Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - N:o 19. 13 Maj 1871 - G. R. Dahlander: Om den mekaniska värmeteorien - Motorer för mindre kraftbehof
<< 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 been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
Satsen om värmets och arbetets eqvivalens är att betrakta
som en del af en vida allmännare sats, berörande alla klasser af
naturfenomen. I sjelfva verket har man genom en mängd
iakttagelser och försök funnit det nära samband, som förefinnes
mellan värmet och en mängd kemiska, optiska, elektriska,
fysiologiska och andra företeelser. Alla dessa kunna antagas
alstras genom rörelse, antingen hos de minsta delarne af
kropparne sjelfva eller hos etern, som utgör ett alltid närvarande
bihang till dem. Men hvarje rörelse följer de mekaniska
lagarne, hvilka derföre utgöra naturlärans grundval. Af dem
följer, att ett mekaniskt arbete, som måste förrättas för
utvecklingen af ett fenomen, icke kan försvinna, utan måste
oförminskadt återfinnas under en eller annan form. Så t. ex. upplöses
i en galvanisk stapel zink uti den utspädda svafvelsyran,
hvarvid en värmeutveckling eger rum. Den så bildade värmemängden
motsvarar en viss utveckling af elektricitet i stapeln. Om nu
dennes poler slutas med en fin metalltråd, bildas uti tråden äfven
värme, så att tråden derigenom kan bringas i glödgning samt till
och med smälta. Men genom denna värmeutveckling förminskas
den ursprungliga värmebildningen i stapeln, så att summan af
de häri och i metalltråden på en viss tid frambragta
värmemängderna är lika stor med den i stapeln förut genom den
kemiska verksamheten utvecklade värmemängden. Vi se således
här de kemiska föreningskrafterna förvandlade i värme, värmet
till elektricitet och denna slutligen åter i värme. År i stället
för den fina metalltråden en liten elektro-magnetisk kraftmaskin,
som förrättar ett arbete, införd i ledningen, blifver detta arbetes
värmeeqvivalent jemte värmemängden, utvecklad i stapeln, lika
med den mängd värme, som skulle alstras blott genom
upplösning af zinken i den utspädda syran. Här är således kemisk
verksamhet förvandlad till värme, elektricitet och mekaniskt
arbete. Genom betraktelser af denna art har professor Edlund
blifvit förd till upptäckten af en elektromotorisk kraft, som
uppstår i den galvaniska ljusbågen i följd af det mekaniska
sönderdelandet af de fasta polerna, äfvensom en dylik kraft i
den elektriska gnistan gen cm det arbete, som förrättas vid
sönderslitningen af de polytor, mellan hvilka elektriciteten öfvergår.
Den första hufvudsatsen i den mekaniska värmeteorien kan
äfven sättas under en allmännare form och då gifvas följande
uttryck: En art af naturkrafternas verkan kan förbytas till en annan,
men dervid går icke någon del af arbetet förlorad, utan hela
mängden af arbetet under en eller annan form i verldsbyggnaden
är lika oföränderlig som mängden af der varande materie.
Vi komma nu till den andra hufvudsatsen i den mekaniska
värmeteorien. Denna sats är icke så enkel och lättfattlig som
den första, och kan ej heller genom direkta försök bevisas, utan
är härledd genom teoretiska betraktelser af ej alldeles
otvifvelaktig stränghet, hvarföre ock ej alla fysici ännu godkänt
densamma, åtminstone ej i dess fulla utsträckning. Emellertid är
äfven denna sats af stor betydelse och har redan föranledt flera
vigtiga upptäckter både inom fysikens område och inom andra
grenar af naturforskningen.
Innan vi anföra den andra hufvudsatsen, måste vi angifva
hvad man förstår med absolut temperatur. Man har af åtskilliga
omständigheter slutat till, att den lägsta möjliga temperatur skulle
vara omkring 273° efter Celsii skala under vattnets fryspunkt.
Vid –273° skulle således den art af rörelse, som benämnes
värme, upphöra att finnas. Temperaturen, räknad från denna punkt,
hvarunder icke något värme finnes, benämnes absolut temperatur.
Då man känner den på vanligt sätt angifna temperaturen hos
en kropp, erhålles den absoluta temperaturen genom tilläggning
af 273°. Så t. ex. är vattnets kokpunkt under
medelförhållanden 273 + 100 = 373°.
