Mejoras en el concepto de movimiento perpetuo
Proceso
A mediados del siglo XIX, el descubrimiento de la ley de conservación de la energía fue una ley muy importante en las ciencias naturales. Es un hecho inevitable que los humanos vayan acumulando gradualmente las leyes de las ciencias naturales hasta cierto punto. Sin embargo, los resultados siguen siendo idas y venidas, difíciles y apasionantes. Comprender el proceso de descubrimiento de la ley de conservación de la energía es una teoría utilizada para comprender la acumulación y formación del desarrollo de las ciencias naturales. Este artículo presenta brevemente el proceso de descubrimiento de la ley de conservación de la energía.
Prepárate para descubrir la ley de conservación de la energía
La ley de conservación de la energía, la energía mecánica y la energía térmica. No hace falta decir que se descubrió un estudio más profundo de la mecánica y la energía térmica. Ahora introduzcamos estos dos aspectos.
Vigor y debate
El poder de una persona Descartes (núms. 1596-1650) discutió el problema de las colisiones en su libro Filosofía y lo introdujo en 1644 El concepto de medir el impulso de movimiento. En 1687, Newton (ISAC Newton, 1642-1727) criticó a Descartes Leibniz (Gotfried Wilhelm Leibniz, 1646-1765438+) en su "Filosofía natural, impulso" los cambios en la medición de la fuerza. El impulso de la fuerza de Newton también se llama fuerza de una persona. Leibniz afirmó que sólo en 1669 la conclusión de Huygens era coherente: "Cuando dos objetos chocan entre sí, la suma de los cuadrados de sus masas y velocidades antes y después de la colisión permanece sin cambios, desde Leibniz Los dos principales". Las escuelas formadas desde Bunitz han causado controversia. Este debate duró casi medio siglo y muchos estudiosos participaron en él. Hasta 1743, el estudioso francés Jean ROND D'Alembert (1717-1783) decía en su "Dinámica" que "promueve esta medida y la utiliza para dar al destinatario". "Aquí d'Alembert revela que la viabilidad es una medida de la fuerza a distancia y el impulso es una medida del papel. El debate finalmente está resuelto. Generalmente se acepta como un mecanismo formal para la vitalidad a largo plazo de la mecánica.
Vitality Mechanics estaba cerrada, pero Tong Li no la entendió hasta 1807, cuando el erudito británico Thomas Young (Thomas Young, 1773, 5, 10-1829, 5, 10) introdujo la energía, y en 1831, el erudito francés Coriolis. (Bastón antiguo. Introduciendo el concepto de acción de fuerza, añadiendo un factor 1/2 delante de la vitalidad, llamado energía cinética, se relaciona con la potencia integral y la energía cinética dada por la siguiente ecuación: F = 1/2MV2. representa la energía cinética de una fuerza que actúa sobre un objeto. Esta es la esencia de la conservación de la energía mecánica. La invención del termómetro implica la teoría precisa del calor latente del fabricante de termómetros térmicos Galileo Galilei (1564-1642). en Italia en el siglo XVII, pero debido a la inconveniencia de las escalas de temperatura, las generaciones posteriores rara vez las utilizaron.
La primera escala práctica de temperatura fue adoptada por el físico alemán Warren Hay (1686-1736) a partir de 1714. El termómetro de mercurio fue mejorando continuamente y no fue hasta 1717 que se estableció ampliamente la llamada escala de temperatura Fahrenheit. No fue hasta la muerte de Warren Sea que los científicos determinaron oficialmente la escala de temperatura Fahrenheit: el punto de ebullición del agua es de 212 grados. , y el punto de congelación del agua es de 32 grados La clase exige que se evite la temperatura habitual lo más negativa posible
Camera Hughes fue el astrónomo sueco Camera Hughes (Anders Celsius, 1701-1744) entre 1742. y 1743. Invención. La temperatura de congelación del agua en estado estándar es de 100 grados Celsius. Se convirtió en un estándar internacional en 1948.
Se puede utilizar una condición necesaria para la preparación precisa del termómetro de esta invención. para medir varias sustancias en diferentes condiciones, cambios de temperatura a 172 °F mezclado con agua, se encontró que la temperatura promedio era de 102 °F, pero a 32 °F.
