ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ, два тесно связанных между собой н очень близких по содержанию закона, лежащих в основании всего точного естествознания. Эти законы имеют чисто количественный характер и являются законами экспериментальными. —-Закон (принцип) сохранения энергии. Энергия есть способность производить работу. Каждое тело, обладающее энергией, способно произвести лишь определенную количественно, эквивалентную работу. Обратно: в результате затраченной работы получается эквивалентное колич. какого-либо вида энергии. Эквивалентными количествами энергии различного вида называют количества, способные произвести одинаковую работу. Закон с. э. утверждает, что энергия не исчезает и не образуется вновь, но что энергия одного вида может перейти в эквивалентное количество энергии другого вида. 3. с. энергии можно формулировать так:в изолированной системе сумма энергии остается всегда неизменной. Изолированная система есть такая, которая не может ни отдавать энергию наружу ни поглощать ее извне; только для такой системы справедлив 3. с. энергии. Закон сохранения энергии- в приложении к явлениям, протекающим с поглощением или выделением тепла, носит название первого начала термодинамики (механической теории тепла). Всякий переход системы, открытой для механических и термических влияний, из одного состояния в другое связан со следующими изменениями энергии: 1) поглощается или выделяется тепло, 2) совершается системой или затрачивается на нее нек-рая внешняя работа, 3) убывает или возрастает общее количество содержащейся в системе энергии (общая, внутренняя энергия системы). Энергия (U), отданная окружающей среде, равна произведенной системой внешней работе (А), уменьшенной на количество тепла (Q), полученного системой: U=A—Q. 3. с. энергии является законом экспериментальным и вытекает из несомненности того факта, что невозможно построить вечный двигатель (perpetuum mobile) первого рода, т. е.машину, работающую без притока энергии взамен израсходованной.Вследствие взаимодействия всех тел вселенной не существует вполне изолированных систем; следовательно 3. с. энергии не приложим с полной строгостью к реальной системе. Однако ,включая в систему наряду с телами,над к-рыми производится действие, и те тела, от к-рых исходят внешние действия, можно свести неточность к произвольно малым значениям. 3. с. энергии имеет биологическое происхождение. Он был впервые высказан Майером (J. R. Mayer; 1842), пришедшим к нему путем физиол. рассуждений, и во всей полноте выражен физиком и физиологом Гельмгольцем (Helmholtz; 1847). Первым количественным подтверждением явились работы Джоуля (Joule), исследования к-рого над превращением работы в теплоту привели к определению механического эквивалента тепла (1850). Закон (принцип) сохранения (постоянства) массы (материи, вещества). Этот закон правильнее называть зако- ном сохранения массы, а не материи, т. к. он касается лишь количественной- стороны материи—ее массы. 3. с. м. утверждает, что общая масса вещества при хим. и физ. изменениях сохраняется постоянной. Доказательством его может служить весь количественный хим. анализ и синтез. Постоянство материи утверждалось еще греческими философами (Эмпедокл, Демокрит, Аристотель) и признавалось учеными XVI—XVIII вв. Закон сохранения массы был ясно формулирован в 1756 г. Ломоносовым и получил общее признание благодаря работам Лавуазье (Lavoisier; 1770—89). Ландольт (Landolt; 1908) дал экспериментальное доказательство 3. с. м.; найденные им различия не превышали максимальной ошибки взвешивания ±0,030 мг. Неоднократно высказывались сомнения в абсолютной точности 3. с. м., так как при помощи самых точных взвешиваний можно установить лишь кажущееся постоянство массы. Так, при взвешивании на микровесах Рамзей-Грея (Ramsay-Gray) достижима точность до +0,000002 мг, что однако соответствует напр. ошибке в 80 биллионов молекул воды. В наст, время действительно надо признать, что 3. с. м. не вполне точен. Однако эта неточность не имеет практич. значения, т.