¡Dos problemas a tu alrededor que quizás no necesariamente conozcas!

El movimiento perpetuo es imposible. Esto es cierto en la situación actual. Porque nuestra física actual todavía obedece la segunda ley de conservación de la energía.

La dirección de la corriente inducida está relacionada con la dirección del movimiento del conductor que corta la línea de inducción y la dirección de la línea de inducción magnética. Cuando cualquiera de los factores cambia, la dirección de la corriente inducida también cambia; cuando ambos factores permanecen sin cambios o cambian simultáneamente, la dirección de la corriente inducida tampoco cambia.

Entonces la pregunta que hiciste solo da una condición, que es la dirección de las líneas de inducción magnética. Se debe conocer la dirección del movimiento de corte para determinar la dirección de la corriente inducida.

La energía no se crea de la nada ni desaparece de la nada. Sólo puede convertirse de una forma a otra, o transferirse de un objeto a otro en el proceso de transformación. transferencia Su importe total permanece sin cambios. La ley de conservación de la energía hoy en día es generalmente aceptada, pero no ha sido probada rigurosamente.

(1) Las diferentes formas de energía en la naturaleza corresponden a diferentes formas de movimiento: el movimiento de los objetos tiene energía mecánica, el movimiento de las moléculas tiene energía interna, el movimiento de las cargas tiene energía eléctrica, el movimiento dentro del el núcleo tiene energía atómica, etc.

(2) Se pueden convertir diferentes formas de energía entre sí: "La generación de calor por fricción es la conversión de energía mecánica en energía interna superando la fricción y realizando trabajo; cuando el agua en la tetera hierve, la el vapor de agua actúa sobre la tapa del hervidor. Cuando se levanta la tapa, indica que la energía interna se convierte en energía mecánica; cuando la corriente eléctrica pasa a través del cable calefactor eléctrico, la energía eléctrica se puede convertir en energía interna, etc. Estos ejemplos ilustran que diferentes formas de energía se pueden convertir entre sí, y este proceso de conversión se completa mediante el trabajo.

(3) Si una determinada forma de energía disminuye, debe haber otra forma de energía que aumenta, y la cantidad de disminución y la cantidad de aumento deben ser iguales. Cuando la energía de un determinado objeto disminuye, debe haber un aumento en la energía de otros objetos, y la cantidad de disminución y la cantidad de aumento deben ser iguales.

Consulte lo siguiente para obtener información específica:

——El descubrimiento de la ley de conservación y conversión de energía

La ley de conservación y conversión de energía, la La teoría celular y la teoría de la evolución se denominan colectivamente los tres principales descubrimientos de las ciencias naturales del siglo XIX. El descubrimiento de las leyes de conservación y transformación de la energía estuvo relacionado con un médico "loco".

El médico llamado "loco" se llamaba Meyer (1814~1878), un alemán que comenzó a ejercer la medicina de forma independiente en Hamburgo en 1840. Siempre pregunta por qué sucede todo y debe observar, estudiar y experimentar él mismo. El 22 de febrero de 1840 siguió una flota a Indonesia como médico de barco. Un día, la flota aterrizó en Calcuta y todos los miembros de la tripulación enfermaron debido a la aclimatación, por lo que Meyer utilizó el antiguo método para tratar a los miembros de la tripulación desangrándolos. En Alemania, cuando se trata esta enfermedad, basta con pinchar una aguja en las venas del paciente y se libera un chorro de sangre negra y roja. Sin embargo, aquí la sangre que sale de las venas sigue siendo de color rojo brillante. Entonces Meier comenzó a pensar: la sangre humana es roja porque contiene oxígeno. El oxígeno se quema en el cuerpo humano para generar calor y mantener la temperatura del cuerpo humano. El clima aquí es caluroso y la gente no necesita quemar tanto oxígeno para mantener la temperatura corporal, por lo que la sangre en las venas todavía es de color rojo brillante. Entonces, ¿de dónde viene el calor del cuerpo humano? Un corazón que pesa como máximo 500 gramos no puede generar tanto calor debido a su movimiento y no puede mantener por sí solo la temperatura corporal de una persona. La temperatura corporal se mantiene mediante la carne y la sangre de todo el cuerpo, y esto proviene de los alimentos que comen las personas, ya sea que coman carne o vegetales, deben provenir de las plantas que crecen gracias a la luz y el calor del sol. ¿Qué pasa con la luz y el calor del sol? Si el sol fuera un trozo de carbón, ardería durante 4.600 años. Esto es, por supuesto, imposible. Debe deberse a otras razones, energía que desconocemos. Propuso audazmente que el centro del sol está a unos 27,5 millones de grados (ahora sabemos que está a 15 millones de grados). Cuanto más pensaba Meier en ello, más finalmente llegaba a un punto: ¿Cómo se transforma (transfiere) la energía?