Conclusión de Black: el hielo necesita absorber. mucho calor cuando se derrite. El calor convertirá el hielo en agua, pero no provocará que la temperatura aumente. También especuló que el calor absorbido por el hielo derretido era seguro. Para aclarar este problema, realizó experimentos. y observó que el agua también libera una cierta cantidad de calor durante el proceso de solidificación. Es el aumento de temperatura causado por la congelación de parte del agua de enfriamiento. Una vez que el agua sobreenfriada se solidifica por completo, la temperatura aumenta a 0 ° C y entra. el agua helada.
Los resultados muestran que el calor se libera en el agua que se solidifica. Blake descubrió que una gran cantidad de cambios de estado biológico (fusión, solidificación, vaporización, condensación) tienen este efecto en experimentos con diversas sustancias. Usó un recipiente de vidrio lleno de alcohol. El alcohol en el recipiente de vidrio que succionó el aire se evaporó rápidamente. Esto fue el resultado de la condensación de muchas pequeñas gotas fuera del muro cortina de vidrio. Se muestra que el líquido (alcohol) se evapora y absorbe una gran cantidad de la cubierta de vidrio caliente, enfriando así las gotas de agua que se condensan en la pared exterior frontal.
La cantidad de calorías que Black necesitaba se midió mediante un método muy sencillo e intuitivo. Usó un fuego de establo para quemar un kilogramo de agua a 0°C para hervir el agua, y luego continuó quemando el fuego hasta que el agua se evaporó por completo. El tiempo medido necesario para que el agua hirviendo hierva y se queme a partir de agua a 0 °C es 4,5 veces, lo que indica que la relación de calor es 100:450. Por supuesto, este es un experimento muy burdo. ¿Cuales son las medidas? El error es grande y ahora se determina que la proporción es 100:539. El negro, también medido de manera similar, requiere una cierta cantidad de hielo para derretirse, que es igual al calor necesario para calentar 77,8°C. Cuando se calienta el mismo peso de agua a 140°F, este valor es algo pequeño, 143. °F (equivalente a 80 °C), pero en aquel momento esta medida era un valor correcto conseguido con mucho esfuerzo.
Basándose en estos hechos experimentales, Blake comenzó a darse cuenta en 1760 de que el calor y la temperatura eran dos conceptos diferentes, y luego, en 1761, introdujo el concepto de "calor latente".
Posteriormente, los científicos franceses Antoine Laurent de lavoisier (1743-1794) y Pierre Simom Laplace (1749-1827) colaboraron en 1780 para realizar mediciones correctas. En 1822, el erudito francés Jean-batiste Joseph Fourier (1768-1830) publicó su resumen de la teoría del análisis térmico a lo largo de los años.
La invención de la termodinámica
Desde la antigüedad, el ser humano ha comprendido que el calor se produce mediante movimiento mecánico. Tanto en Oriente como en Occidente, existen registros antiguos de perforación contra incendios, que era una práctica temprana para convertir el movimiento mecánico en energía térmica. Pero nadie pensó que durante miles de años se había convertido cuantitativamente en energía mecánica y energía térmica. No fue hasta que el estadounidense Langford (Rumford Benjamin Thompson, 1753-1814) señaló en Munich en 1798 que cuando la perforación produce un barril de piezas en bruto de bronce y una pieza en bruto de metal tan caliente como el fuego, debe continuar enfriándose con agua. Langford notó que al ser un taladro, mientras no dejara de calentar el metal, el pie podía derretirlo si el calor se transfería al metal original. Langford concluyó que el movimiento mecánico aburrido se convertía en energía térmica, por lo que el calor era una forma de movimiento y no una sustancia como se pensaba anteriormente. Langford también intentó calcular la energía mecánica producida por una determinada cantidad de calor. El primer Langerford es lo que hoy llamamos el equivalente mecánico del calor. Pero su valor es demasiado alto. Hoy, medio siglo después, Joule proporciona el valor correcto.
