ЕКВИВАЛЕНТНОСТТА НА ТОПЛИНА И РАБОТА
§ 1. Природа на топлината
Доскоро общоприетото мнение беше, че Beat е специално вещество, което присъства в телата в по-голямо или по-малко количество и което произвежда по този начин техните по-висока или по-ниска температура; която също беше изпратена от телата и в този случай премина с огромна скорост през празното пространство и през такива кухини, които съдържат тежките тела, под формата на това, което се нарича лъчиста топлина. В по-късни дни се появи другото мнение, че топлината в действителност е начин на движение. Според тази гледна точка топлината, открита в телата и определяща тяхната температура, се третира като движение на техните тежки атоми, в което движение може да участва и съществуващият в телата етер; и лъчистата топлина се разглежда като вълнообразно движение, разпространявано в този етер.
Тук не се предлага да се излагат фактите, експериментите и изводите, чрез които хората са били доведени до този променен възглед по темата; това би довело до позоваване тук на много неща, които могат да бъдат описани по-добре на своето място в хода на книгата. Съответствието с опита на резултатите, извлечени от тази нова теория, вероятно ще послужи по-добре от всичко друго за установяване на основите на самата теория.
Следователно ще започнем с предположението, че Топлината се състои в движение на крайните частици на телата и на етера и че количеството топлина е мярка за Vis Viva на това движение. Естеството на това движение няма да се опитваме да определим, а просто ще приложим към Heat p-принципа на еквивалентността на Vis Viva и Work, който се прилага за движение от всякакъв вид; и по този начин да се създаде принцип, който може да се нарече първият основен принцип на механичната теория на топлината.
§ 2. Положителни и отрицателни стойности на механичната работа
В § 1 от въведението механичната работа, извършена при движението на точка под действието на сила, беше определена като произведението на разстояние, преместено през и на компонента на силата, разрешено в посоката на движение. Следователно работата е положителна, ако компонентът на силата в линията на движение лежи от същата страна на началната точка като елемента на движение, и отрицателна, ако пада от противоположната страна. От това определение на положителния знак на механичната работа следва . принцип на еквивалентността на Vis Viva и Work, т.е. Увеличението на Vis' Viva е равно на извършената работа или е равно на увеличението на общата работа.
Въпросът може да се погледне и от друга гледна точка. Ако една материална точка веднъж е била задвижена, тя може да продължи. това движение, поради неговия импулс, дори ако силата, действаща върху него, се стреми в посока, обратна на тази на движението; въпреки че неговата скорост, а с това и Vis Viva, разбира се, ще намаляват през цялото време. Материална точка, върху която действа гравитацията, например, ако е получила импулс нагоре, може да продължи да се движи срещу силата на гравитацията, въпреки че последната непрекъснато намалява скоростта, дадена от импулса. В такъв случай работата, ако се разглежда като работа, извършена от силата, е отрицателна. Обратно обаче можем да считаме работата за положителна в случаите, когато дадена сила е преодоляна от импулса на предварително придобито движение, като отрицателна в случаите, когато точката следва посоката на силата. Прилагайки формата на изразяване, въведена в § 1 от въведението, в която разликата между двете противоположни посоки на компонента на силата е обозначена с различни думи, можем да изразим горното по-просто, както следва: можем да определим, че не работата свършена, но работата, унищожена от сила, се счита за положителна. При този метод за обозначаване на извършената работа принципът на еквивалентността на Vis Viva и Работата приема следната форма: Намалението t'n Vis Viva е равно на увеличението на извършената работа, или Сумата на Vis Viva'arrd Свършената работа е постоянна. Тази последна форма ще бъде много удобна в това, което следва.
В случай на такива сили като Ergal, значението" на това количество е дефинирано (в § 6 от Въведението) по такъв начин, че трябва да кажем, "Извършената работа е равна
към намаляването на Ergal.' Ако използваме току-що описания метод за обозначаване на работата, трябва да кажем обратното: „Извършената работа е равна на увеличението на Ergal;“ и ако константата, възникваща като един член на Ergal, бъде определена по определен начин, тогава можем да разглеждаме Ergal просто като израз на извършената работа.
§ 3. Израз за първия фундаментален принцип
След като фиксирахме както по-горе това, което трябва да бъде положителният знак за извършената работа, сега можем да формулираме, както следва първия основен принцип на механичната теория на топлина.
Във всички случаи, когато работата се произвежда от топлина, количество топлина се изразходва пропорционално на извършената работа; и обратно:/, чрез изразходването на същото количество работа може да се произведе общото количество топлина.
В механичната концепция за топлината това следва от еквивалентността на Vis Viva и Работата и се нарича Принципът на еквивалентността на Топлината и Работата. .
Ако се изразходва топлина или се произвежда работа, можем да кажем, че топлината се е трансформирала в работа; и обратно, ако се изразходва работа и по този начин се произвежда топлина, можем да кажем, че работата се е трансформирала в топлина. Използвайки този начин на изразяване, горният принцип приема
следната форма: Работата може да се трансформира в топлина, а топлината обратно в работа, като количеството на едното винаги е във фиксирана пропорция спрямо това на другото.
Този принцип е установен чрез много явления, които са отдавна признати и през последните години са потвърдени от толкова много експерименти от различни видове, че можем да го приемем, независимо от обстоятелството, че представлява специален случай на общият механичен принцип на запазването на енергията, като принцип, пряко извлечен от опит и наблюдение.