3. Исследования Клапейрона.

Клапейрон в основу своих рассуждений положил рассмотрение и анализ круговых процессов. При этом Клапейрон впервые употребил графическое изображение обратимых круговых процессов и вычислял получаемую при таких процессах работу, как площадь, ограниченную на графике замкнутой кривой процесса. Графический метод Клапейрона нашел широкое применение в термодинамических исследованиях и оказался полезным при теоретических построениях.

Клапейрон рассмотрел цикл Карно, когда разность температур между нагревателем и холодильником бесконечно мала, и установил, что отношение полученной работы к взятому от нагревателя количеству теплоты равно произведению разности температур на функцию Карно.

Кроме обычного цикла Карно с газом Клапейрон рассмотрел цикл, в котором работающим веществом является система из жидкости и насыщенного пара. Исследуя в данном случае соотношение между полученной работой и использованной теплотой, Клапейрон вывел уравнение, известное под названием уравнения Клапейрона — Клаузиуса.

В своих работах Клапейрон впервые применил запись объединенного закона Бойля — Мариотта и Гей- Люссака. Впоследствии Д. И. Менделеев обобщил это выражение, учтя закон Авогадро-Ампера-Жерара, и получил уравнение в более общем виде, которое в настоящее время называется уравнением Клапейрона - Менделеева.

Клапейрон был сторонником теории теплорода и считал, что работа тепловых машин происходит за счет перехода теплорода от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Это привело Клапейрона к утверждению, что «живая сила» в природе непрерывно теряется.

Неправильное представление Клапейрона о природе теплоты и о процессах, происходящих в тепловой машине, не позволило ему определить коэффициент полезного действия тепловых машин и установить вид функции Карно, которая определяет этот коэффициент. Для того чтобы определить функцию Карно, нужно было изменить взгляд на природу теплоты и на процесс совершения теплотой работы.

4. Исследования природы теплоты.

Рассматривая исследования, посвященные изучению процессов превращения механической работы в теплоту, следует указать, что еще нашим далеким предкам, жившим в каменном веке, было известно, что при трении выделяется тепло. Именно благодаря трению первобытный человек добывал себе огонь. Однако количественные измерения впервые были сделаны только в XIX веке Бенджаменом Томсоном (лордом Румфордом) (1753-1814), который заметил, что при сверлении стволов артиллерийских орудий выделяется большое количество теплоты. Румфорд сделал вывод, что теория теплового вещества является неверной и что теплота есть особый вид движения.

К этому заключению пришел также Гемфри Дэви (1778-1829). Он путем трения расплавил два кусочка льда, плавил воск, используя теплоту, образовавшуюся в результате трения. Эти опыты навели Дэви на мысль, что полученные результаты несовместимы с вещественной теорией теплоты и что теплота должна быть какой-то формой движения.

Взгляда на теплоту как на движение придерживались и другие ученые первой половины XIX в. - Ампер, Юнг и др. Однако господствующее положение занимала вещественная теория теплоты вплоть до установления закона сохранения и превращения энергии.