- Код статьи
- S020596060016355-2-
- DOI
- 10.31857/S020596060016355-2
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 42 / №3
- Страницы
- 397-442
- Аннотация
При анализе генезиса развития термодинамики как науки в качестве отправной точкой обычно рассматривается теоретическая работа С. Карно, опубликованная в 1824 г. Карно изучил цикл идеального теплового двигателя и сформулировал условие его максимальной эффективности. В настоящей статье будет рассмотрен вклад Дж. Уатта в формирование фундаментальных понятий термодинамики в ходе его работы по усовершенствованию паровой машины Ньюкомена и разработке собственного парового двигателя. Показано, что Уаттом были впервые определены свойства термодинамических величин, такие как скрытая теплота и плотность пара. Авторы доказывают первенство Уатта в исследованиях зависимости давления насыщенного пара от температуры, в которых была обнаружена критическая точка при исчезновении скрытой теплоты. Эти результаты Уатта на много десятилетий опережают исследования термодинамического критического состояния Т. Эндрюса и Дж. Томсона. В статье также рассмотрено исследование Уаттом термодинамических циклов. Показано, что известный в истории термодинамики цикл Ренкина с влажным паром впервые изучил Уатт. Также он был первым ученым, кто ввел понятие объемной работы паровой машины, определяемое как произведение давления и объема, и разработал прибор, позволяющий измерять эту величину, индикатор давления. Рассмотрены результаты, полученные Уаттом, опережающие работы Дж. Прескотта Джоуля по охлаждению и конденсации пара в процессе расширения. В статье представлена интерпретация патента Уатта 1769 г., который имеет большое значение как первоисточник для последующего изучения и установления принципов преобразования энергии. Фактический материал, приведенный в статье, показывает, что научные исследования Уатта не включены в историю термодинамики, и это позволяет сделать вывод, что в истории термодинамики научные исследования Уатта остались не поняты, либо их просто не заметили.
- Ключевые слова
- Дж. Уатт, паровая машина, термодинамика, индикаторная диаграмма, скрытая теплота, давление пара, критическая точка, конденсация, отдельный конденсатор, патент Дж. Уатта, расширение пара, термодинамические циклы
- Дата публикации
- 29.09.2021
- Год выхода
- 2021
- Всего подписок
- 14
- Всего просмотров
- 2196
Библиография
- 1. Andrews, Th. (1869) The Bakerian Lecture: On the Continuity of the Gaseous and Liquid States of Matter, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 159, pp. 575–590.
- 2. Cardwell, D. S. L. (1971) From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age. Ithaca, NY: Cornell University Press.
- 3. Carnegie, A. (1905) James Watt. New York: Doubleday, Page & Company.
- 4. Carnot, S. (1824) Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développercette puissance. Paris: Bachelier.
- 5. Carnot, S. (1986) Reflexions on the Motive Power of Fire. A Critical Edition with the Surviving Scientific Manuscripts. Manchester: Manchester University Press and New York: Lilian Barber Press, Inc.
- 6. Clapeyron, É. (1834) Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur, Journal de lʼÉcole royalepolytechnique, vol. 14, no. 23, pp. 153–190.
- 7. Clark, D. K. (1852) Expansive Working of Steam in Locomotives, in: Institution of Mechanical Engineers. Proceedings. Birmingham: Published by the Institution, pp. 60–88, 109–131.
- 8. Darwin, E. (1788) Frigorific Experiments on the Mechanical Expansion of Air, Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 78, pp. 43–52.
- 9. Desaguliers, J. T. (1744) A Course of Experimental Philosophy. London: Printed for W. Innys, M. Senex, T. Longman.
- 10. Dickinson, H. W., and Jenkins, R. (1927) James Watt and the Steam Engine. Oxford: Clarendon Press.
- 11. Edelstein, S. M. (1948) Priestley Settles the Water Controversy, Chymia, vol. 1, pp. 123–137.
- 12. Farey, J. (1827) A Treatise on the Steam Engine, Historical, Practical, and Descriptive. London: Printed for Longman, Rees, Orme, Brown, and Green.