Tan pronto como regresó a Hamburgo, escribió un artículo "Sobre las fuerzas en el mundo inorgánico" y utilizó su propio método para medir el equivalente térmico de 365 kgm/kcal. Envió su artículo a los "Annals of Physics", pero no fue publicado y tuvo que publicarse en una revista médica desconocida. Por todas partes sermoneaba: "Verás, el sol irradia luz y calor, y las plantas de la tierra los absorben y producen sustancias químicas..." Pero ni siquiera los físicos podían creer sus palabras y lo llamaban irrespetuosamente "loco", y a la familia de Meier. También sospechó que estaba loco y pidió a un médico que lo atendiera. Como los demás no lo entendían, finalmente se suicidó saltando del edificio.

Otro inglés que estudió la conservación de la energía al mismo tiempo que Maier fue Joule (1818~1889). Estudió química, matemáticas y física con Dalton desde que era un niño, mientras hacía ciencia. investigación. En 1840, descubrió que cuando un alambre de metal energizado se sumergía en agua, el agua generaba calor. A través de pruebas precisas, descubrió que el calor generado por un conductor energizado era proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente y la resistencia de la corriente. el conductor fue proporcional al tiempo de energización. Esta es la ley de Joule. En octubre de 1841, su artículo se publicó en la "Revista Filosófica". Posteriormente descubrió que independientemente de la energía química, el calor generado por la energía eléctrica equivale a una determinada cantidad de trabajo, es decir, 460 kg m/kcal. En 1845, llevó sus instrumentos experimentales e informes a una conferencia académica en Cambridge. Completó el experimento en el acto y anunció: La fuerza (energía) de la naturaleza no se puede destruir. Dondequiera que se consuma fuerza (energía) mecánica, siempre se obtiene una cantidad considerable de calor. Pero todos los científicos famosos en la audiencia negaron con la cabeza ante esta nueva teoría. Incluso Faraday dijo: "Esto es poco probable". También estaba un profesor de matemáticas llamado William Thomson (1824 ~ 1907), que tenía 8 años. Fui a la universidad con mi padre para asistir a conferencias y fui admitido oficialmente en la universidad a la edad de 10 años. Es un genio. Pero hoy escuché a un cervecero hablar sobre algunas teorías extrañas aquí y salí del lugar con mucha rudeza.

Joule no se tomó en serio la incomprensión de la gente. Se fue a casa y continuó haciendo el experimento durante 40 años. Determinando con precisión el calor equivalente a 423,9 kg m/kcal. En 1847, llevó su experimento recién diseñado a la reunión de la Asociación Británica de Ciencias. Después de sus duras súplicas, el presidente de la reunión le dio muy poco tiempo y le pidió que sólo hiciera experimentos y no hiciera informes. Mientras mostraba su nuevo experimento en público, Joule explicó: "Verá, la energía mecánica se puede convertir cuantitativamente en calor y, a la inversa, una kcal de calor también se puede convertir en 423,9 kilogramos de trabajo..." De repente, alguien del público Gritó. El hombre que gritó: "Tonterías, el calor es una sustancia, un elemento calorífico, no tiene nada que ver con el gong". Esta persona no era otra que Thomson. Joule respondió con calma: "El calor no puede funcionar, entonces, ¿por qué se mueve el pistón de una máquina de vapor? Si no se conserva la energía, ¿por qué no se puede construir una máquina de movimiento perpetuo?" Las sencillas palabras de Joule silenciaron inmediatamente a toda la audiencia. Los profesores de la audiencia no pudieron evitar pensar seriamente. Algunos miraron a derecha e izquierda el instrumento de Joule y otros comenzaron a discutir.

