Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который мо­жет быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.

Поэтому в венозной крови остается больше кислорода. Та­ким образом, Майер фактически высказал мысль, что хими­ческая энергия, содержащаяся в пище, превращается в теп­лоту (подобно тому, как это происходит с механической энер­гией мышц). Только в 1843 г., после некоторых неудач, Майеру удалось опубликовать свою идею в статье «О количествен­ном и качественном определении сил», а в 1845 г.

вышла его книга «Органическое движение в его связи с обменом веществ, вклад в естествознание». В этих работах Майер показал, что химическая, тепловая и механическая энергии могут превра­щаться друг в друга и являются равноценными. Выводы Майера с недоверием были восприняты в научных кругах того времени как недостаточно обоснованные. Опыты, проведенные одновременно и независимо от Май­ера английским исследователем Джеймсом Прескоттом Джоулем (1818-1889)

, подвели под идеи Майера прочную эк­спериментальную основу. Джоуль показал себя искусным и вдумчивым экспериментатором. На основе хорошо поставлен­ного эксперимента он пришел к выводу, что теплоту можно со­здавать с помощью механической работы, используя магнито-электричество (электромагнитную индукцию), и эта теплота пропорциональна квадрату силы индуцированного тока.

Дости­гается это вращением электромагнита индукционной машины с помощью падающего груза и теплоты, выделяемой в цепи. В работе «О тепловом эффекте магнитоэлектичества и меха­ническом эффекте теплоты» (1843 г.) Джоуль указывал на «ко­личество тепла, которое в состоянии поднять 838 фунтов на вертикальную высоту в один фут» [16]. Результаты, получен­ные в экспериментах, привели Джоуля к следующему обоб­щенному выводу. «...

Во всех случаях, когда затрачивается ме­ханическая сила, получается точное эквивалентное количество теплоты» [16]. В работе 1843 г. Джоуль также утверждал, что животная теплота возникает в результате химических превра­щений в организме, т. е. фактически делал те же выводы, к которым несколько ранее пришел Майер. В первой половине 40-х годов XIX в.

и некоторые другие ученые претендовали на приоритет в открытии закона сохра­нения и превращения энергии. Например, в том же 1843 г. дат­ский инженер Людвиг Август Кольдинг (1815-1888) доложил в Королевском Копенгагенском обществе о результатах сво­их опытов по определению отношения между работой и теп­лотой, которые позволили считать его одним из сооткрывателей указанного закона.

В отстаивании данного закона и его широком признании в научном мире большую роль сыграл один из наиболее знаме­нитых физиков XIX в. Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894). Будучи, подобно Майеру, врачом, Гельмгольц, так же как и он, пришел от физиологии к закону сох­ранения энергии. Признавая приоритет Майера и Джоуля, Гельмгольц пошел дальше и увязал этот закон с принципом невозможности вечного двигателя.

Исследования электрических явлений давали серьезные основания для подкрепления вывода о взаимопревращении раз­личных форм движения друг в друга. В 1800 году Вольт изоб­ретает первый химический источник электрического тока. В 1840 году русский академик Гесс получает важные резуль­таты, свидетельствующие о превращении химических «сил» в теплоту.

Работы Фарадея и Ленца приводят к открытиям о вза­имопревращении электричества и магнетизма. Изучение про­цессов, происходящих в контактах двух металлических провод­ников, проделанных Пельтье и Ленцем, свидетельствуют о вза­имопревращениях электрической «силы» и теплоты. В 1845 году Джоуль устанавливает соотношение между величиной количе­ства теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока через проводник, и величиной самого тока и сопротивления про­водника (закон Джоуля — Ленца).

Учеными XVII -XIX веков были открыты и исследованы связи между: ►     механическим движением и теплотой; ►     химическими явлениями и электричеством; ►     механическим движением и электричеством; ►     электричеством и магнетизмом; ►     химическими явлениями и теплотой; ►     теплотой и электричеством и т. д.

Майер в своей работе составляет таблицу всех рассмат­риваемых им «сил» природы и приводит 25 случаев их взаи­мопревращений. В превращениях энергии неверующий чело­век склонен видеть не единую энергию, проявляющуюся в различных формах движения материи, а только ее изменчи­вость — «диалектику». Начало процессу стихийной диалектизации естественных наук, составившему суть третьей революции в естествознании, положила работа немецкого ученого и философа Эммануила Канта (1724-1804)

«Всеобщая естественная история и тео­рия неба». В этом труде, опубликованном в 1755 г., была сде­лана попытка исторического объяснения происхождения солнечной системы. Гипотезу Канта принято именовать не­булярной (небулярный — от лат. nebula — туман, буквально означает: «относящийся к туманности»), поскольку в ней ут­верждалось, что Солнце, планеты и их спутники возникли из некоторой первоначальной, бесформенной туманной массы, некогда равномерно заполнявшей мировое пространство.

Кант пытался объяснить процесс возникновения солнечной системы действием сил притяжения, которые присущи частицам материи, составлявшим эту огромную туманность. Под влия­нием притяжения из этих частиц образовывались отдельные скопления, сгущения, становившиеся центрами притяжения. Из одного такого крупного центра притяжения образовалось Сол­нце, вокруг него расположились частицы в виде туманностей, которые начали двигаться по кругу.

В круговых туманностях образовались зародыши планет, которые начали вращаться также вокруг своей оси. Солнце и планеты сначала разогре­лись вследствие трения слагающих их частиц, затем начали остывать. Хотя Кант в своей работе опирался на классичес­кую механику XVII в. (подзаголовок его труда гласил: «Опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов»)