теплоты Q служит мерой превращённой энергии. Таким образом,
количество энергии сохраняется при её превращениях в другие
виды энергии.
Естественно поставить вопрос: сохраняется ли количество энер­
гии при превращениях других видов энергии, например кинетиче­
ской, электрической и т. д .? Допустим, что летит пуля массой т со
скоростью v. Её кинетическая энергия равна
Пуля попала
в какой-либо предмет и застряла в нём. Кинетическая энергия пули
превращается при этом во внутреннюю энергию пули и предмета,
измеряемую количеством теплоты Q, которое вычисляется по из­
вестной формуле (§ 73). Если кинетическая энергия при превра­
щении во внутреннюю энергию не теряется, то должно иметь место
равенство:
где кинетическая энергия и количество теплоты выражены в од­
них единицах.
Опыт подтверждает это заключение. Количество энергии сохра­
няется.
При прохождении электрического тока проводник нагревается:
электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию
проводника. Опыт показывает, что при работе электрического тока
в 1 кет • ч всегда получается количество теплоты, равное 860 ккал.
Таким образом, количество энергии сохраняется. Этот вывод
относится ко всем видам энергии.
Тысячелетняя практика показала, что ни один из видов энергии
никогда не возникает из ничего. Это положение подтверждается
фактом невозможности осуществления вечного двигателя (см. ч. 1,
§ 78). Большой опытный материал показал также, что и энергия
не исчезает при всех своих превращениях. Все явления природы
происходят в соответствии с законом сохранения и превращения
энергии, который формулируется так:
Во всех процессах, происходящих в природе, энергия
не возникает и не исчезает, она только превращается
из одного вида в другой в эквивалентных количествах.
Все формы энергии: кинетическая, потенциальная, электро­
магнитная, химическая, внутриатомная и др. — способны превра­
щаться друг в друга.
Именно возможность взаимного превращения всех форм энергии
обусловливает богатство и разнообразие явлений природы.
Для иллюстрации этого великого закона природы рассмотрим
несколько примеров.
Солнечные лучи несут определённый запас энергии. Падая на
поверхность Земли, лучи нагревают её. Энергия солнечных лучей
при этом превращается во внутреннюю энергию почвы и тел, нахо­
дящ ихся на поверхности Земли. Последняя передаётся окружаю­
щему Землю воздуху; воздушные массы приходят в движение,
121

появляется ветер — происходит превращение в механическую (ки­
нетическую) энергию. Часть энергии солнечных лучей поглощается
на поверхности Земли листьями растений; при этом в растениях
происходят сложные химические реакции, в результате которых
образуются органические соединения, — происходит превращение
в химическую энергию.
В § 57 и 58 говорилось об использовании энергии движущейся
воды; последняя возникает также в результате превращения энер­
гии солнечного излучения.
Наконец, в настоящее время наука овладевает возможностями
превращения внутриатомной энергии в другие, нужные для прак­
тики виды энергии.
Закон сохранения и превращения энергии широко используется
при исследовании явлений природы. Этот закон представляет науч­
ную основу для разнообразных расчётов во всех областях техники.
Упражнение 19.
1. Стальной шарик весом 50 Г падает с высоты 1,5 м на каменную плиту
и, отскакивая от неё, поднимается на высоту 1,2 м. Почему шарик не под­
нялся на прежнюю высоту? Какое количество механической энергии преврати­
лось во внутреннюю энергию шарика и плиты?
2. В стеклянный сосуд накачали воздух до давления в 1,5 am.
Когда
открыли кран, внутри сосуда появился туман, который показывает, что воздух
охладился. Почему воздух охладился?
3. Какому количеству работы эквивалентно количество теплоты, по­
лучающееся при сгорании 1 кг угля? Теплота сгорания
угля равна
7000 !0Е±т'
кг
4. Какому количеству теплоты соответствует работа лошади,
которая
передвигает на расстояние 40 м вагонетку, прилагая усилие в 50 кГ?
5. Какое количество теплоты выделяется при падении неупругого тела
массой в 50 кг с высоты 4 л*?
6. Сколько требуется угля на 1 л. с. в час, если коэффициент полезного
действия машины 20%?
7. Сколько требуется нефти на рейс теплохода, продолжающийся 6 суток,
если двигатель теплохода развивает среднюю полезную мощность 4000 л. с.
и имеет коэффициент полезного действия 20%? Теплота сгорания горючего
нооо!TM!.
кг
8. Сколько теплоты выделяется при ударе молота весом 4,9 кГ о предмет,
лежащий на наковальне, если скорость молота в момент удара 6 ^ ?
9; Сколько требуется угля для паровоза мощностью 1500 л. с., идущего
со скоростью 40 — , на проезд 200 км? Коэффициент полезного действия паро­
воза 10%.

равномерно, находим, что при нагревании на 1° С вся длина тела
увеличилась на —
-
-
у -- , а каждая единица длины— на
(D
Величина |3 (греч. «бета»), характеризующая тепловое расшире­
ние тела, называется коэффициентом линейного
расширения.
Формула (1) показывает, что при t — 1° С и /0 = 1 ед. длины ве­
личина р равна It — /0, т. е. коэффициент линейного расширения чис­
ленно равен удлинению, которое получает при нагревании на 1° С
стержень, имевший при 0° G д лину, равную единице длины.
Из формулы (1) следует, что наименованием коэффициента
о
1
расширения р является
Формулу (1) можно записать в следующем виде:
U—А> 0
4"Р0*
Отсюда легко определить длину тела при любой температуре,
если известны его начальная длина и коэффициент линейного,
расширения.
Ниже в таблице приведены коэффициенты линейного расши­
рения некоторых веществ, определённые на опыте.
Вещество
Коэффициенты
линейного
расширения,
град
»
Вещество
Коэффициенты
ли нейного
расширения,
град
.L.
^
Латунь ................................
М е д ь ................................ ...
Ж е . г е з о ................................
Стекло ................................
Платина .............................
0,000018
0,000017
0,000012
0,000009
0,000009
Инвар (сплав 63,2% Fe,
36,1% N i, 0,39% Си,
0,39% Мп) ....................
Кварцевое стекло. . . .
0,0000015
0,0000005
80. Объёмное расширение твёрдых тел. При тепловом расши­
рении твёрдого тела с увеличением линейных размеров тела увели­
чивается и его объём. Аналогично коэффициенту линейного расши­
рения для характеристики объёмного расширения можно ввести
коэффициент объёмного расширения. Опыт пока -
зывает, что так же, как и в случае линейного расширения, можно
без большой ошибки принять, что приращение объёма тела про­
порционально повышению температуры.
Обозначив объём тела при 0° С через V0, объём при темпе­
ратуре t° через Vt, а коэффициент объёмного расширения через
а, найдём:
„_
Vt-У..
/оч