Después de que Thomson chocó contra una pared, él también comenzó a pensar. Comenzó a hacer experimentos y buscar información. Inesperadamente, descubrió el artículo que Meyer publicó hace unos años, y sus ideas eran completamente consistentes. ¡Julio! Llevó sus resultados experimentales y el artículo de Meyer a Joule. Estaba decidido a declararse culpable y le pidió a Joule que discutiera este descubrimiento con él.

Thomson conoció a Joule en la cervecería. Al observar los diversos instrumentos caseros en el laboratorio de Joule, quedó profundamente conmovido por la perseverancia de Joule. Thomson sacó el artículo de Meyer y dijo: "Sr. Joule, parece que tiene razón. Vine hoy aquí para admitir mi error. Verá, sólo después de leer este artículo sentí que tenía razón". Al leer el periódico, toda la alegría en su rostro desapareció repentinamente: "Profesor Thomson, es una lástima que ya no pueda discutir temas con él. Un genio así se ha suicidado saltando de un edificio porque los demás no lo entendían. Aunque él No murió, ya estaba mentalmente confundido."

Thomson bajó la cabeza y se quedó sin palabras durante mucho tiempo. Después de un rato, levantó la cabeza y dijo: "Lo siento mucho. Sólo entonces me di cuenta de mi pecado. En el pasado, la gente te presionaba mucho. Por favor, perdóname, un científico a veces se porta muy mal en la cara de nuevas ideas. Ignorante." Todo se volvió más brillante, y los dos se sentaron uno al lado del otro y comenzaron a estudiar el experimento.

En 1853, los dos finalmente completaron conjuntamente la formulación precisa de las leyes de conservación y transformación de la energía.

Existen tres expresiones de la ley de conversión y conservación de la energía: el movimiento perpetuo no se puede crear, la ley de conversión y conservación de la energía y la primera ley de la termodinámica. Estas tres expresiones se describen en la literatura de la siguiente manera: "La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía". "Según la ley de conservación de la energía,... la llamada máquina de movimiento perpetuo no debe crearse". . Por el contrario, no se puede crear la llamada máquina de movimiento perpetuo. Se puede deducir la ley de conservación de la energía. "No es difícil ver que las tres expresiones son completamente equivalentes. Sin embargo, el autor cree que esta equivalencia es el valor moderno que les da la gente moderna. Si lo examinamos desde la perspectiva del desarrollo histórico, encontraremos que las tres expresiones tienen continuidad pero también diferencias. Esta diferencia refleja las diferentes etapas de la comprensión humana de las leyes.

Expresión empírica de la Ley 1 - Es imposible crear una máquina de movimiento perpetuo (1475 ~ 1824)

Hace mucho tiempo, el ser humano comenzó a utilizar las fuerzas naturales para servirse a sí mismo. Hace unos diez años, los seres humanos empezaron a utilizar las fuerzas naturales para servirse a sí mismos. En el siglo III empezó a surgir el deseo de crear una máquina de movimiento perpetuo. En el siglo XV, el gran artista, científico e ingeniero Leonardo da Vinci (1452-1519) también invirtió en la investigación de las máquinas de movimiento perpetuo. Una vez diseñó una máquina de agua muy ingeniosa, pero no se movió para siempre después de su construcción. En 1475, Leonardo da Vinci resumió cuidadosamente las lecciones de la historia y sus propios fracasos, y llegó a una conclusión importante: "Es imposible crear una máquina de movimiento perpetuo. Durante su trabajo, también se dio cuenta de que la razón por la que las máquinas no pueden moverse". para siempre Debería estar relacionado con la fricción. Como resultado, llevó a cabo una investigación profunda y fructífera sobre la fricción. Sin embargo, Leonardo da Vinci nunca tuvo ni pudo dar una explicación científica de por qué la fricción obstaculiza el movimiento de las máquinas, es decir, no pudo darse cuenta de la conexión esencial entre la fricción (movimiento mecánico) y los fenómenos térmicos.

Desde entonces, aunque la gente todavía está comprometida con el desarrollo de máquinas de movimiento perpetuo, algunos investigadores han llegado sucesivamente a la conclusión de que "las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles de crear" y lo utilizan como un principio importante en ciencia en investigación. El mecánico matemático holandés Simon Stevin (1548-1620) utilizó este principio en 1586 para analizar la "cadena de Stevin" y derivó por primera vez la regla de fuerza del paralelogramo. Galileo también aplicó este principio al demostrar la ley de inercia.