Cuando se trata de la conversión de energía térmica en energía mecánica, lo primero que se menciona es la invención de la máquina de vapor por Alejandro el Héroe (alrededor del 62 d.C.). La invención es una tubería conectada a las dos partes anteriores. Cuando el agua de la bola hierve, sale vapor a través de las tuberías y la bola gira rápidamente. Esta fue la primera máquina de vapor. Pero no hubo ninguna ceremonia real ni transmisión posterior.
En 1712, Thomas Newcomen (1663-1729) inventó la máquina de vapor atmosférica. Esta máquina tiene un cilindro y un pistón. Cuando funciona, el primero entra en el cilindro. Cuando el cilindro se detiene, el vapor y el vapor de agua en el cilindro reducirán rápidamente la presión en el cilindro, succionando así el agua. Luego, el vapor ingresa al cilindro para el siguiente ciclo. La primera máquina de vapor funcionó automáticamente a unas 10 veces por minuto. Bombear agua de las minas facilitó enormemente el trabajo. No sólo se puede utilizar en el Reino Unido, Alemania y Francia.
w (James Watt, 1736-1819), se mejoraron la mitad de las máquinas de vapor del siglo XVIII. Una de las mejoras más importantes es que la eficiencia de la máquina de vapor del condensador de la presente invención mejora enormemente y la velocidad de la máquina de vapor permitida por el regulador de velocidad centrífuga de la presente invención se puede controlar libremente. Las mejoras a la máquina de vapor de Watt se utilizaron ampliamente en la industria práctica.
Una máquina de movimiento perpetuo es imposible.
El concepto de movimiento perpetuo se originó en la India y fue llevado a Europa en el siglo XII.
Según los registros, se la conoce como la primera y más famosa máquina de movimiento perpetuo de Europa, diseñada por Villand de Honnecourt en el siglo XIII. Como se muestra en la figura, en el eje central de rotación de la rueda, el borde de la rueda 12 está equipado con varillas cortas móviles y el extremo corto de cada varilla está equipado con una bola de hierro.
Posteriormente, surgieron una tras otra las investigaciones y los inventos de máquinas de movimiento perpetuo. Aunque muchos estudiosos han señalado que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles, la investigación sobre las máquinas de movimiento perpetuo continúa una tras otra.
Durante el Renacimiento, el gran erudito italiano Leonardo da Vinci (1452-1519) fue la máquina de movimiento perpetuo para muchos estudios de energía. Lo digno de elogio es que finalmente llegó a la conclusión de que las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles.
Un contemporáneo de Leonardo da Vinci fue llamado Jerome Cardin de Italia (1501-1576). Como famosa máquina de movimiento perpetuo, fue el primero en señalar que las raíces de las ecuaciones cúbicas son imposibles de resolver.
El movimiento perpetuo es imposible, y también cabe mencionar al físico holandés Simon Steven (1548-1620). Antes del siglo XVI, sólo se ocupaba de la coordinación y el equilibrio de fuerzas en sistemas paralelos. Las fuerzas de una descomposición forzada de sistemas paralelos convergerían en las fuerzas y el equilibrio del sistema y no se abordarían. Para resolver este problema, resolvió tres puntos de intersección y el equilibrio de fuerzas. El problema se resolvió con una declaración inteligente. Si tienes una cadena uniforme ABC colocada sobre un poste asimétrico en forma de cuña (sin fricción) como se muestra en la imagen. En este caso, en una cadena, la fuerza de reacción de las dos superficies de contacto y la propia gravedad. Sólo tres fuerzas que se cruzan. ¿La cadena no se desliza hacia un lado o hacia el otro? Si es así, ¿a un lado? Stephen imaginó que el cielo estaba encerrado en la base de la cadena CDA, y la alfombra en forma de cuña que se muestra aquí finalmente resolvió el problema. La parte inferior de la cadena está equilibrada y la parte superior de la cadena está suspendida. Si Hoo dijo: "Si sientes que la cadena está desequilibrada y tiene forma de cuña, puedo construir una máquina de movimiento perpetuo. De hecho, si la cadena se desliza, entonces tienes que empujar una cadena cerrada y seguirá deslizándose". abajo. Esto es obviamente absurdo y la respuesta debe ser que la cadena no se mueve. Por tanto, enumeró tres condiciones para el equilibrio de fuerzas. Sintió que estaba demostrando ser muy sutil. En la portada de la Figura 2, sus colegas elogian su libro "Mathematical Hypomnemata", y su lápida está grabada con Italia. La resolución del problema del equilibrio de poder en los sistemas convergentes también marca la madurez.
