앞뒤로 움직임을 가열하십시오.

앞뒤로 움직임을 가열하십시오.

56. 이제 독자들이 열이 운동의 일종이라는 우리의 제안에 동의했다고 가정하겠습니다. 그것이 일종의 전후진 운동임에 틀림없다고 덧붙이는 것은 거의 불필요하다. 가열된 물질이 전체적으로 움직이지 않고 테이블 위에 올려져도 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 밀지 않는다는 것보다 더 분명한 것은 없기 때문입니다.

수학자들은 다음과 같이 말함으로써 이 특이성을 표현합니다.[42페이지] 입자 사이에 격렬한 내부 운동이 있지만 물질의 무게 중심은 정지 상태로 유지됩니다. 그리고 대부분의 목적에서 우리는 물체가 마치 무게 중심에 집중된 것처럼 행동한다고 ​​가정할 수 있기 때문에 우리는 몸이 정지해 있다고 말할 수 있습니다.

57. 더 진행하기 전에 여기에서 소리를 다루는 물리학의 한 분야에서 예를 빌리겠습니다. 예를 들어, 어떤 사람이 저울 냄비에 정확하게 균형을 잡고 있고 약간의 물이 그의 귀에 들어간다고 가정합니다. 물론 그는 결과적으로 더 무거워질 것이고, 균형이 충분히 섬세하다면 차이가 나타날 것입니다. 그러나 어떤 소리나 소음이 그의 귀에 들어왔다고 가정하면, 그는 어떤 것이 들어왔다고 진실되게 말할 수 있지만, 그러나 어떤 것이 문제가 되지 않으며, 그것이 들어온 결과로 그는 조금 더 무거워지지 않을 것이며 그는 전과 같이 균형을 유지하게 될 것입니다. 이제 소리가 귀에 들어간 사람은 열이 들어간 물질에 비할 수 있습니다. 그러므로 우리는 가열된 물체가 소리가 나는 물체와 여러 면에서 유사하다고 가정할 수 있습니다.

우리는 이 유사성을 확대하기 위해 또 다른 기회를 가질 것입니다( Art. 162 ). 그러나 한편, 우리는 독자들이 그 비유를 인식한다고 가정할 것입니다.

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열의 기계적 등가물.

58. 따라서 우리는 킬로그램 무게와 같은 무거운 물체가 땅에 부딪힐 때 킬로그램의 가시 에너지가 열로 변경된다는 결론에 도달했습니다. 이제 이 두 가지 형태의 에너지 사이의 관계에 대한 사실을 확인했으므로 다음 요점은 가열 효과가 낙하 높이에 따라 어떤 법칙에 따라 달라지는지 확인하는 것입니다. 예를 들어, 1kg의 물이 848미터 높이에서 떨어지는 것이 허용되고 생성된 가열 효과를 자체 입자에 가두어 유지하는 수단이 있다고 가정해 보겠습니다. 이제 우리는 그것의 하강이 두 단계로 완료되었다고 가정할 수 있습니다. 우선 424미터 높이에서 플랫폼에 떨어지면 결과적으로 가열되고 가열된 덩어리는 다른 424미터로 떨어집니다. 이제 물이 두 배로 가열될 것이 분명합니다. 다시 말해서, 그러한 경우의 가열 효과는 신체가 떨어지는 높이에 비례할 것입니다. . 실제로 높이에서 떨어지는 것이 나타내는 실제 에너지가 높이에 비례하는 것처럼 실제 에너지가 높이에 비례하여 변화하는 가열 효과 또는 분자 에너지도 마찬가지입니다. 이 점을 확립한 후, 우리는 이제 다음을 통해 알고자 합니다. 높이에서 떨어지는 것으로 표현되는 실제 에너지가 높이에 비례하는 것처럼, 실제 에너지가 높이에 비례하여 변화하는 가열 효과 또는 분자 에너지도 마찬가지입니다. 이 점을 확립한 후, 우리는 이제 다음을 통해 알고자 합니다. 높이에서 떨어지는 것으로 표현되는 실제 에너지가 높이에 비례하는 것처럼, 실제 에너지가 높이에 비례하여 변화하는 가열 효과 또는 분자 에너지도 마찬가지입니다. 이 점을 확립한 후, 우리는 이제 다음을 통해 알고자 합니다.[44페이지] 섭씨 1도를 데우려면 몇 미터 킬로그램의 물이 떨어져야 합니다.