к. связанные с химич. и физич. процессами изменения массы настолько малы, что лежат в пределах погрешности взвешивания (напр. при образовании грамм-молекулы воды теряется 3,2 миллионной доли мг). Этот результат следует из наблюдений над движущимся электроном, которые показали, что масса (т„) покоящегося тела увеличивается, когда тело движется относительно наблюдателя. Чем больше скорость (у) тела, тем больше его масса (ж); ^т° где с—скорость света. Т. к. е= = ЗЛО¹⁰ см/сек.,то ясно,что при обычных скоростях (-V весьма близко к нулю и масса т практически от скорости не зависит. Исключение может быть лишь для наиболее быстрых /3-частиц радия, скорости к-рых приближаются к с. Из этого следует (т. к. все виды энергии могут переходить друг в друга), что энергия обладает массой. Масса тела, отдавшего энергию г), уменьшается на величину Д т = ~ . Если энергия ц обладает массой m = -⁴_S, то отсюда следует, что масса и энергия эквивалентны друг другу и что всякая покоящаяся масса тождественна с огромным запасом энергии В, где Е=т₀с*, т.е. имеется отождествление массы и энергии, слияние законов сохранения массы и энергии. 3. с. м. и энергии вполне приложим в области биол. наук. Еще Лавуазье в своих рассуждениях об источниках животного тепла исходил из предположения, что сгорающие в организме вещества развивают столько же тепла, сколько и при окислении вне организма. Прошло однако много времени, прежде чем верность 3. с. м. и энергии была доказана прямыми опытами на живом организме. Для организма животных спра- ведливость З.с. материи и энергии была доказана опытами Рубнера (Rubner; 1889—94) и с еще большей точностью обширными исследованиями Этуотера (Atwater), произведенными над животными, в том числе и человеком, в покое и при измеряемой работе в огромном (5 м³) респирационном калориметре. Этими опытами с несомненностью доказано, что пищевые вещества при их сгорании в организме развивают, если учесть потери энергии, уходящей из организма с составными частями мочи и др., столько же тепла, сколько и при сжигании вне организма. Полученные в опытах Этуотера величины разнятся между собой менее, чем на 0,1%, а в последних, наиболее точных опытах разница составляла всего 0,005%. Эта ошибка меньше допустимой ошибки обычных хим. анализов (0,2%). Т. о. справедливость 3. с. м. и энергии для животного организма может считаться доказанной. Для растений то же следует из работ Пфеффера (Pfeffer)n др. Лит.: Вальден П., История закона сохранения материи, Журн. Рус. физ.-хлм. об-ва, часть химич., Till, стр. 75, 1912; Atwater W., NeueVersuche uber Stoff- und Kraftwechsel im menschlichen Korper, Erg. d.Physiologie.B. Ill, Abt. 1,1904; HelmholtzH,, t)ber die Erhaltung der Kraft, Lpz., 1902; Nerost W.. Theoretlsche Chemie, Stuttgart, 1926; Planck M., Das Prinzip der Erhaltung der Energie, В., 1924; Rubner M., Kraft und Stoff im Haushalte der Na-tur, Berlin, 1909; Zwaardemaker H., Die im ruhenden KOrper vorgehenden Energiewanderungen, Erg. d. Physiologie, Band V, 1906. Л. Броуде.

Смотрите также:

ЗАКРУТКА, один из методов, употребляемых в ортопедии для консервативного лечения сгибательных контрактур неврогенного происхождения, воспалительного характера (№с)идр. Сущность этого метода, известного с древних времен, но впервые примененного Момзеном (Mommsen), заключается ...
ЗАКС, Ганс (Hans Sachs, род. в 1877 г.), известный германский ученый, проф. кафедры иммунрсерологии в Гейдельбергском ун-те. Имя 3. связано с целым рядом работ в области иммунитета, теоретического анализа и ...
ЗАКС-ГЕОРГИ РЕАКЦИЯ, см. Преципитация.
ЗАМЕЩЕНИЕ, замена сложной ассоциативной группы каким-нибудь одним элементом последней или даже отдельным образом, не входящим прямо в ее состав, но находящимся с ней лишь в той или иной связи. Понятие ...
ЗАМКНУТОСТЬ, характерная для аути-стической установки к окружающей среде особенность психики, свойственная схизо-френикам, схизоидным психопатам и нормальным людям схизотимического склада. Особенное значение замкнутость получила в связи с тем, что ряд характерологических ...