- 13. Fox, R. (1970) Wattʼs Expansive Principle in the Work of Sadi Carnot and Nicolas Clément, Notes and Records of the Royal Society of London, vol. 24, no. 2, pp. 233–253.
- 14. Fox, R. (1988) Anmerkungen zum Text der “Betrachtungen”, in: Carnot, S. Betrachtungen über die bewegende Kraft des Feuers und die zur Entwickelung dieser Kraft geeigneten Maschinen. Braunschweig and Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn.
- 15. Goodeve, T. M. (1888) Textbook on the Steam Engine with a Supplement on Gas Engines. 9 th ed. London: Crosby Lockwood and Co.
- 16. Gvozdetskii, V. L. (1987) Formirovanie teorii parovoi mashiny [Formation of Steam Engine Theory], Voprosy istorii estestvoznaniia i tekhniki, no. 2, pp. 102–112.
- 17. Hiebert, E. (1959) Commentary, in: Clagett, M. (ed.) Critical Problems in the History of Science. Proceedings of the Institute for the History of Science at the University of Wisconsin, September 1–11, 1957. Madison: University of isconsin Press, pp. 391–398.
- 18. Holland, R. S. Historic Inventions. Chapter IV. Watt and Steam Engine, http://gutenberg.readingroo.ms/4/2/5/1/42517/42517-h/42517-h.htm#IV.
- 19. Joule, J. P. (1845) On the Changes of Temperature Produced by the Rarefaction and Condensation of Air, The Philosophical Magazine and Journal of Science, vol. 26, no. 174, pp. 369–383.
- 20. Jungnickel, C., and McCormmach, R. (2016) Cavendish: The Experimental Life. 2 nd ed., http://edition-open-access.de/studies/7/.
- 21. Kamenskii, A. V. (1891) Dzheims Uatt. Ego zhiznʼ i nauchno-prakticheskaia deiatelʼnostʼ [James Watt. His Life and Scientific and Practical Work]. Sankt-Peterburg: Tipografiia gazety “Novosti”.
- 22. Karno, S. (Carnot, S.) (1923) Razmyshleniia o dvizhushchei sile ognia i o mashinakh, sposobnykh razvivatʼ etu silu [Reflections on the Motive Power of Fire, and on Machines Fitted to Develop That Power]. Moskva and Leningrad: Gostekhizdat.
- 23. Konfederatov, I. Ia. (1969) Dzheims Uatt [James Watt]. Moskva: Nauka.
- 24. Kuhn, Th. (1959) Energy Saving as an Example of Simultaneous Discovery, in: Clagett, M. (ed.) Critical Problems in the History of Science. Proceedings of the Institute for the History of Science at the University of Wisconsin, September 1–11, 1957. Madison: University of Wisconsin Press, pp. 321–356.
- 25. Miller, D. Ph. (2002) ‘Distributing Discovery’ between Watt and Cavendish: A Reassessment of the Nineteenth-Century ‘Water Controversy’, Annals of Science, vol. 59, no. 2, pp. 149–178.
- 26. Miller, D. Ph. (2004) Discovering Water: James Watt, Henry Cavendish and the Nineteenth-Century “Water Controversy”. Aldershot and Burlington: Ashgate.
- 27. Miller, D. Ph. (2004) True Myths: James Wattʼs Kettle, His Condenser and His Chemistry, History of Science, vol. 42, no. 3, pp. 333–360.
- 28. Miller, D. Ph. (2011) The Mysterious Case of James Watt’s “1785” Steam Indicator’: Forgery or Folklore in the History of an Instrument? International Journal for the History of Engineering & Technology, vol. 81, no. 1, pp. 130–131.
- 29. Miller, D. Ph. (2016) James Watt, Chemist: Understanding the Origins of the Steam Age. Pittsburgh: Pittsburgh University Press.
- 30. Muirhead, J. P. (1854) The Origin and Progress of the Mechanical Inventions of James Watt. London: John Murray, vol. 3.
