БСЭ1/Механический эквивалент тепла

Шаблон:БСЭ1 МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ТЕПЛА, количество механич. энергии, необходимое для того, чтобы получить одну единицу тепловой энергии, Шаблон:Lsafe (см.). Установление единственного и постоянного соотношения между количеством механич. работы и количеством теплоты, к-рое может быть получено из этой работы, составило эпоху в физике, т. к. привело к установлению закона сохранения энергии. Первым, кто установил это соотношение, был Роберт Шаблон:Lsafe (см.). Майер определил численную величину М. э. т. из соотношения

$I=\frac{R}{c_p-c_v}...,$

где $I$ — М. э. т., $c_p$ — удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, $c_v$ — то же при постоянном объеме, $R$ — удельная газовая постоянная (см. Шаблон:Lsafe). Из тех значений $c_p$ и $c_v$, которые были в распоряжении Майера, он нашел для $I$ значение приблизительно 367 Шаблон:Дробь2.

Кроме этого определения М. э. т., были произведены многочисленные непосредственные экспериментальные определения его численной величины. Первый по времени (1847) и тем не менее. лучший по своей идее и выполнимости был опыт Джоуля с превращением работы в теплоту. Джоуль мешал воду в калориметре посредством вала с лопатками. Вал приводился во вращательное движение опускающимися грузами. Затраченная работа легко могла быть вычислена как произведение из веса грузов на высоту, с к-рой они опустились. Повышение температуры воды в калориметре непосредственно измерялось термометром. Из этих опытов Джоуль установил величину $I=424,9$ Шаблон:Дробь2. Подобный же опыт Джоуль произвел, заменив воду в калориметре ртутью, и нашел $I=425,7$ Шаблон:Дробь2. Аналогичные опыты производили Гирн, Роуланд и др. Эдмунд измерял М. э. т. из опытов над растяжением проволок (1865). Найденные им значения были — для олова $I=428,3$ Шаблон:Дробь2, для меди $I=430$ Шаблон:Дробь2, для серебра $I=433$ Шаблон:Дробь2. Обратный опыт, основанный на превращении теплоты в работу, был выполнен Гирном (1860). Он производил свои многочисленные измерения с паровой машиной. Эти опыты были во много раз труднее опытов Джоуля и ему аналогичных, т. к. они осложнялись множеством всяких потерь, к-рые происходят в паровой машине и к-рые трудно учесть (утечка пара, лучеиспускание, искажения в индикаторных диаграммах и т. п.). Из множества своих опытов Гирн нашел для $I$ величину $426$ Шаблон:Дробь2. Как видно, различные опыты дают сильно разнящиеся результаты. Наиболее точным способом определения, М. э. т. является электрический способ, заключающийся в определении нагревания калориметра при прохождении через находящийся в нем проводник электрического тока.

В настоящее время из наиболее точных опытов установлено для М. э. т. значение $I=426$ Шаблон:Дробь2. Если механич. энергию выражать в эргах, а тепловую в малых калориях, то $I=4,185\cdot 10^7$ эрг/кал. Очень часто при расчетах теплоту прямо выражают в механических единицах или, наоборот, механич. работу — в тепловых единицах. Благодаря этому в термодинамич. уравнениях — всюду исчезает множитель, к-рый необходимо вводить, если теплота и работа выражены в разных единицах.