تدوین قانون بقای انرژی

پس از اینکه اولین اثر او در سال 1841 به مجله “Annalen der Physik und Chemie” با عنوان “درباره تعیین کمی و کیفی نیروها” نه منتشر شد و نه بازگردانده شد، اولین ارتباط مایر با عنوان “تذکراتی در مورد نیروهای طبیعت بی جان” در سال 1842 ظاهر شد. در سالنامه شیمی و داروسازی ویرایش شده توسط JUSTUS VON LIEBIG (1803-1873). در این کار، MAYER اولین تخمین را از این کار انجام داد معادل حرارت مکانیکی قبل از.

شرح مفصلی در سال 1845 با عنوان “حرکت ارگانیک در ارتباط با متابولیسم” دنبال شد. در این سند، MAYER اولین کسی بود که فرموله کرد قانون کلی بقای انرژی. او این اصل را به موجودات زنده منتقل کرد و فرموله کرد که “تنها علت گرمای حیوانات یک فرآیند شیمیایی است” بودن.

با اولین انتشار توسط مایر غیر فیزیکدان، مناقشات در مورد شناخت علمی او و اینکه چه کسی اولین کسی بود که قانون بقای انرژی را تدوین کرد آغاز شد. یکی از دلایل این امر این بود که MAYER یافته های خود را به زبانی و با اصطلاحاتی که درک آن برای فیزیکدانان دشوار بود، فرموله کرد. رقیب اصلی او در این موضوع بود جیمز پرسکات ژول (1818-1889)، که به عنوان یک فیزیکدان سهم مهمی در مسئله بقای انرژی و تبدیل داشت.

چقدر لازم بود برای دفاع از MAYER ایستادگی کنیم از این واقعیت قابل درک است هرمان هلمهولتز (1821-1894) در اولین کار مهم خود در مورد قانون بقای انرژی اصلاً نام مایر را ذکر نکرد، اما بعداً نقش تعیین کننده ای در اطمینان از به رسمیت شناختن دستاوردهای مایر ایفا کرد. فیزیکدان ایرلندی، جان تیندال (1820-1893)، که بارها بر اولویت مایر در تدوین قانون بقای انرژی تأکید می‌کرد، نیز نقش زیادی در این امر داشت.

علیرغم مشکلات فراوان و خصومت های شخصی با توجه به شناخت و اولویت دستاوردهای علمی او – در 1852/53 مایر حتی برای مدت طولانی در یک آسایشگاه روانی ماند – آنها پس از 1865 عموماً شناخته شدند. MAYER جوایز متعددی دریافت کرد و عضو انجمن های علمی در کشورهای مختلف بود. جولیوس رابرت مایر با افتخار بزرگ در 20 مارس 1878 در هایلبرون درگذشت.

MAYER در نسخه اصلی

در آثار گردآوری شده او که در سال 1867 در اشتوتگارت منتشر شد، مقاله ای با عنوان “مکانیک گرما” وجود دارد. مطالب زیر از این مقاله نقل شده است.

توجه داشته باشید: از اصطلاحی استفاده می شود که به طور قابل توجهی با اصطلاح امروزی متفاوت است. از جمله، اصطلاح «نیرو» در معنای انرژی به کار می رود.

برای هزاران سال، نژاد بشر تقریباً منحصراً به استفاده از نیروهای مکانیکی معین برای حل یک کار تکراری، یعنی به حرکت درآوردن توده‌های ساکن با کمک‌های طبیعت غیرآلی، محدود بود. این برای دوران مدرن محفوظ بوده است که نیرویی دیگر به قدرت های دنیای قدیم بیافزاید، هوای جاری و آب در حال سقوط. این نیروی سوم، که آثار قرن ما در شگفت است، گرما است.
گرما یک نیرو است؛ می توان آن را به عملکرد مکانیکی تبدیل کرد.

جرم 50000 کیلوگرم، قطار z. ب. سرعت 18 متر بر ثانیه داده شود. با تلاش مقدار مورد نیاز نیروی موردی می تواند این تقاضا را برآورده کند و خودرو z. ب. با پایین انداختن یک صفحه شیبدار حرکت مورد نظر را به دست آورد. با این حال، قطار معمولاً بدون تلاش نیروی سقوط به حرکت در می آید و با وجود اصطکاک و غیره در حرکت نگه داشته می شود. با فرض شیب 1/150 به عنوان معادل اصطکاک، با سرعت 10 متر بار در یک ساعت 240 متر بلند می شود که مطابق با کار یک ساعته حدود 45 اسب است. این مقدار عظیم حرکت تولید شده به نیروی مساوی نیاز دارد. اما نیروی موثر در لوکوموتیوها گرما است.

هزینه گرما یا تبدیل گرما به حرکت بر این اساس است که مقدار گرمایی که بخار جذب می کند بیشتر از گرمایی است که هنگام فشرده شدن دوباره به محیط می دهد. تفاوت در گرمای استفاده شده یا تبدیل به نیروی مکانیکی است.

بخشی از گرما که از سوزاندن زغال سنگ حاصل می شود، با محیط ارتباط برقرار می کند و در نتیجه برای اهداف مکانیکی از بین می رود. هر چه دستگاه کامل تر باشد، گرمای کمتری به محیط اطراف وارد می شود. بهترین ماشین ها تقریباً 5 درصد تفاوت دارند. در چنین ماشینی، 100 پوند زغال سنگ بیش از 95 پوند زغال که بدون کار می سوزد، گرمای آزاد تولید نمی کند.

تجربه در همه جا به ما می آموزد که تبدیل نیروی مکانیکی به گرما صورت می گیرد. حقایق مربوطه، یعنی ایجاد گرما در هنگام ضربه و اصطکاک، مدتهاست که شناخته شده است. گرمایش سنگ‌های آسیاب بزرگ، محور همه چرخ‌های متحرک را مشاهده کنید. آزمایش های رامفورد را به یاد می آوریم. همان پدیده در همه جا: تولید بی پایان گرما با صرف کار مکانیکی. تولید الکتریسیته اصطکاکی نیز با صرف کار مکانیکی صورت می گیرد.

فاصله فضایی توده ها، به عنوان مثال. ب- زمین و وزن را در بالا به عنوان یک نیرو شناختیم. یک کیلوگرم وزن در فاصله بی نهایت – یا، همانطور که می خواهیم بگوییم، در جدایی مکانیکی – از زمین نشان دهنده یک نیرو است. از طریق اعمال این نیرو، یعنی از طریق اتصال مکانیکی هر دو جرم، نیروی دیگری ایجاد می شود، یعنی حرکت یک کیلوگرم با سرعت 10000 متر. با تلاش این حرکت می توان 17356 کیلوگرم آب را با دمای 1 درجه سانتی گراد گرم کرد. اکنون تجربه می آموزد که همان اثر اتصال مکانیکی، یعنی توسعه گرما، با ترکیب شیمیایی مواد خاص حاصل می شود. جدا بودن از نظر شیمیایی یا به طور خلاصه میل ترکیبی مواد، یک نیرو است.
اتصال شیمیایی 1 کیلوگرم کربن با 2.6 کیلوگرم اکسیژن معادل اتصال مکانیکی 1/2 کیلوگرم با زمین است. از طریق هر دو، 8500 واحد گرما به دست می آید.