Aunque la aplicación del principio ha logrado resultados tan notables, el entusiasmo de la gente por desarrollar máquinas de movimiento perpetuo no ha disminuido. Huygens (C·Huygens1629～1695)

Esta visión quedó reflejada en su libro "El reloj de péndulo" publicado en 1673. En el libro, aplicó los resultados de la investigación de Galileo sobre el movimiento en el plano inclinado al movimiento curvo y concluyó que cuando un objeto gira alrededor de un eje horizontal bajo la influencia de la gravedad, su centro de masa no se elevará por encima de la altura cuando cae. Por lo tanto, concluyó que era imposible crear una máquina de movimiento perpetuo utilizando métodos mecánicos; sin embargo, creía que probablemente era posible crear una máquina de movimiento perpetuo utilizando imanes; En respuesta a esta situación, en 1775, la Academia de Ciencias de París tuvo que anunciar que ya no aceptaría invenciones sobre máquinas de movimiento perpetuo.

Históricamente, fue el joven científico francés Sadi Carnot (1796-1832) quien logró los logros más brillantes en la investigación científica utilizando el principio de que "las máquinas de movimiento perpetuo son imposibles de fabricar". En 1824, combinó este principio con la teoría calórica para derivar el famoso "teorema de Carnot". El teorema señala la dirección para mejorar la eficiencia de los motores térmicos y sienta las bases para la formulación de la segunda ley de la termodinámica. Pero lo que hay que destacar aquí es que, aunque Carnot aplicó el principio de que no se puede crear un movimiento perpetuo para calentar motores, su forma de pensar seguía siendo "mecánica". En su demostración, comparó el flujo de calor de una fuente de calor de alta temperatura a una fuente de calor de baja temperatura con el flujo de agua de mayor a menor. Creía que el calor impulsa a un motor térmico a realizar un trabajo del mismo modo que el agua impulsa a un motor térmico. Turbina hidráulica para hacer trabajo. El agua y el calor no pierden nada en el flujo.

Se puede observar que desde 1475 cuando Leonardo da Vinci propuso que "el movimiento hidráulico es imposible" hasta 1824 cuando Carnot introdujo el "teorema de Carnot", el principio sólo se puede aplicar al movimiento mecánico y a la "masa térmica". "Cuando se aplica en flujo, está lejos de ser una ley de transformación y conservación de energía en el sentido moderno. Sólo puede ser un resumen empírico de la conservación de energía en el movimiento mecánico y la forma original de la ley.

En 1891, Helmholtz (H. Helmloltz1821～1894) 400)this.style.width=400;">

Al revisar los orígenes de su estudio de la ley de conservación de la fuerza Shi dijo: "Si una máquina de movimiento perpetuo es imposible, entonces ¿qué tipo de relación debería existir entre diferentes fuerzas en condiciones naturales? Y ¿existen realmente estas relaciones? "Se puede ver que" no se puede crear un movimiento perpetuo "es todavía muy superficial. Para comprender su profunda connotación, la gente aún necesita trabajar duro.

La expresión inicial de la segunda ley: Conservación de la fuerza ( 1824 ~1850)

La propuesta de "la ley de transformación y conservación de la energía" debe basarse en 134 tres fundamentos: la correcta comprensión de la naturaleza del calor, el descubrimiento de la transformación entre diversas formas de movimiento material; ; el pensamiento científico correspondiente. En el siglo XIX, estas tres condiciones se cumplieron.

En 1798, C. Rumford (1753-1814) presentó a la Royal Society un informe experimental sobre la teoría del movimiento térmico derivada del experimento del barril. En 1800, D. H. Davy (1778-1829) apoyó el informe de Renford realizando experimentos frotando cubitos de hielo al vacío para derretirlos. En 1801, Thomas Young (1773-1829) afirmó en "Sobre la teoría de la luz y el color" que la luz y el calor tienen las mismas propiedades, enfatizando que el calor es una especie de movimiento. A partir de entonces, la teoría del movimiento del calor comenzó a sustituir paulatinamente a la teoría de la masa calórica.

A comienzos del siglo XVIII y del XIX se descubrieron una tras otra transformaciones mutuas entre diversos fenómenos naturales: tras la conversión del calor en trabajo y el descubrimiento de los efectos químicos de la luz, la energía térmica El efecto de los rayos infrarrojos fue descubierto en 1800. Tan pronto como se inventó la batería, se descubrió el efecto térmico de la corriente eléctrica y el fenómeno de la electrólisis. En 1820 se descubrió el efecto magnético de la corriente eléctrica y en 1831 se descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética. El fenómeno termoeléctrico fue descubierto en 1821 y su fenómeno inverso fue descubierto en 1834. etc.

