Termodinamikaning i-qonuni

Issiqlik va ish orasidagi bog’lanish. Issiqlikning mexanik ekvivalenti

XIX asrning o’rtalarigacha issiqlik tog’risidagi bilimlarda XVIII asrning boshlarida Volf tomonidan yaratilgan teplorod nazariyasi hokimik qildi.

Bu nazariyaga asosan issiqlik – bu vaznsiz teplorod, uning oshishi jism haroratini ko’tarilishiga olib kelsa, teplorodning kamayishi esa jism haroratining pasayishiga olib keladi. O’sha vaqtlarda fizikada ana shunday vaznsiz suyuqliklar katta rol o’ynagan edi. Unda ikkita elektr suyuqliklari, ikkita magnit suyuyqliklar, teplorod va hokazolar qaralgan edi. Teplorod nazariyasiga birinchi bo’lib M.Lomonosov qarshi chiqib, issiqlikning mexanik nazariyasini taklif etdi. Issiqlikning mexanik nazariyasiga asosan, issiqlik hodisalari molekulalar harakati hisobiga yuzaga keladi. Hattoki, termodinamikaning asoschisi bo’lgan Karno ham teplorod nazariyasidan foydalangan, faqat oxirgi vaqtlarda esa issiqlikning mexanik nazariyasiga o’tgan.
Teplorod nazariyasini olib tashlash uchun uni isbotlash zarur edi, chunki issiqlik ish bajarilishi natijasida yuzaga keladi. 1798-yilda Rumford tajriba o’tkazib, issiqlikning mexanik nazariyasini yetarlicha isbotlagan edi.
Unda u burg’ulash natijasida ajralib chiqqan issiqlik miqdori burg’ulash uchun sarflangan ishga mutanosib ekanligni ta’kidladi.
Rumford tajribasidan bir yildan keyin Devi, keyinroq V.Petrov ikkita muz bo’lakchalarini olib, birinchi muz bo’lakchasi harorati undan pastroq bo’lgan ikkinchi muz bo’lakchasiga ishqalanganda erishini kuzatdilar, muz havosiz fazoda va tashqi issiqliik almashinisiz holatda qo’yilgan edi. Yuqorida o’tkazilgan tajribalar teplorod nazariyasini butunlay yo’qolishiga olib kelmadi.
Issiqlikning mexanik nazariyasi to’la o’rnatilgandan so’ng, 1840- yillardan boshlab issiqlik energiyasining saqlanishi va aylanishi qonuni energiyaning bir turi sifatida qarala boshlandi. Ya’ni issqlik va ish orasidagi miqdoriy aloqa issiqlikning mexanik ekvivalenti yaratildi.
Teplorod nazariyasida issiqlik miqdorining birligi sifatida kaloriya – ya’ni bir kub santimetr kubdagi toza suv haroratini bir 1C ga (19,5C dan 20,5C gacha) ko’tarish uchun berilgan issiqlik miqdori qabul qilingan. Sarflangan energiyaning, ya’ni to’la issiqlikga aylanayotgan energiyaning olingan issiqlik miqdoriga nisbati issiqlik mexanik ekvivalenti deb nomlandi. Issiqlikning mexanik ekvivalentiga teskari mutanosib bo’lgan kattalikka ishning termik koeffitsiyenti deb aytiladi. Issiqlikning mexanik ekvivalenti larda o’lchaniladi. Ish va issiqlik ekvivalentining yaratilishida Robert Mayer katta o’rin tutadi. Bo’lajak vrach, Mayer odamlardagi qon tarkibining o’zgarishi harorati yuqori bo’lgan joylarda kuzatilishini aytdi.
Harorati past bo’lgan joylardagi odamlarning qoniga nisbatan harorati issiq bo’lgan joylardagi odamlarning qonida oksidlovchi mahsulotlar kam bo’ladi. Shu va shunga o’xshash kuzatishlarga asoslanib, Mayer ish va issiqlikning o’zaro almashinuvi va ekvivalentligi to’grisidagi xulosaga keldi.
Nazariy tavsifga ega bo’lgan Mayerning ishlari zamondoshlari uchun tushunarsiz edi. Doimiy bosim va doimiy hajmda gazlar issiqlik sig’imlari orasidagi bog’lanishni beruvchi Mayer tenglamalari issiqlikning mexanik ekvivalenti uchun deyarli aniq qiymatlarni beradi, ya’ni 36,7 (aniq qiymat 427 ).
Aniq tajriba 1848-yilda Joul tomonidan o’tkazilgan. Joul suvli kalorimetrga tushayotgan yukni aylantirib, sarflangan ish va ajralgan issiqlikni hisobladi va bu tajriba issiqlikning mexanik ekvivalentini hisoblashga imkon yaratdi. Joul tajribasining qurilmasi 1-rasmda keltirilgan.

1-rasm. Joul tajribasi qurilmasi