és számomra rendkívül nehéznek, ha nem lehetetlennek tűnik, bármely más gondolatot kialakítani arról, amit létre lehet hozni és továbbítani, azon a módon ahogy a Hőt létrehoztuk és továbbítottuk ezekben a Kísérletekben, mint hogy ez MOZGÁS. (előadás 1798-ban)

9 egy járulékos probléma: a gázok (hőmérséklete, nyomása) John Dalton ( ) a gázok parciális nyomásának problémája (Daltontörvény, 1801) atomhipotézis ( )

10 Joseph Louis Gay- Lussac ( ) gázok hőtágulása (1802) léghajón 7 km magasra - a levegő hőmérsékletét, nyomását és összetételét mérve (1804) gázok térfogati arányai ( ) út az egyesített gáztörvény felé (1826)

11 Elméleti hőtan Fourier a hő mint közelhatás (1822) Carnot reverzibilis körfolyamat kalorikus mechanikai modellje hatásfok (1824) Benoit Paul Emil Clapeyron ( ) Carnot-féle körfolyamatok: fordítva, matematikailag, diagrammokon (1834) ideális gázok állapotegyenlete a folyadékkal egyensúlyban lévő gőz egyenlete

12 Jean Baptiste Joseph Fourier ( ) 16 évesen katonaiskolában matematikát tanít a forradalomban politizál ( börtön) 1795-ben Lagrange és Laplace tanítványa matematikát kutat, tanít 1798-ban Napóleon egyiptomi tudományos tanácsadója, majd Alsó- Egyiptom kormányzója személy

13 1801-től Grenoble prefektusa A hő terjedéséről a szilárd testekben (1807-ben a kifogások miatt nem jelenhet meg) Egyiptom leírása (21 kötetben) bárói cím A hő analitikus elmélete (1822-ben a Francia Tudományos Akadémia kiadja titkárának a könyvét) személy

14 Théorie analytique de la chaleur Előszó Az elsődleges okok ismeretlenek számunkra; de egyszerű és állandó törvényeknek vannak alávetve, amelyeket megfigyelés révén fel lehet fedezni Munkánk célja kifejteni azokat a matematikai törvényeket, amelyeknek ez az elem [ti. a hő] engedelmeskedik. kívül a kalorikum-vitán a hőáramlás a hőmérséklet-különbséggel egyenesen arányos mű

15 a hőmozgás egyenlete speciális alakú testekre (pl. gyűrű) és általánosan dimenzióelmélet a hő terjedése végtelen testek esetében a hővezetés differenciálegyenlete Fourier-sor Fourier-integrál mű

16 Nicolas Léonard Sadi Carnot ( ) apja, Lazare, a matematikus, politikus, a direktóriumi tag, Napóleon hadügyminisztere tanította 16 évesen műegyetemista, két év múlva mérnök, majd hadmérnök később is tanul, kutat (pl. gázelmélet) 1821-es magdeburgi látogatása után kezd gőzgépekkel foglalkozni személy

17 Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance célja a gőzgépek rendkívül alacsony hatásfokának javítása a közérthetőség kedvéért nagyjából matematika nélkül a mozgatóerőt a kalorikum melegebbről hidegebb testre való átvitelének tulajdonítja mű

18 a reverzibilitás (megfordíthatóság) fogalma ideális hőerőgép (Carnot-gép) a vízikerék analógiájára a gép műveleti lépései: a Carnot-ciklus A hő mozgató ereje független attól, hogy milyen közeget alkalmazunk a megvalósítására; mennyisége egyedül a részt vevő testek hőmérsékletén múlik, azaz a kalorikum átvitelén. a termodinamika további megalapozása (pl. gáztörvények, fajhők) mű

19 Az energia Julius Robert Mayer ( ) Az erők okok: ennek megfelelően velük kapcsolatban teljes mértékben alkalmazhatjuk a causa aequat effectum (az ok egyenlő az okozattal) elvet. Ha a c oknak e okozata van, akkor c = e; ha történetesen e egy második f okozatnak az oka, akkor e = f, és így tovább: c = e = f = c. Az okok és okozatok láncolatában egyetlen tag vagy egy tag egyetlen része sem tűnhet el, ahogyan ez világosan következik az egyenlet természetéből. Minden ok eme első tulajdonságát elpusztíthatatlanságuknak nevezzük. (1842)

20 James Prescott Joule ( ) On the Production of Heat by Voltaic Electricity (1840) az áram hőhatása (I 2 R) a hő mechanikai egyenértéke (1843)

21 Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz ( ) a fiziológiai hő is csak fizikai energiából származhat Azzal a feltevéssel kezdjük, hogy akármilyen természeti testek bármilyen kombinációjával is lehetetlen semmiből folyamatosan erőt előállítani. E tétel révén Carnot és Clapeyron elméletileg levezettek egy sor törvényt, amelyek egy részét a kísérlet bebizonyította, más részét még nem ellenőrizték. Jelen tanulmány célja ezt az elvet ugyanúgy érvényesíteni a fizika összes ágában (előadás 1847-ből)