Den andra hufvudsatsen är nu följande: Antag, att värme
förvandlas till mekaniskt arbete, såsom t. ex. vid en ångmaskin
eller varmluftmaskin. Antag vidare, att denna maskin är
fullkomlig, så att icke värme på något sätt går förloradt, vare sig
genom friktion, afkylning, etc.; men i alla fall måste då, på
samma gång värme förvandlas till arbete, en annan värmemängd
öfvergå från högre till lägre temperatur. På hvilket sätt eller
genom hvilka medel förvandlingen försiggår, är likväl
förhållandet mellan hela den använda värmemängden (d. v. s.
summan af den till arbete förvandlade och den till lägre temperatur
öfvergångna) och den till lägre temperatur öfvergångna
värmemängden endast beroende af de högsta och lägsta vid processen
förekommande absoluta temperaturer och lika med förhållandet
mellan dessa.
För att förtydliga denna sats och för att tillika visa dess
stora praktiska betydelse skola vi anföra ett exempel. Låt vid
en ångmaskin ånga verka med 3 atmosferers tryck, motsvarande,
en temperatur af 134° efter vanlig skala eller en absolut
temperatur af 407°. Låt vidare temperaturen i kondensorn efter
vanlig skala vara 40° och således den absoluta temperaturen
313°. Antag, att maskinen vore konstruerad på det
fullkomligaste sätt, så att vattnet i sitt kretslopp i pannan och maskinen
fullbordar en s. k. Carnots cirkelprocess, samt att det vore
möjligt att konstruera maskinen så, att för öfrigt icke någon
förlust af värme eger ruin. Likväl öfvergår, på samma gång
värmet, som innehålles utaf ångan, till en del förvandlas till
arbete, en annan del värme från ångans temperatur 407° till
den lägre temperaturen 313°, som finnes i kondensorn.
Förhållandet mellan hela den af ångan medförda värmemängden
och denna till lägre temperatur öfvergångna värmemängd är då
= 407/313 = 1,3 i det närmaste, så att af 1,3 värmeenheter,
medförda af ångan, kommer blott 0,3 att förvandlas till arbete, och
1 värmeenhet bortgår med lägre temperatur, än ångan egde,
utan en sådan förvandling. Detta är dock under antagande af
det allra gynnsammaste fall; i verkligheten blifva resultaten
ännu sämre.
Man lärer häraf, att det gifves en viss gräns för maskinens
fullkomnande, hvaröfver man ej kan komma, men att denna
gräns höjes genom att använda ånga af så hög temperatur som
möjligt och afkyla henne i kondensorn till så låg temperatur
som möjligt. Dessutom kan man finna, att denna gräns är
densamma för alla slag af kraftmaskiner, der värmet användes som
motor, lika för ångmaskiner och varmluftmaskiner af alla
konstruktioner – förutsatt dock att man vid alla använder samma
temperaturgränser, ty eljest blifver fördelen hos den maskin,
der dessa gränser äro mest aflägsnade från hvarandra. De
teoretiska fördelarne af kondensationen, af öfverhettad ånga, af starkt
uppvärmd luft för kraftmaskiner äro en följd häraf.
Man har på grund af den andra hufvudsatsen härledt en
ganska märkvärdig egenskap hos vattenångan, uppstående vid
dess expansion. Det ansågs förr, att ångan, då den expanderar
i en ångmaskins cylinder, dervid blifver torrare än förut eller,
som man kallar det, öfverhettad. Den mekaniska värmeteorien
har visat, att så ingalunda är fallet, utan att vattenångan, äfven
om den vid början af expansionen är torr, likväl sedermera till
en del kondenseras genom expansionen. Denna på teoretisk
väg härledda sats har sedermera blifvit bekräftad genom
deröfver anställda försök. Likasom vattenångan förhåller sig i
detta hänseende ångorna af de flesta andra vätskor. Eterångan
utgör dock ett undantag, i det att den kondenseras vid
samman-tryckning och öfverhettas vid utvidgning, enligt hvad så väl
teorien som försöken visat.
En annan följd af den andra hufvudsatsen är, att
vätskornas fryspunkt ej, såsom man förut ansett, är oföränderlig, utan
att den är beroende af trycket på ytan. Så t. ex. är för vatten,
hvars fryspunkt vid vanligt lufttryck är 0°, fryspunkten vid
16,8 atmosferers tryck - 0°,129. Den sänkes således i ringa
grad genom det ökade trycket. Äfven detta, som af teorien
blifvit förutsagdt, har af försöken blifvit bekräftadt.
Det skulle vara lätt att anföra flera andra exempel på
vigtiga upptäckter, hvartill man blifvit förd genom den mekaniska
värmeteorien, men de redan omnämnda torde vara tillräckliga
att visa, af hvilken hög betydelse för naturforskningen och
tekniken den mekaniska värmeteorien är, samt huru den icke endast
sammanbinder med hvarandra en mängd förut spridda enskilda
företeelser, utan ock leder till uppdagandet af nya sådana.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
