Théorie analytique de la chaleur

Átírás

1 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

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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)

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

9 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)

10 Az anyag atomos szerkezete Az ókori atomizmus Empedoklész (i.e ) 4 őselem mechanikus egyesülése a viszály és a szeretet révén Anaxagorasz (i.e ) a dolgok magvai minőségileg végtelenek Leukipposz (i.e ) Demokritosz (i.e ) atom és űr, alak-sorrend-helyzet szükségszerűség érzékelés

11 Epikurosz (i.e ) clinamen Platón (i.e ) szabályos testek

12 Az újkori atomizmus kezdetei René Descartes ( ) Discours de la méthode + Optika, Meteorológia, Geometria (1637) a fény hordozója az éter (1644) az atomizmushoz való viszonya

13 Pierre Gassendi ( ) az antik atomizmus propagálója: minden létező atomokból áll belső törekvéssel a mozgásra az űr a tér végtelen, megsemmisíthetetlen az atomok száma véges és Isten rakja össze őket a fény korpuszkulákból áll (1649)

14 A fény problémája: korpuszkula vagy hullám? A fényelhajlás felfedezése (1663) Francesco Maria Grimaldi ( ) az első kísérlet hullámelmélet kidolgozására

15

16 a fény korpuszkuláris elmélete Isaac Newton ( ) Newton-gyűrűk ( ) interferencia, diffrakció ( ) Robert Hooke ( ) (éter)hullámelmélet kettős törés az izlandi földpátban (1669) Erasmus Bartholin ( )

17 a fény első igazi hullámelmélete Huygens Értekezés a fényről ( )» a fény az éter rugalmas mozgása» Huygens-elv (elemi hullámok) Newton hatása: Opticks (1704) Valóban nyilvánvaló, hogy a fény egymásután következő vagy egyidőben létező részecskékből áll; ugyanis ugyanazon a helyen felfoghatjuk azt a fényt, amely adott pillanatban odaérkezik, és továbbengedhetjük azt, amit utána érkezik; ugyanakkor adott pillanatban felfoghatjuk a fényt egyik helyen és továbbengedhetjük egy másik helyen.

18 Christian Huygens ( ) jogi tanulmányok után matematika kvadratúrák (területszámítások, pl.: π) távcsövek színhibáinak javítása De Saturni luna observatio nova (1656) a Titán felfedezése a gyűrű azonosítása az ingaóra megépítése csillagászati mérésekhez Horologium (1658) személy

19 1665-től Párizsban él 1669-ben előadás a Royal Societyban a rugalmas testek ütközési törvényei az impulzus megmaradása Horologium Oscillatorium (1673) középponti erő a mechanikai energia megmaradása összefüggés az inga hossza és lengésideje között a cikloidális inga elmélete és gyakorlata személy

20 a körmozgás problémájának megoldása a fenntartó erő meghatározása 1678-ra elkészül fénytana 1681-ben visszaköltözik Hollandiába távcsőkészítés Értekezés a fényről (1690) személy

21 Traité de la Lumière a hullámelmélet alapjai a fénysugarak minden irányban egyenes vonalban (gömbszimmetrikusan) véges sebességgel terjednek (Rømer nyomán) a Descartes-féle közelhatásnak megfelelően az éterrészecskék nem mozdulnak el (lényegesen) egymásnak adják át a lökéseket mint a hang esetében mű

22 Huygens-elv magyarázza a visszaverődést mű

23 a törést általában a légköri fénytörést (pl. a Nap korai felkelését) mű

24 túl az elméleten: kísérletek az izlandi páttal a kettős törés oka a kristályszerkezet? a kettévált sugarak ismét egy pátra bocsátva már nem osztódnak az elmélet alkalmazása az átlátszó testekre (lencsék) Discourse de la cause de la pesanteur mű