질량 보존 법칙의 역사

"에너지 전환과 보존의 법칙"'의 제시는 열의 본질에 대한 올바른 인식은 물질운동의 여러 형태 사이의 전환의 발견하고 과학적 사상과 상응하는 세 가지 기초 위에 세워져야 합니다. 19세기에 이르러서는 이 세 가지 조건이 모두 갖추어졌습니다.

19세기 중엽에 발견된 에너지양적 보존 법칙은 자연 과학에서 매우 중요한 법칙입니다. 그 발견은 인간이 자연 과학 법칙에 대해 점차 어느 정도 인식이 축적되는 필연적인 결과입니다. 에너지 보존 법칙은 기계 에너지와 내적 에너지(열에너지)를 연결하는 법칙입니다.
18세기 말부터 19세까지기중엽 시기 인류는 축적된 경험과 대량생산 실천, 과학실험을 바탕으로 열역학 제1법칙을 세웠습니다. 이 과정에서 독일의 의사 J. 마이어와 영국의 물리학자 J. 자엘이 중요한 공헌을 하였는데, 그들은 각각 독자적인 연구를 통해 하였습니다. 같은 결론을 내리다.1842년 마이어는 '무기계의 힘'이란 글에서 기계적 에너지와 열의 상호전환 원리를 제시하면서 공기의 정압비 열용량비 열용량비열량 수치를 산출했습니다. 1845년 출판유기체의 운동과 신진대사를 논한다'는 책에서 운동형태가 바뀌는 25가지 상황을 묘사합니다. 조엘은 1840년부터 전류 열효과와 열공당량에 관한 실험을 많이 했습니다(조엘 열공당량 실험 참조). 1840~1845년 '볼타 배터리에서 발생하는 열을 논하라', '전해 시 금속 도체와 배터리 팩에서 방출되는 열을 논하라', '자기 전기의 열효과 및 열의 기계작용을 논하라', '공기의 팽창에 의한 온도변화론' 등의 글이 잇따라 발표됐습니다. 그는 여러 가지 정밀한 실험을 통해 열공당량의 수치를 직접 구했고, 그 결과의 일관성은 에너지 보존과 법칙 전환의 탄탄한 실험 기반을 마련했습니다. 마이어와 조엘 외에도 많은 과학자들이 열역학 제1법칙 수립에 공헌했습니다. 1839년 M. 세간은 열화학에서 열반응은 중간 과정과 무관하다는 법칙을, 1843년 L. 코르틴은 열공당량을 측정하는 실험결과를, 1847년 H. 헬름홀츠는 심력이 있다는 가정 아래 기계운동, 열운동, 전자기운동의 '힘'을 상호 변환하고 항속시키는 법칙 등을 역학법칙에 따라 논했습니다. 이 역사 동안 각국의 과학자들이 에너지 보존과 전환 법칙을 독자적으로 발견할 수 있었던 것은 당시의 생산조건에 의해서였습니다. 18세기 초부터 18세기 후반까지 증기기관의 제조, 개선 및 영국 제철업, 방직업에서의 광범위한 채용과 열기계 효율, 기계에서의 마찰 열 발생 문제에 대한 연구는 에너지 전환 법칙에 대한 사람들의 인식을 크게 촉진시켰습니다.

경과를 발견하다
1798년, C. 렌포이특히 영국 왕립학회에 포신 실험에서 나온 열의 운동설에 대한 실험보고서를 제출했습니다. 1800년 D데이비드는 진공으로 얼음을 문질러 녹이는 실험으로 렌포드의 보고를 뒷받침했습니다. 1801년, T. 양은 《빛과 색을 논하는 이론》에서 빛과 화라고 불렀습니다. 열은 같은 성질을 가지고 있어 열은 운동이라는 것을 강조합니다. 이때부터 열의 운동설이 점차 열의 질설을 대체하기 시작했습니다.
18세기와 19세기 중교, 각종 자연현상 간의 상호전환이 잇달아 발견되었습니다. 열방향의 전환과 빛의 화학적 효과를 발견한 후 1800년에 적외선의 열효과(공명효과)를 발견하였습니다. 전지가 발명되자마자 전류의 열효과와 전기분해 현상이 발견되었습니다. 1820년에는 전류의 자기 효과가 발견되었고, 1831년에는 전자기 유도 현상이 발견되었습니다. 1821년 열전현상, 1834년 역현상 등이 발견되었습니다.

세기의 벗은, 자연을 자연으로 봅니다. 역동적이라는 생각이 독일 자연철학의 주요 관점입니다. 이러한 철학은 우주 전체를 어떤 근원적인 힘에 의해 역사 발전의 산물로 간주합니다. 당시 이런 철학 사상은 독일과 서유럽 일부 국가에서 지배적이었습니다.
가장 먼저 열공 전환을 제안한 것은그는 "열은 단지 하나의 동력이거나 아예 형태를 바꾸는 운동입니다. 열은 운동의 일종입니다. 물체의 작은 부분에 있어서, 만약 동력의 소멸이 일어난다면, 동시에 반드시 소멸의 동력에 비례하는 열량이 발생할 것입니다. 반대로 열이 없어지는 곳에서는 힘이 납니다. 따라서 동력의 양은 자연계에서 변하지 않고, 더 정확히 말하면 동력의 양은 만들어질 수도 없어질 수도 없다는 명제를 세울 수 있습니다. 그러면서 열공 당량의 대략적인 값을 제시했습니다.