A principios de siglo, la idea de ver la naturaleza como "vitalidad" se convirtió en "filosofía natural" en Alemania. Esta filosofía considera el universo entero como producto del desarrollo histórico causado por el descubrimiento de alguna fuerza subyacente. Desde este punto de vista, todas las fuerzas naturales pueden considerarse como un solo tipo de cosas. En ese momento, este pensamiento filosófico dominaba en Alemania y algunos países de Europa occidental.

En estos momentos, resulta imperativo proponer el principio de conservación de la fuerza.

Históricamente, Carnot fue el primero en proponer la conversión de energía térmica. Él cree: "El calor no es más que una especie de fuerza impulsora, o simplemente un movimiento que cambia de forma. El calor es una especie de movimiento. Para una pequeña parte de un objeto, si la fuerza impulsora se destruye, al mismo tiempo , debe ocurrir la creación y destrucción de una pequeña parte del objeto. La cantidad de energía es estrictamente proporcional a la cantidad de calor. Por el contrario, donde se elimina calor se debe generar energía. La cantidad de energía es constante en la naturaleza. Para ser más precisos, la cantidad de energía es ambas cosas. No se puede producir ni destruir". También dio un valor aproximado para el trabajo térmico equivalente.

Desgraciadamente, esta idea de Carnot no fue descubierta hasta 1878, 46 años después de su muerte. Antes de esto, en 1842, el alemán J.R. Mayer (1814～1878) 400)

fue el primero en publicar un artículo relativamente completo sobre "Conservación de fuerzas" "Sobre las fuerzas en el mundo inorgánico" 》. En el artículo, partió de la "filosofía natural" y utilizó métodos especulativos para deducir veinticinco formas de transformación de fuerza a partir de la cadena causal de "causa es igual a resultado". En 1845, también utilizó la diferencia entre la capacidad calorífica específica a presión constante y la capacidad calorífica específica a volumen constante: Cp-Cv=R para calcular el valor equivalente del trabajo térmico como 1 cal igual a 365 g·m.

En 1843, el físico experimental británico Joule (J·P·Joule 1818～1889) 400)this.style.width=400;">

En "Journal of Philosophy" Publicó su informe experimental sobre la medición del equivalente del trabajo térmico. Después de eso, también realizó un trabajo más detallado y determinó un valor equivalente más preciso. En 1850, publicó el resultado: "Producir una libra de agua (pesando en el vacío). a una temperatura entre 55° y 60°) un aumento de calor de 1° Fahrenheit requiere el gasto de 772 libras de trabajo mecánico representado por una caída de un pie. "El trabajo de Joule sentó una sólida base experimental para el principio de "Conservación de la Fuerza".

El científico alemán Helmholtz publicó su libro "Sobre la Conservación de la Fuerza" en 1847. En el artículo, proponía que todos Los fenómenos naturales deben explicarse por el movimiento de las partículas que interactúan con las fuerzas centrales. Esto demostró la conclusión de que la suma de vitalidad y tensión se conserva en las fuerzas centrales. Además, también discutió la relación entre los fenómenos eléctricos, los fenómenos químicos y los mecánicos. fuerza, y señaló la posibilidad de aplicar el principio de "conservación de la fuerza" a los organismos vivos Dado que el método de discusión de Helmholtz es muy físico, su influencia es mayor que la de otros.

Aunque. Hasta ese momento, los descubridores de la ley todavía se referían a la energía como "fuerza"; y la expresión de la ley no era lo suficientemente precisa, pero en esencia habían descubierto la naturaleza de la energía mediante la comparación. De las dos expresiones, se puede ver que "conservación de la fuerza" es mucho más profunda que "no se puede causar un movimiento perpetuo".

La "conservación de la fuerza" implica todas las formas reconocidas de movimiento de la materia; al mismo tiempo, se basa en estructuras axiomáticas (Hai) bajo la guía de ciertas ideas filosóficas (Mayer) y en base a experimentos (la teoría de Joule). establecido por Mholz). Si todavía usamos "el movimiento perpetuo no se puede crear" para expresar la ley, le ha dado una nueva connotación, es decir, las máquinas actuales pueden ser mecánicas, térmicas, electromagnéticas, químicas o incluso biológicas. También se reveló que la máquina de movimiento perpetuo no puede moverse para siempre.

