Из доклада Л. Больцмана «Второй закон механической теории тепла»

Теплоту, видимую живую силу и работу можно было бы по желанию получать друг из друга и переводить из одной формы в другую, причем количество всегда было бы сохранено.

Наряду с этим общим принципом механическая теория тепла поставила... так называемый второй закон механической теории тепла. Это положение формулируется следующим образом: работа и видимая живая сила могут безусловно переходить одна в другую и без всяких ограничении превращаться в теплоту; наоборот, обратное превращение теплоты в работу или видимую живую силу или совсем невозможно или возможно только отчасти...

Моим единственным намерением является лишь немного ближе осветить второй закон термодинамики с другой точки зрения. Чрезвычайно вероятно, что тепловые движения молекул носят такой характер, что не всегда большая группа соседних молекул имеет одно и то же состояние движения, но что каждая молекула идет своим собственным путем, несмотря на непрерывное взаимное влияние, т. е. что каждая молекула существует некоторым образом как самостоятельно действующий индивидуум. Можно было бы думать, что эта самостоятельность отдельных частей тела тотчас проявилась бы во внешних особенностях тел, что, например, в горизонтальном металлическом стержне то правый, то левый конец сам собою становился бы теплее в зависимости от того, в каком месте молекулы совершали бы более оживленные колебания; что в газе, если бы движения многих молекул как раз были направлены к одному определенному пункту, в последнем внезапно должна бы повыситься плотность. Ничего такого мы не замечаем и никогда не заметим...

Как известно, Бокль показал статистически, что если мы примем во внимание достаточное количество людей, то не только число случаев, обусловленных природой, как-то: число смертей, больных и т. д., но также и относительное число так называемых добровольных поступков, число браков в известном возрасте, преступлений, самоубийств остается совершенно постоянным, пока не изменяются существенно внешние обстоятельства. И в области молекулярных явлений дело происходит подобным же образом. Давление газа на поршень происходит от того, что то одна, то другая молекула то более сильно, то более слабо, то прямо, то косо налетает на поршень; но вследствие большого количества ударяющихся молекул остается постоянным не только полное давление, но даже на каждый, сколько угодно малый наблюдаемый участок поршня выпадает одинаковая средняя интенсивность толчков. Если мы замечаем, что в каком-либо месте давление повысилось, мы сейчас же будем искать внешнюю причину, заставляющую молекулы притекать предпочтительно к этому месту.

... Представим себе, что к некоторому количеству белых шаров прибавлено некоторое количество черных, в других отношениях похожих совершенно на белые шары. Сначала пусть в одном месте имеются только белые, а в другом - только черные шары. Если мы будем их смешивать рукой или подвергнем их какому-либо другому влиянию, постоянно меняющему их относительное положение, то по прошествии некоторого времени мы найдем их перемешанными самым пестрым образом. То же самое происходит, когда мы имеем тело более теплое, чем окружающая его среда. Мы имеем большую группу более быстро движущихся молекул внутри групп, движущихся более медленно. Если мы более теплое тело приведем в непосредственное соприкосновение с более холодной окружающей средой, то устанавливается соответствующее законам теории вероятностей распределение скоростей. Температура выравнивается...

В отдельном газе не все молекулы обладают точно одинаковой скоростью, но некоторые из них обладают скоростью гораздо большей, а некоторые - гораздо меньшей, чем средняя, и Максвелл первый указал, что различные скорости распределены точно так же, как ошибки наблюдения, постоянно вкрадывающиеся, когда мы одну и ту же величину определяем посредством измерения при одних и тех же обстоятельствах. Мы не можем, конечно, видеть в согласованности этих обоих законов простую случайность, ибо они оба определены на основании одних и тех же правил теории вероятностей.

Теги: