И температуру, и крепость спиртных напитков измеряют в градусах.

Напоминания об этой теории со­хранились даже в современном раз­говорном языке. Так, мы говорим, что теплота «течёт» от горячего тела к холодному, как будто речь идёт о жидкости. Слово «температура» в пе­реводе с латинского означает «пра­вильное соотношение». Ранее под температурой тела понимали «смесь» вещества и теплорода, а «крепость» этой смеси измеряли градусами, как сейчас определяют крепость спирт­ных напитков. Слова «температура» и «градус» мы используем и сегодня, хо­тя вкладываем в них иной смысл.

Альтернативой теории теплоро­да стала молекулярно-кинетическая теория, сторонником которой был М. В. Ломоносов. Она связывала теп­лоту с движением молекул, но содер­жала в то время лишь качественные представления и поэтому не имела преимуществ перед простой и на­глядной теорией теплорода.

В конце XVIII в. опытным путём было доказано, что «количество теп­лоты» в различных процессах не со­храняется и что теплота может возникать в результате механического движения. Американец Бенджамен Томпсон (1753—1814), получивший в Европе титул графа Румфорда в 1798 г., проводя опыты в мюнхенских военных мастерских, установил, что при сверлении металла выделяется большое количество теплоты. Напри­мер, когда высверливали цилиндр из пушечного металла, погружённого в сосуд с водой, вода закипала. С пози­ции теории теплорода единствен­ным объяснением этого факта могло быть то, что в стружках содержится уже меньше теплорода, чем в метал­ле, из которого они получены. Одна­ко измерения показали: теплоёмкости металла и стружки равны. Более того, оказалось, что, если пользоваться ту­пым сверлом, стружка почти не обра­зуется, но при трении сверла о металл можно получить неограниченное ко­личество теплоты. Из этих опытов Румфорд сделал вывод, что теплота — не вещество, а результат механиче­ского движения.

В 1799 г. подобные эксперименты провёл и знаменитый английский

химик Гемфри Дэви. Ему удалось рас­плавить два куска льда, изолирован­ные от внешних воздействий, по­средством их трения друг о друга. Дэви пришёл к тому же выводу: при­чиной возникновения теплоты явля­ется движение.

Однако окончательно понять при­роду теплоты удалось только после открытия первого закона термодина­мики.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

В 1840 г. немецкий врач Юлиус Ро­берт Майер (1814—1878) работал на острове Ява. В те годы обычной ме­дицинской процедурой было крово­пускание. Майер обратил внимание на то, что венозная кровь матросов, которых он лечил, светлее, чем была в северных широтах, и близка по цве­ту к артериальной. Майер знал: изме­нение окраски крови связано с погло­щением кислорода (насыщенная кислородом артериальная кровь свет­лее лишённой кислорода венозной). Учёный смог дать правильное объяс­нение обнаруженному им явлению. В жарком климате для поддержания постоянной температуры тела орга­низм должен вырабатывать меньше теплоты, поэтому на окисление пищи расходуется меньше кислорода и кровь почти не темнеет.

В 1842 г. Майер сформулировал важнейший для термодинамики вы­вод о том, что теплота и работа мо­гут превращаться друг в друга. Кроме того, он впервые установил количе­ственное соотношение между тепло­той и работой, вычислив так называ­емый механический эквивалент теплоты.

Формулирование первого закона термодинамики завершил в 1850 г. немецкий физик Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822—1888). Из принципа эквивалентности теплоты и работы, заключил он, следует, что система обладает особым свойством, изменение которого равно алгебраи­ческой сумме теплоты и работы.

Позднее это свойство получило на­звание внутренней энергии.

Итак, первый закон термодинами­ки утверждает:

Любое физическое тело име­ет внутреннюю энергию U, которую можно увеличить двумя способами — подводя к телу теплоту Q или про­изводя над ним работу А: DU=Q+A.

Справедливо и обратное утвержде­ние: если система производит работу А мят теряет теплоту Q, то её внутрен­няя энергия уменьшается на величину А или Q. Для закрытой системы это единственно возможные способы из­менения её внутренней энергии.

Внутренняя энергия считается по­ложительной (DU> 0), когда система получает энергию, и отрицательной (DU<0), когда теряет. То же относит­ся к Q и А: если теплота поступает в систему или работа совершается над системой, то они положительны, ес­ли наоборот — отрицательны.