Además, también cabe señalar que aunque el principio de "conservación de la fuerza" tiene la relación entre el trabajo térmico equivalente de Joule y el calor eléctrico equivalente, así como varias fórmulas de relación introducidas por Helmholtz, son todos Son independientes y no pueden expresarse mediante una fórmula analítica unificada. Por tanto, la "conservación de la fuerza" aún es inmadura.

Expresión analítica de 3 leyes: la primera ley de la termodinámica (1850 ~ 1875)

Para expresar analíticamente la ley, sólo "calor", "trabajo" y "energía" y con precisión definiciones de los conceptos de "energía interna".

El concepto de “caloría” se dio ya en el siglo XVIII, que es la cantidad de masa térmica. En 1829, J.V. Poncelet (1788-1867) definió claramente el trabajo como el producto de la fuerza y ​​la distancia en el proceso de estudio de las máquinas de vapor. El concepto de "energía" fue adoptado por J. Bernoulli (1667-1748) en 1717 cuando hablaba del desplazamiento virtual. Thomas Young llamó energía a la fuerza en 1805. Thomas Young llamó energía a la fuerza en 1805, definiendo así el módulo de Young. Pero su definición no ha sido aceptada por la gente. No es de extrañar que Meyer, Joule y Helmholtz sigan utilizando "fuerza" para referirse a la energía. Esto es extremadamente perjudicial para la expresión de la ley y la influencia de la teoría calórica está lejos de ser eliminada. Por lo tanto, la mayoría de la gente no ha aceptado el principio de "conservación de la fuerza". Por supuesto, también hay un grupo de personas conocedoras que se dan cuenta de la gran importancia de la ley y han realizado un trabajo fructífero para mejorarla. Los más famosos entre ellos son W. Thomson (1824-1907) de Gran Bretaña y R. Clausius (1822-1888) de Alemania. Fueron ellos quienes propusieron el primer y segundo principios de la termodinámica basándose en las leyes de sus predecesores. construcción del sistema teórico de la termodinámica.

En 1850, Clausius publicó "Sobre el poder dinámico del calor y las leyes del calor mismo que se pueden deducir de él" en el volumen 79 de la versión alemana del artículo "Anales de Física y Química". El artículo señala: El teorema de Carnot es correcto, pero debe demostrarse utilizando la teoría del movimiento térmico y añadiendo otros métodos. Creía que el principio único de que "en todos los casos en que el trabajo se produce mediante calor, se consume una cantidad de calor proporcional al trabajo producido y, a la inversa, se puede producir tal cantidad de calor consumiendo la misma cantidad de trabajo". No es suficiente. Es necesario agregar el principio de que "cualquier cantidad de calor puede pasar de un cuerpo frío a un cuerpo caliente sin ningún consumo de fuerza u otros cambios, lo cual es inconsistente con el comportamiento de los elementos térmicos". demostrar. Dijo que sólo así se puede considerar el calor como una cantidad de estado. A continuación, realizó el siguiente trabajo muy importante:

Para gases permanentes, se cumple la siguiente fórmula:

pV=R (273+t) (1)

P es la presión, V es el volumen por unidad de masa y t es la temperatura en grados Celsius. Considerando nuevamente el pequeño ciclo de Carnot, el trabajo realizado en este proceso se puede calcular a partir de la ecuación (1):

Al mismo tiempo, también se puede calcular el calor consumido en este proceso:

Suponga que el coeficiente de trabajo térmico equivalente es A, aplique el principio de Joule y obtenga de (2) y (3):

En ese momento, Clausius introdujo una nueva función de estado U, y (4 ) se convierte en:

Para esta nueva función de estado, señaló que "sus propiedades son como se suele decir, suponiendo que es el calor total, que es función de V y t, y está determinado por el estado inicial del proceso de cambio y el estado final están completamente determinados."

U=U(V, t) (6)

De esta manera, derivó el Fórmula analítica de la primera ley de la termodinámica:

dQ=dU=dW (7)

Sabemos que un campo de conocimiento sólo puede desarrollarse para revelar y captar la relación entre la definición y cantidad de objetos, es decir, cuando se utilizan herramientas matemáticas, se ha convertido verdaderamente en una ciencia.