La comprensión de las máquinas de movimiento perpetuo no puede verse limitada por las máquinas de movimiento perpetuo de determinados países. Ya en 1775, la Academia Francesa de Ciencias decidió no publicar una comunicación sobre las máquinas de movimiento perpetuo. En 1917, la Oficina de Patentes de Estados Unidos decidió no aceptar una solicitud de patente para una máquina de movimiento perpetuo.
Según F. Charlesworth de la Oficina Británica de Patentes: "Las primeras patentes de movimiento perpetuo en el Reino Unido fueron entre 1635, 1617 y 1903. La Oficina Británica de Patentes ha recibido alrededor de 600 solicitudes de patente para máquinas de movimiento perpetuo, y todavía hay una solicitud de patente estadounidense para una máquina de movimiento perpetuo que utiliza el principio de gravedad.
Fortress Discovery and Encounter
Basado en investigaciones científicas previas y medición y protección de energía mecánica. Una gran cantidad de práctica ha demostrado que es imposible que otras máquinas de movimiento perpetuo anuncien el descubrimiento de la ley de conservación de la energía mediante la conversión mutua de energía térmica, energía mecánica y energía térmica. Así es el primer descubrimiento de Meyer. (Julius Robert Maillet), 1814-1878) fue un físico alemán. No le gustaba ser médico. Fue médico en los barcos y trabajó con relativa libertad en Occidente a partir del siglo IV d.C. Una sesión implica drenar de 12 a 13 onzas (alrededor de 340 a 370 gramos, tanto como una taza) de sangre, y algo de sangrado continúa durante todo el día cuando el paciente se siente mareado. Este tratamiento se basa en lo que el antiguo Occidente llamaba "líquido". Sobre la patología de la sangre, se cree que el exceso o la insuficiencia de líquidos en el cuerpo humano, como sangre, flema, bilis, etc., provocarán enfermedades. La función de la sangría es medir la eliminación del exceso de líquidos entre los ricos. La gente de la Edad Media occidental, especialmente las élites aristocráticas, también realizan derramamientos de sangre regulares una vez al año, generalmente en la primavera. Otra función del derramamiento de sangre es hacer que las mujeres se vean más hermosas, con estética occidental, pero no serán tímidas ni sonrojadas. Las abuelas occidentales suelen sangrar. Sí, como médico, no hace falta decirlo, suelo utilizar la sangría para tratar a las personas.
Acerca del viaje a Java en 1840, reflexionó sobre el problema de la temperatura corporal de los animales y se interesó por la física de Surabaya. Cuando sangró a algunos marineros enfermos, descubrió que la sangre en las venas era brillante. Primero, pensó erróneamente que la arteria estaba conectada a la arteria equivocada. Por eso, cree, la sangre es más roja y, a diferencia de las zonas templadas, el cuerpo en las regiones tropicales necesita quemar más oxígeno para mantener la temperatura corporal. Este fenómeno muestra que lo que Meyer quiere es que el cuerpo convierta los alimentos en calor y la función del cuerpo, y de esto llega a la conclusión de que el calor y el trabajo se pueden convertir entre sí.
También señaló que muchas personas fracasaron en experimentos de movimiento perpetuo, lo que dejó un profundo impacto en su infancia. Conjeturó que era imposible que estas obras mecánicas no produjeran".
La primera mención la hizo el 12 de septiembre de 1841 en una carta al Equivalente Mecánico de Calor, un amigo. Dijo: "Yo No se puede explicar matemáticamente la teoría con confiabilidad, pero sigue siendo muy importante abordar las siguientes preguntas: ¿A qué altura sobre el suelo se debe levantar un objeto pesado (digamos 100 libras) para permitir un grado tan alto de actividad física, y la cantidad de Se calienta un movimiento pesado equivalente a exactamente una libra para convertir el hielo en agua a 0°C.
