Reader - Studium Generale

warm reservoir. Maar de supermachine produceert daarbij méér arbeid dan de ideale machine nodig
heeft. Het overschot van de energie kan arbeid leveren zonder aangedreven te worden door
warmtestroom. Het gecombineerde systeem van beide machines vormt dan een perpetuum mobile, en
dat is uitgesloten, want in strijd met de ervaring.
Impliciet in deze redenering ligt al de tweede wet van de thermodynamica. Hoogst verwonderd over deze
denkwijze en de resultaten die zij opleverde, was William Thomson (de latere Lord Kelvin):
Nothing in the whole range of Natural
Philosophy is more remarkable than the
establishment of general laws by such a
process of reasoning.
In heel het gebied van de natuurwetenschappen is
niets zo merkwaardig dan de ontdekking van
algemene wetten door een dergelijke manier van
redeneren.
William Thomson (Lord Kelvin), An account of Carnot's theory of the motive power of heat, Transactions of the Royal Society of
Edinburgh, 16, 113-155 (1849)
4.1.2.1.2. Clausius
In 1850 publiceerde de Duitse natuurkundige Rudolf Clausius een artikel (Über die bewegende Kraft der
Wärme, Annalen der Physik, 79), waarin hij, zoals Carnot, erop wijst dat geen machine gemaakt kan
worden die zonder gebruik te maken van mechanische energie warmte van een koud naar een warm
lichaam doet stromen. Clausius onderzocht dan het verband tussen het principe van Carnot en de
ondertussen door Joule ontdekte equivalentie tussen warmte en mechanische energie. Clausius merkt op
dat het om méér gaat dan om de onmogelijkheid van een perpetuum mobile. Hij geeft het algemene
principe aan dat warmte de neiging heeft temperatuurverschillen uit te wissen door steeds van een warm
lichaam naar een koud te stromen. Niet omgekeerd. Daarmee gaf hij een eerste formulering van de
tweede wet van de thermodynamica.
Enkele jaren later, in 1854 (en 1864), drukt Clausius zich nog explicieter uit:
Es kann nie Wärme aus einem kälteren in Warmte kan niet van een kouder
einen wärmeren Körper übergehen, wenn nicht naar een warmer lichaam stromen
gleichzeitig eine andere damit zusammenhängende
Aenderung eintritt
samenhangende andere verandering
wanneer niet tegelijk een daarmee
optreedt.
Rudolf Clausius, Über eine veränderte Form des zweiten Hauptsatzes der mechanischen Wärmetheorie,
Poggendorff''s Annalen, December 1854, ook in: Abhandlungen über die mechanische Wärmetheorie, p. 134
(1864)
4.1.2.1.3. William Thomson (Lord Kelvin)
In 1852 publiceerde de Ierse natuurkundige William Thomson een kort artikel onder de titel "On a
universal tendency in nature to the dissipation of mechanical energy", waarin hij het woord "dissipatie" in
de natuurkunde invoert. De term verwijst naar de omzetting van mechanische in thermische energie.
Thomson stelt het volgende axioma voort, waaruit de algemene trend tot dissipatie in de natuur kan
worden afgeleid: men kan nooit mechanische energie produceren door een voorwerp af te koelen
beneden de temperatuur van de omgeving. In zijn woorden:
It is impossible, by means of inanimate Het is niet mogelijk door middel van een
material agency, to derive mechanical materieel apparaat een mechanische
effect from any portion of matter by werking te realiseren door een deel van
cooling it below the temperature of the de materie af te koelen tot onder de
coldest of the surrounding objects. temperatuur van het koudste object in de
omgeving.
William Thomson, On a universal tendency in nature to the dissipation of mechanical energy, Proceedings
of the Royal Society of Edinburgh, April 19, 1852. Ook in: Philosophical Magazine, Oct. 1852
Het is duidelijk dat Thomson hiermee het principe van Clausius op een andere manier formuleert. Wil
Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 43