- 31. Muirhead, J. P. (ed.) (1846) Correspondence of the Late James Watt on His Discovery of the Theory of the Composition of Water. London: John Murray and Edinburg: William Blackwood and Sons.
- 32. Newton, I. (1730) Opticks: Or, A Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light. 4 th ed. London: Printed for William Innys at the West-End of St. Paulʼs.
- 33. Pacey, A. J. (1974) Some Early Heat Engine Concepts and the Conservation of Heat? The British Journal for the History of Science, vol. 7, no. 2, pp. 135–145.
- 34. Papin, D. A (1681) New Digester for Softening Bones […]. London: Printed by J. M. for Henry Bonwicke.
- 35. Radtsig, A. A. (1924) Dzheims Uatt i izobretenie parovoi mashiny [James Watt and the Inventionof the Steam Engine]. Petrograd: Nauchnoe khimiko-tekhnicheskoe izdatelʼstvo. Nauchno-tekhnicheskii otdel VSNKh.
- 36. Radtsig, A. A. (1936) Istoriia teplotekhniki [History of Thermal Engineering]. Moskva and Leningrad: Izdatelʼstvo AN SSSR.
- 37. Rankine, W. J. M. (1869) A Manual of the Steam Engine and other Prime Movers. 4 th ed. London:Charles Griffin and Company.
- 38. Robison, J. (1822) A System of Mechanical Philosophy. In 4 vols. Edinburgh: Printed for John Murray, London, vol. 2.
- 39. Smiles, S. (1865) Lives of Boulton and Watt. London: John Murray.
- 40. Smith, C. W. (1977) William Thomson and the Creation of Thermodynamics: 1840–1855, Archives for the History of Exact Sciences, vol. 16, pp. 231–288.
- 41. Smyk, A. F. (2019) Teoriia teplovoi mashiny v trudakh S. Karno i B. Klapeirona [Heat Engine Theory in the Works of S. Carnot and B. Clapeyron], Avtomobilʼ. Doroga. Infrastruktura, no. 1 (19), p. 22.
- 42. Smyk, A. F., and Kuzʼmina, N. B. (2019) Analogii v postroenii fenomenologicheskoi teorii idealʼnoi teplovoi mashiny [The Analogies in the Construction of the Phenomenological Theory of an Ideal Heat Engine], Istoriia nauki i tekhniki, no. 6, pp. 3–9.
- 43. Steam (1832), in: Brewster, D. (ed.) The Edinburgh Encyclopaedia. Philadelphia: Joseph Parker, vol. 17, pp. 390.
- 44. Stuart, R. (1829) A Descriptive History of the Steam Engine. London: Whittaker, Treacher, and Arnot.
- 45. Thomson, J. (1871) Continuity of the Fluid and Gaseous States of Matter, Nature, vol. 5, no. 110, pp. 106–108.
- 46. Thomson, W. (1889) Electrical Units of Measurement. A Lecture Delivered at the Institution of Civil Engineers on May 3, 1883, in: Thomson, W. Popular Lectures and Addresses. In 3 vols. London: Macmillan and Co., vol. 1, pp. 73–136.
- 47. Thorpe, E. (ed.) (1921) The Scientific Papers of the Honourable Henry Cavendish. Cambridge: Cambridge University Press, vol. 2: Chemical and Dynamical Works.
- 48. Thurston, R. H. (1886) A History of the Growth of the Steam-Engine. 2 nd ed. New York: D. Appleton and Company.
- 49. Watt, J. (1784) Thoughts on the Constituent Parts of Water and of Dephlogisticated Air; With an Account of Some Experiments on That Subject; Letter from Mr. James Watt to Mr. De Luc, F. R. S., Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 74, pp. 329–353.
- 50. Wilson, G. (1851) The Life of the Hon ble Henry Cavendish, Including Abstracts of His More Important Scientific Papers, and a Critical Inquiry into the Claims of All the Alleged Discoverers of the Composition of Water. London: Printed for the Cavendish Society.