En 1842, Ford escribió un artículo y envió sus opiniones sobre el poder del mundo inorgánico a Justus von Liebig, editor en jefe del Journal of Medical Chemistry (1803-1873). El químico alemán Justus von Liebig aceptó inmediatamente utilizar el artículo. En este artículo, The First Mark of Mechanical Equivalence of Heat afirma: "Se descubrió que el peso corporal caía desde una altura de unos 365 metros o más. Su artículo fue publicado.
Meyer fue en 1842 uno de Los primeros eruditos que realizaron experimentos de calor en mayo de 1842, utilizaron equipos mecánicos tirados por caballos para agitar la lechada de la caldera y compararon el valor del trabajo realizado por la lechada tirada por caballos para aumentar la temperatura mecánica equivalente del calor. eran duros, pero comprendió profundamente este problema, que era de gran importancia y fue también la primera frase de la carta a un amigo a finales de 1842. Dijo: "Me di cuenta de la verdad absoluta de la ley, que es lo contrario". Evidencia: Es una verdad científica aceptada: el diseño de una máquina de movimiento perpetuo es absolutamente imposible en teoría (es decir, incluso si las personas no consideran las dificultades mecánicas, como la fricción, etc., no pueden diseñar la idea con éxito). Y todas mis afirmaciones pueden derivarse de la conclusión impura de este principio. Si alguien rechaza mi teorema, puedo construir inmediatamente una máquina de movimiento perpetuo. "El artículo
Meyer no atrajo la atención social. Para compensar las deficiencias del primer artículo, escribió un segundo artículo, que fue ignorado y no adoptado. Creía que el sol es la fuente de toda la vida y La fuente definitiva de seguros no de vida.
Posteriormente, se publicaron los artículos de Helmholtz y Joule, que serían los inventores del teorema de conservación de energía de Helmholtz y Joule. También atrajo muchos artículos agresivos. Además, en 1848 esto fue un doble golpe para los dos niños, porque en 1849 Meyer llegó al hospital psiquiátrico desde el tercer piso y quedó gravemente discapacitada y luego le diagnosticaron esquizofrenia, donde los médicos creían que hablaba con frecuencia. de nuevos descubrimientos era un síntoma de la psicosis de un megalómano.
En 1858, Helmholtz leyó el artículo de Meyer de 1852 y lo reconoció ya en su artículo "La fortaleza de Cantón". Clausius también creía que Meyer era el descubridor. Clausius, para ser honesto, la familia vocal británica John Tindal (1820-1893), hasta 1862, sus logros fueron reconocidos por la sociedad debido al trabajo de Tindal en la Royal Society de Londres. fueron traducidos al inglés y publicados. En 1870, Meyer fue elegido miembro del Comité de Correspondencia de la Academia de Ciencias de París y Ponslie recibió el Premio Ponslie
3 El trabajo de Helmholtz y Joule
<. p>Helmholtz en su "fuerza de protección",Helmholtz (hermann von helmholtz, 1821-1894) nació en una familia de tutores alemanes. Ocho años después de graduarse de la escuela secundaria, recibió fondos públicos y entró en la Real Academia de Medicina de Berlín. Helmholtz se doctoró en 1842. En 1845 participó en el Encuentro de Jóvenes Eruditos en Berlín. Después de eso, participó a menudo en las actividades del Instituto de Física. Además de la medicina, investigó todos los temas que le interesaban.
En 1847, presentó un famoso informe titulado "Sobre la protección del suministro eléctrico en el Instituto de Física". Según informa, su artículo "Crónicas de la física" sufrió inesperadamente la misma suerte que un manuscrito editado por Meyer seis años antes, que el editor consideró infundado en hechos experimentales y por lo tanto se negó a ser publicado. Más tarde publicó un folleto para otro editor famoso. El artículo concluye diciendo que el experimento de Joule de 1843 es exactamente el mismo y pronto será conocido como "el principio más elevado e importante de la naturaleza". En apenas unos años, y gracias al famoso editor, su destino y el de Mayer fueron completamente diferentes. Posteriormente, el concepto de energía joven del erudito británico Kelvin, "energía potencial" en lugar de "elasticidad" y "energía cinética" en lugar de "vitalidad", ha seguido cambiando en los últimos 200 años.
