Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Termodynamik
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
931
T ermodynamik
932
former. T. identifieras stundom med den
mekaniska värmeteorien. Denna teori innefattar dock
endast en del av t. Den egentliga t. använder
icke uppfattningen av värmet som beroende på
molekylernas oordnade rörelse. Den laborerar
uteslutande med sådana makroskopiska begrepp
som temp., tryck, volym etc. och uttrycker
sambanden mellan dessa. Dock är det för en
djupare förståelse av dessa samband nödvändigt att
beakta de molekylära skeendena.
T. grundar sig på två principer el. grundsatser,
vilka betecknas som t:s i:a och 2:a
huvudsatser. De ha axiomatisk karaktär, äro
baserade på den empiriska erfarenheten och kunna
ej härledas ur elementära grundsatser. T :s i :a
huvudsats uttrycker den s. k. e n e r g i
principen el. lagen om de olika energiformernas
ekvivalens. I allm. kan den formuleras sålunda:
summan av alla existerande energimängder är
konstant, el.: ett perpetuum mobile av i:a slaget
är en omöjlighet, varmed avses, att det ej är
möjligt att konstruera en maskin, som ständigt
förrättar arbete utan energitillförsel. En annan
allmän formulering är följ.: de olika
energiformerna äro ekvivalenta. För t. i inskränktare
bemärkelse kan i :a huvudsatsen ges den mindre
omfattande formuleringen: värme är en form av
energi. Kännedomen om i :a huvudsatsen
sammanhänger intimt med utvecklingen av
uppfattningen om värmet som en form av rörelseenergi.
Det är främst R. Mayer, J. P. Joule och H. v.
Helmholtz, som lagt grunden till denna del av t.
På frågan om den riktning, i vilken de i
naturen inträdande processerna förlöpa, ger i :a
huvudsatsen icke något svar. Att besvara denna
fråga möjliggör däremot t:s 2:a huvudsats.
Har man ett slutet system, d. v. s. ett system,
som energetiskt är fullständigt isolerat, så säger
i :a huvudsatsen endast, att vid alla inom systemet
förlöpande processer summan av de olika delarnas
energiinnehåll är konstant. Är systemet icke i
jämvikt, så är det däremot på grundval av 2:a
huvudsatsen möjligt att bestämma den riktning,
i vilken förändringarna i systemet äga rum, då
systemet närmar sig jämviktstillståndet, samt att
ange betingelserna för jämvikten. 2:a huvudsatsen
kan uttryckas sålunda: ett perpetuum mobile av
2:a slaget är en omöjlighet, då med detta förstås
en maskin, som oavbrutet förmår utföra arbete,
varvid energien tages från en värmereservoar,
vars temp. icke är högre än temp. av de andra
kroppar, som deltaga i processen. Detta postulat
lade Lord Kelvin (1851) till grund för
behandlingen av t. R. Clausius angav vid ung. samma
tidpunkt (1850) en fullkomligt likvärdig
formulering, enl. vilken det är omöjligt att vare sig
direkt el. indirekt överföra värme från en kallare
kropp till en varmare utan att samtidigt förbruka
arbete el. åstadkomma andra förändringar hos i
processen deltagande kroppar. För en djupare
förståelse av 2:a huvudsatsens innebörd är en
närmare analys av de i naturen förekommande
processerna nödvändig. Man betecknar en i en
viss riktning förlöpande process, som icke på
något sätt kan fås att förlöpa i motsatt riktning,
såsom icke om vändbar el. i r r e v e
r-s i b e 1; alla andra processer äro
omvänd-bara el. reversibla. Betydelsen av 2:a
huvudsatsen kan då sägas bestå däri, att den ger
ett nödvändigt och tillräckligt kriterium på om
en bestämd process är reversibel el. irreversibel.
Det existerar för varje system av kroppar en
märklig storhet, som beror av systemets tillstånd i
ett visst ögonblick. Denna storhet är den s. k.
e n t r o p i e n (se d. o.) hos systemet. Man kan
visa, att, om systemet undergår en reversibel
förändring från ett tillstånd till ett annat, så
förblir summan av entropierna hos alla de vid
processen verksamma kropparna oförändrad; är
förändringen däremot irreversibel, ökas den
ifrågavarande summan. De i naturen förekommande
processerna äro i själva verket alltid förbundna
med friktion och värmeledning och därför alltid
irreversibla. De reversibla processerna utgöra
endast idealiska gränsfall, som dock för den
teoretiska behandlingen äro av stor betydelse.
Upprinnelsen till kännedomen om 2:a huvudsatsen
är äldre än utvecklandet av den avsevärt enklare
1 :a huvudsatsen. S. Carnot framställde redan
1824, d. v. s. medan ännu den äldre uppfattningen
av värmet som ett särskilt, viktslöst ämne (agens)
var förhärskande, idéer, som innebära det första
uttrycket för 2:a huvudsatsen. Sina
undersökningar grundade Carnot på studiet av
kretsprocesser (cirkelprocesser), särsk. den s. k. Carnots
kretsprocess för en idealgas. Utgående från
Carnots arbeten lade därpå Clausius och Lord
Kelvin en fast grundval för denna del av t. Clausius
generaliserade 2:a huvudsatsen till att omfatta
hela universum. Konsekvensen härav blir då, att
detta närmar sig den s. k. värmedöden, d. v. s.
ett tillstånd, då alla temp.-differenser äro
utjämnade. Lord Kelvin drog som konsekvens av
2:a huvudsatsen följ, allmänna sats: den i
världen förhandenvarande energien strävar att
spridas, d. v. s. att övergå i likmässigt fördelad
värmeenergi. En tolkning av den djupare innebörden
av 2:a huvudsatsen och entropibegreppet
förmådde L. Boltzmann ge. Han visade, att ett systems
entropi (5) är direkt proportionell mot naturliga
logaritmen för sannolikheten (den
termodynamiska sannolikheten) W, för att systemet skall
befinna sig i det tillstånd, som det i ett visst
ögonblick intar, el. S = k. riog W, där k är en
konstant storhet (Boltzmanns konstant k =
1,372. io-16 erg/grad). Av uttrycket för 2:a
huvudsatsen, att vid alla i naturen förekommande
processer entropien ökas el. — i gränsfallet —
förblir konstant, följer då, att hos naturen
finnes en strävan att övergå från ett mindre
sannolikt till ett sannolikare tillstånd.
Ang. frågan om den av Clausius och Lord
Kelvin gjorda generalisationens stränga giltighet
och den därmed sammanhängande frågan om
vilka gränser, som 2:a huvudsatsens
giltighetsområde är underkastat, har länge stått strid. De
flesta forskare äro numera ense om att en dylik
generalisation ej är tillåten. Studiet av den
brownska molekylarrörelsen har visat, att för
mycket begränsade områden lokala avvikelser
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