카르노의 이 사상은 그가 죽고 있습니다. 이후 46년인 1878년에야 중시됐습니다. 앞서 1842년 독일의 마이어는 '자연철학'에서 출발, '원인(因因)은 결과'라는 인과적 링크에 의해 25가지 힘의 전형을 사변으로 풀어냈습니다. 1845년, 그는 아직도 정압으로 열을 겨루었습니다. 용량 대비 열용량 차이: Cp-Cv=R. 열용량 값을 1Cal=365g·m로 계산합니다.

1843년 영국의 실험물리학자 조엘은 더 많은 작업을 진행해 더 정확한 당량값을 측정했습니다. 1850년 발표에서는 1파운드의 물(진공에서 재는 온도 55°와 60° 사이)을 만들어 화씨 1°의 열을 내려면 772파운드의 하강이 필요합니다. 1피트로 표시되는 기계적 힘"이라고 말했습니다.  조엘의 작업은 '힘의 항속' 원리에 대한 실험의 기초를 튼튼히 했습니다.

독일의 과학자 헬름홀츠어1847년 저서 《논력의 항복》을 발표하였습니다. 모든 자연 현상은 중심력으로 상호작용해야 한다는 질점의 운동을 제시하였습니다. 이를 통해 역동성과 장력의 합이 중심력을 항상 유지한다는 결론이 입증됐습니다. 나아가 열현상·전기현상·화학현상과 기계를 토론하였습니다. 무기력과의 관계, '힘의 항속' 원리를 생명체에 적용할 가능성을 제시했습니다. 헬름홀츠의 논술 방식은 물리적이기 때문에 마이엘이나 조엘보다 파장이 큽니다.

법칙의 발견자들은 여전히 능력을 가지고 있습니다. 양을 '힘'이라고 부르고 법칙의 표현도 정확하지 않지만 에너지 전환과 보존의 법칙이 발견됩니다. 두 표현을 비교해 보면 '힘의 항속'이 '영동기가 만들어서는 안 된다'보다 훨씬 심각하다는 것을 알 수 있습니다. "힘의 유지"는 이미 인식한 것에 관한 것입니다. 질적인 모든 운동 형태. 동시에 일정한 철학적 사상의 지도 아래(마이엘), 실험의 기초 위에(조엘), 공리화 구조(헬름홀츠)로 세워진 이론입니다.

'힘의 항속' 원리는 있지만 조엘의 열공당량과 전열당량의 관계식, 헬름홀츠가 내놓은 여러 관계식이 있지만 모두 독립적이어서 하나의 통일된 해석으로 표현되지 않았습니다.

 

해석 표현
법칙을 해석하여 표현합니다. '열량', '공', '에너지', '내적 에너지'라는 개념에 대한 정확한 정의만이 가능합니다. 18세기에 '열량'은 열질의 양이라고 개탄했습니다. 1829년 J폰슬레는 증기기관을 연구하는 과정에서 공력과 거리의 적분을 명확히 정의했습니다. 에너지라는 개념은 1717년 J 베르누이가 허위이전을 논할 때 채택했습니다. 1805년 얀은 힘을 에너지라고 부르면서 얀을 모듈러로 정의했습니다. 그러나 그 정의는 좀처럼 받아들여지지 않았습니다. 일부 유식한 사람들이 법칙의 중대한 의의를 인식하였습니다. 그리고 법칙을 보완하기 위한 탁월한 작업들을 진행했습니다. 그 중 가장 유명한 사람은 영국의 W. 톰슨과 독일의 R. 클라우시우스가 있습니다. 바로 이들이 선인들의 토대 위에서 열역학 제1, 2법칙을 제시하며 열역학 이론체계를 구축한 빌딩입니다.

1850년 클라우디우스'열적 동력과 이에 따라 내놓을 수 있는 열학 자체에 관한 법칙'이라는 논문이 발표됐습니다. 카르노의 정리가 옳다고 지적하고 열운동으로 설명하고 증명을 붙입니다. 단일한 원리로 생각한다면 "모든 것이 열에 의해 공이 생기는 경우, 발생에 비례하는 열이 없어집니다. 소모되고, 반대로 같은 양의 공력을 소모해도 열이 난다"고 말했습니다. 또 "힘의 소모나 다른 변화 없이 임의의 많은 열을 하나의 냉체에서 열체로 옮기는 것은 열소의 행동과 모순됩니다. "논증해보자. 열을 일종의 상태량으로 봅니다.

 

W. 톰슨
클라우디우스는 마침내 열력을 얻어냈습니다.

 

제1법칙을 배우는 해석식:
dQ = dU-dW

 

이때 에너지 전환과 보존은 일정합니다. 줄은 열역학 제2법칙인 엔트로피의 표현과 함께 열역학 이론 체계의 기초를 이루고 있습니다.
1853년 톰 손중 에너지 정의는 "우리는 주어진 상태의 물질 계통의 에너지를 이 주어진 상태로부터 어떤 방식으로든 정해진 0상태로 넘어갈 때 시스템 밖에서 발생하는 기계적 공의 단위로 측정되는 여러 작용의 합으로 나타낸다"고 새로 제시했습니다. 상태 함수 U를 내적 에너지라고 합니다. 뉴턴의 힘과 상징물질 운동을 나타내는 에너지가 구별돼 널리 쓰이기 시작했습니다. 이를 바탕으로 스코틀랜드의 물리학자 W. 랭킨은 힘의 항속 원리를 에너지 항속 원리로 개칭했습니다.
1854년부터 클라우슈우그는 많은 일을 하면서 사람들이 쉽게 받아들일 수 있는 증명 방법을 찾아 이 원리를 설명하려고 노력했습니다. 1860년, 에너지 보존 원리는 보편적으로 인정되었습니다.