Helmholtz merece atención por el papel de organización. Desempeñó un papel en el desarrollo de los científicos alemanes. En 1870 falleció su maestro Heinrich Gustav MAGNUS (1802-1870), primer director del Instituto Alemán de Física. O el profesor asociado Helmholtz como sucesor del director. El tiempo está muy por detrás del nivel de investigación científica de Gran Bretaña, Francia y Alemania. Cuando la guerra franco-prusiana llegó a su fin, un gran número de reclamaciones provinieron de Francia y Alemania, y la situación económica de Alemania mejoró. Helmholtz invirtió 3 millones de marcos en la creación de una nueva institución. Después de cinco años de arduo trabajo, se creó un nuevo instituto. Posteriormente, el instituto atrajo a un gran número de jóvenes académicos destacados cuyos temas de investigación estaban estrechamente relacionados con el desarrollo industrial y más tarde formó una buena tradición de investigación científica alemana. William Siemens (1823-1883), el empresario alemán e inventor del instituto, y Helmholtz, uno de los primeros partidarios de la Sociedad de Física de Berlín, eran viejos amigos. Helmholtz necesitó diez años, al igual que la Sociedad Alemana de Física. La comunidad física alemana es conocida como el "Primer Ministro".
Los julios equivalen a experimentos térmicos mecánicos.
J (James Scott Joule, 1818-1889) era hijo de un rico cervecero británico. Su situación económica le permite dedicarse a la investigación durante toda su vida. Joule, que sufre una lesión en la columna desde niño, puede leer su mente y su padre le proporciona un laboratorio en casa. En 1835 conoció a Dalton, profesor de la Universidad de Manchester. Después del éxito de Joule, estudió principalmente solo. Joule tenía pocos conocimientos de matemáticas y su investigación se basaba principalmente en la medición. En 1840 fue nombrado director de orquesta. Después de muchas mediciones, se descubrió que la energía eléctrica se puede convertir en energía térmica, llegando a la ley de que el cuadrado de la intensidad del calor generado por la corriente de la resistencia del conductor es proporcional a la suma del tiempo. Escriba un documento sobre este enfoque en Fotovoltaica.
Más tarde, Joule continuó explorando la relación entre diversas formas de movimiento entre la conservación de energía, la reducción de emisiones y la transformación. En 1843 publicó los artículos "Sobre la electrólisis de líquidos hidrotermales" y "Efectos térmicos de los valores electromagnéticos y termomecánicos". En particular, la última Conferencia Británica de Joule anunció: "La naturaleza no puede ser destruida y el consumo de energía mecánica siempre se calienta bastante. El calor es sólo una forma de energía".
Desde entonces, Joule ha sido mejorado continuamente para mejorar la precisión de la medición. Finalmente, se obtuvo una constante física llamada "equivalente mecánico de calor" y se midió que el valor Joule era 423,9 kg·m/kcal. El valor de esta constante es 418,4. La unidad de julio de calor en el Sistema Internacional de Unidades, 1 cal = 4,184 julios. Resumen
Solo cuando los conceptos de electricidad y energía quedan claros, se puede distinguir el calor al mismo tiempo y se puede medir con precisión la temperatura. Sólo las personas prácticas con motores térmicos están familiarizadas con las condiciones de falla de un gran motor. número de máquinas de movimiento perpetuo y encontró que las condiciones para la ley de conservación de la energía están maduras.
Aun así, la comprensión de la previsión por parte de la gente es todavía relativamente lenta. La experiencia de Meyer ilustra este punto.
Ley importante de conservación de la energía
La ley de conservación de la energía sigue siendo una ley de la mecánica y de todas las ciencias naturales. Pero aún así se desarrollará. En 1905, Einstein (1879-1955) publicó un famoso artículo exponiendo la esclarecedora visión de que "la ley de conservación de la masa y la energía revela la generación y transformación de la luz" en la teoría especial de la relatividad, argumentando que en un sistema aislado, la La energía cinética relativista de todas las partículas permanece constante y la energía restante durante la interacción se denomina ley de conservación de la masa y la energía.