Por lo tanto, sólo en este momento la ley de conversión y conservación de la energía, junto con la expresión de la entropía en la segunda ley de la termodinámica, formaron la base del sistema teórico de la termodinámica.

En 1853, W. Thomson volvió a proponer la definición de energía. Dijo esto: "Expresamos la energía de un sistema material en un estado dado como: cuando pasa de este estado dado a cualquier estado cero fijo de cualquier manera, la energía mecánica generada fuera del sistema es la suma de varias acciones medidas en unidades de trabajo." También llamó a la función de estado U energía interna. No fue hasta ese momento que la gente empezó a distinguir la "fuerza" de Newton de la "energía" que caracteriza el movimiento de la materia y la utilizó ampliamente. Sobre esta base, el físico escocés W.J.M. Rankine* (W.J.M.Rankine 1820～1872) cambió el principio de "conservación de la fuerza" por el principio de "conservación de la energía".

Después de que se estableció la teoría termodinámica, a muchas personas todavía les resulta difícil entenderla, especialmente la segunda ley. Por esta razón, Clausius ha trabajado mucho desde 1854, tratando de encontrar un método de prueba que sea fácil de aceptar para la gente para explicar estos dos principios (todavía llamados principios en ese momento), y ha utilizado repetidamente el lenguaje popular para explicar estos. Predicar dos principios. De esta manera, no fue hasta alrededor de 1860 que se reconoció generalmente el principio de la energía.

La expresión exacta de la cuarta ley: la ley de transformación y conservación de la energía (1875 ~ 1909)

Después de 1860, la ley de la energía "rápidamente se convirtió en la piedra angular de todo natural En las ciencias, especialmente en física, cada nueva teoría debe comprobarse primero para ver si es coherente con el principio de conservación de la energía." Sin embargo, hasta ese momento, los descubridores del principio sólo se centraban en resumir el nombre de la ley. la conservación de la cantidad. No se hace hincapié en la relación de rotación del movimiento. Entonces, ¿cuándo se resumió el principio como "la ley de la relación y conservación de la transferencia de energía"? La respuesta a esta pregunta se puede obtener de la exposición de Engels en el "Anti-Dühring".

Engels dijo: "Si decimos que la recién descubierta y gran ley básica del movimiento sólo se resumió como la ley de conservación de la energía hace diez años, y se resumió simplemente como la expresión de que el movimiento no existe o morir, es decir " Las palabras de Engels fueron publicadas en 1885. Dijo que las expresiones negativas hace diez años fueron reemplazadas cada vez más por expresiones positivas. De esto, se puede juzgar que la expresión precisa y completa de "la ley de transformación y conservación de la energía" debería formarse en 1875 o después. un poco.

A estas alturas, parece que todos los problemas relacionados con la ley han sido solucionados. No precisamente.

Sabemos que hasta principios del siglo XX, un concepto básico importante en termodinámica, el calor, seguía siendo la definición del siglo XVIII, y esta definición se basaba en la teoría de la masa calórica. En otras palabras, todavía hay una base débil en la construcción de la termodinámica. Por lo tanto, en 1909, C. Caratheodory redefinió la energía interna: "Cualquier objeto o sistema de objetos tiene una función de estado U en el estado de equilibrio, que se llama energía interna. Cuando el objeto cambia del primer estado al después de alcanzar el segundo estado a través de un proceso adiabático, el aumento de su energía interna es igual al trabajo W realizado por el mundo exterior durante el proceso”

U2-U1=W (8)

Interno. La energía definida de esta manera no tiene nada que ver con el calor, solo se relaciona con la energía mecánica y la energía electromagnética. Sobre esta base, el calor se puede definir a la inversa:

Q=U2-U1-W (9)

Hasta este momento, la primera ley de la termodinámica (la ley de conversión y conservación de la energía), la segunda ley y toda la teoría de la termodinámica lograron la ruptura más completa con la teoría de la masa calórica.

Al observar el texto completo, se puede observar que las tres expresiones de "la ley de transformación y conservación de la energía" reflejan el proceso de comprensión humana de esta ley natural. Cada una de estas tres expresiones es más profunda que la otra y una está más cerca de la verdad objetiva que la otra. Así es como los humanos comprenden el mundo material paso a paso.