59. 이 중요한 점을 정확하게 결정하기 위해 우리는 에너지 과학을 확실한 토대 위에 놓기 위해 누구보다 많은 일을 한 맨체스터의 줄 박사에게 감사를 표합니다. Joule 박사는 기계적 에너지와 열 사이의 정확한 관계에 도달하기 위해 수많은 실험을 했습니다. 즉, 열의 기계적 등가물을 결정하는 것입니다. 이 중 가장 중요한 것 중 일부에서 그는 유체의 마찰을 이용했습니다.

 

60. 이러한 실험은 다음과 같은 방식으로 수행되었다. 그림과 같이 도르래에 일정한 무게를 싣고 있었다. 물론 무게는 하강하는 경향이 있어 도르래를 둥글게 돌리는 경향이 있습니다. 도르래는 f 와 f 에서 마찰 바퀴에 지지되는 축을 가지고 있으며 , 이를 통해 마찰로 인한 마찰은[45페이지] 풀리의 움직임이 많이 줄어들었습니다. 도르래의 둘레를 지나는 끈이 r 주위에 감겨 서 무게가 내려감에 따라 도르래가 둥글게 움직이고 도르래의 끈이 r 을 매우 빠르게 회전하게 했습니다. 이제 축 r 의 움직임은 덮개가 있는 상자 b 내에서 수행되었으며, 여기에서 r 에 패들 시스템 이 부착되어 있으며 그 스케치가 그림에 나와 있습니다. 따라서 r 로이동, 이 패들도 이동했습니다. 4개의 고정 날개 사이를 회전하는 이 패들 세트는 모두 8개였습니다. 따라서 상자가 액체로 가득 차 있다면 패들과 날개가 함께 상자를 휘젓게 될 것입니다. 왜냐하면 이러한 고정 날개는 액체가 회전 방향으로 패들에 의해 운반되는 것을 방지하기 때문입니다.

이제 이 실험에서는 무게가 일정하게 고정된 거리로 내려오도록 하여 정확하게 측정하였다. 그것이 하강하면서 노가 움직이게 되었고, 하강하는 추의 에너지가 휘저어져서 상자 b 에 들어 있는 약간의 물을 데우게 되었습니다 . 추가 일정 거리 하강했을 때 작은 말뚝 p 를 풀면 b 의 패들을 움직이지 않고 다시 감을 수 있어 추가 몇 번 떨어졌을 때의 발열 효과가 누적될 때까지 누적될 수 있었다. 온도계로 정확하게 측정할 수 있어야 한다. 이 실험에서는 도르래 축의 마찰을 최대한 줄이기 위해 세심한 주의를 기울였습니다.[46페이지] 이 마찰을 가능한 한 정확하게 추정하고 수정합니다. 실제로 실험을 성공적으로 수행하기 위해 모든 예방 조치를 취했습니다.

61. 줄(Joule)이 다른 실험을 하였는데, 그 중 일부는 원반을 다른 주철 원반에 대고 회전시키도록 했으며 전체 배열을 수은으로 채워진 주철 용기에 담가 두었습니다. 이 모든 실험에서 Dr. Joule은 마찰에 의해 생성된 열의 양을 보존하고 정확하게 측정할 수만 있다면 항상 소비된 일의 양에 비례한다는 결론을 내렸습니다. 그는 섭씨 1도를 올리는 데 필요한 일의 단위 수를 킬로그램 단위로 표시하여 이 비율을 표현했습니다 .물 1kg의 온도. 이것은 그의 마지막이자 가장 완전한 실험에 의해 결정된 424였습니다. 따라서 우리는 1kg의 물이 424미터를 통과하도록 허용되고 그 움직임이 갑자기 멈추면 물의 온도를 1° C 까지 올리기에 충분한 열이 생성될 것이라는 결론을 내릴 수 있습니다 . 같은 비율로.

62. 이제 킬로그램을 일의 단위로 하고 1킬로그램의 물을 1° C 올리는 데 필요한 열을 열의 단위로 하면 이 비율은 1열의 단위가 424와 같다고 표현할 수 있습니다. 작업 단위 .

이 숫자는 열의 기계적 등가물로 자주 언급됩니다. 그리고 과학 논문에서는 Dr. Joule의 이름 이니셜인 J.로 표시됩니다.

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63. 우리는 이제 역학적 에너지와 열 사이에 존재하는 정확한 관계를 언급했으며, 보존의 위대한 법칙의 증명을 더 진행하기 전에 독자들이 다른 종류의 에너지를 알게 되도록 노력할 것입니다. 우리가 마술사가 그의 변신을 촉발시키는 원리를 설명하는 척하기 전에 마술사가 가정하는 다양한 변장을 꿰뚫는 데 필요합니다.