Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

__________________________________________________________________Uvod
svojstvu časnika inženjera. Kasnije je živio u Parizu kao samostalni znanstvenik
i posvetio se znanstvenom radu. Umro je u vrijeme velike epidemije kolere.
Princip o ekvivalentnosti topline i rada 1842. godine izrekao je Robert
Julius Mayer, a 1845. godine ga je proširio u općeniti zakon o održanju energije
koji glasi: “Suma svih oblika energije u zatvorenom sustavu je konstantna.” ili
drugim riječima “Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi, ali ne može
nastati ili nestati.” Ovaj zakon analogan je zakonu Lavoasiera o održanju
materije koji glasi: “Količina materije u izoliranom sustavu je konstantna.” R.J.
Mayer je, prema tome, pronalazač I. zakona termodinamike, tj. zakona o
održanju energije koji je i danas priznat kao jedan od najvažnijih aksioma.
R.J. Mayer (1814. do 1878.) bio je liječnik praktičar u Heilbronnu, a u
slobodno vrijeme bavio se prirodnim znanostima. Njegovi radovi o zakonu o
održanju energije, koje je objavio između 1842. i 1848. godine nisu bili
dovoljno zapaženi. Tek kasnije, kada je J.P. Joule objavio svoje radove koji su
eksperimentalno potkrijepili Mayerove postavke, odano mu je priznanje.
Neovisno od Mayerovih teorijskih razmatranja, dao je James Prescott
Joule između 1843. i 1848. eksperimentalne osnove za I. glavni zakon termodinamike
vješto izvedenim pokusima. On je 1840. godine izveo eksperiment u
kojem je odredio mehanički ekvivalent topline: radnja od 427 kpm povisi
temperaturu 1 kg vode za 1 °C, a ta količina topline je 1 kcal = 4.1868 kJ. Ovi
pokusi nakon više od 60 godina postali su temelj za jasnu definiciju pojma
unutarnje energije koja je karakteristična veličina stanja za I. glavni zakon.
J.P. Joule (1818. do 1889.) živio je kao privatni profesor u Manchesteru.
Osim pokusa kojima je odredio mehanički ekvivalent topline poznati su i njegovi
radovi o zagrijavanju vodiča uslijed prolaza električne struje (Jouleova
toplina) i pokusi koje je izveo zajedno s W. Thomsonom o prigušivanju plinova
(Joule-Thomsonov efekt).
Na temelju razmišljanja i rezultata Carnota, Mayera i Joulea uspio je
1850. godine Rudolf Clausius jasno oblikovati oba glavna zakona termodinamike.
On je dao prvu kvantitativnu formulaciju I. glavnog zakona pomoću jednadžbe
koja povezuje toplinu, rad i unutarnju energiju. Za oblikovanje II. glavnog
zakona uveo je jednu novu veličinu koju je najprije nazvao koeficijent pretvorbe,
a 1865. godine entropija. Pojam entropije, kojeg je uveo Clausius, ima i
danas ključni značaj u termodinamici.
Rudolf Clausius (1822. do 1888.) studirao je u Berlinu. 1850. godine
zaposlio se kao privatni docent, a kasnije kao profesor na elektrotehničkoj visokoj
školi u Zürichu. R. Clausius spada u najveće znanstvenike svoga vremena.
Bio je izraziti teoretičar naklonjen matematici. Pored njegovih poznatih radova
na termodinamici, potrebno je spomenuti i radove o kinetičkoj teoriji plinova.
19