Вечный двигатель

Поиск общей причины неудач с ррш.«Закон сохранения силы»

Последние два века описанного в гл. 1 периода истории ррш (XVII и XVIII вв.) характерны тем, что многие даже достаточно серьезные ученые верили, в то, что вечный дви­гатель можно создать. Даже постоянные неудачи многочи­сленных изобретателей не могли поколебать их веру в ррш, несмотря на труды Стевина, Галилея, Герике, Торричелли, Паскаля, Бойля, Ньютона и Лейбница, которые уверенно отрицали возможность его создания.

Теоретики иногда оказывались даже позади некоторых практиков, которых собственный опыт приводил к мысли о бесперспективности работы над ррш.

Подытоживая сложившуюся ситуацию, механик Я. Леу - польд в сочинении «Театр машин» («Theatrum machina - rum»), вышедшем в 1724 г., написал, что всегда на прак­тике вместо perpetuum mobile получается perpetuum stabile (вечное равновесие, неподвижность).

Этот интересный феномен нельзя объяснить просто тем, что ученые «меньшего калибра» были далеки от идей своих

Великих современников и предшественников и не пони­мали их. Главная причина находилась глубже. Дело было в том, что положение о невозможности ррт, которое вы­сказывали ведущие физики и философы, не подкреплялось никаким общим физическим законом, действовавшим в лю­бой области. Пользуясь частными законами — моментов сил или равновесия тел на наклонной плоскости, можно было показать неработоспособность конкретного механи­ческого ррт. Законы гидравлики тоже позволяли дока­зать, что такой-то определенный гидравлический двига­тель действовать не будет. Однако сторонники ррт всегда могли возразить: «А я сделаю другой, который будет!» Все прошедшие неудачи за редкими исключениями (Леонардо, Стевин) связывались не с принципиальной невозможностью ррт, доказательств которой не было, а только с частными ошибками или недоработками, которые в дальнейшем, ка­залось, можно устранить. Дело мало менялось от того, что многие великие умы от Декарта до Ломоносова посте­пенно подготавливали фундамент общего закона природы, вообще запрещающего ррт. А пока всегда оставалась на­дежда «просочиться» в щель между частными законами, найти такие явления и конструкции, где они не действуют. Только единый закон, распространяющийся на все явления природы, мог создать сплошной научный фронт, непрони­цаемый для любого ррт-1. Таким законом стал в XIX в. закон сохранения энергии. Когда он утвердился, «доэнер - гетическая» физика кончилась и с ней пришел конец[7] веч­ному двигателю первого рода.

Становление закона сохранения энергии и самого по­нятия «энергия» проходило долго и с трудом. Борьба — именно борьба, и очень тяжелая — за утверждение этого закона проходила по разным направлениям, но с непремен­ным участием вечного двигателя.

В истории иногда наблюдаются парадоксальные ситуации, когда не­что не существующее (и даже не могущее существовать в принципе) оказывает существенное влияние на весьма реальные события. Инте­ресный пример такого влияния — вечный двигатель. М. Планк писал: «...поиски perpetuum mobile имели для физики столь же важное значе­ние, какое имели для химии попытки искусственного получения золота, хотя в обоих случаях наука воспользовалась не положительными, а от­рицательными результатами соответствующих опытов» [1.6].

Формирование представления об общем законе сохра­нения, управляющем всеми формами движения материи, началось очень давно. Уже у античных авторов можно найти мысль о неуничтожимости не только материи, но и ее движения. Римлянин Тит Лукреций Кар (95-55 гг. до н. э.) в знаменитой поэме «О природе вещей» писал:

«Из ничего не рождаются вещи, Также не могут они, народившись,

В ничто обратиться». И далее о движении мельчайших частиц материи: «Материи плотные тельца В вечном движеньи находятся,

Непобедимы годами. Так и прочие вещи пламя дают, разогревшись

Движеньем. Становится мягким

Даже и шарик свинцовый, когда его долго катают».

Из этих строк видно, что древние понимали (конечно, в общих чертах), как механическое движение переходит в тепловое движение частиц тела.

Идея о некоторой постоянной силе, передаваемой от одного тела к другому, сохранилась и в средние века. В своеобразной форме ее отразил, например, средневековый философ Жан Буридан1 (1300-1358 гг.). Он назвал такую силу impetus (натиск, напор) и выразил ее переход от од­ного тела к другому так: «В то время, как движущее движет движимое, оно запечатлевает в нем некую силу (impetus), способную двигать это движимое в том же направлении..., безразлично, будет ли это вверх, вниз, в сторону или по окружности». Несмотря на некоторую «ученую» тяжело­весность этой фразы, ее в принципе правильный смысл ясен.

О взглядах Леонардо да Винчи на сохранение движения мы уже упоминали раньше. Далее, начиная с XVI в., идея о сохранении движения (ограниченная, естественно, только механическим движением) и невозможности его возникно­вения из ничего (т. е. невозможности ррт-1) постепенно развивалась и укреплялась в сознании ведущих физиков. Предоставим слово им самим.

Д. Кардано (1501-1576 гг.): «Нельзя устроить часы, ко­торые заводились бы сами собою и сами поднимали гири, движущие механизм».

Г. Галилей (1564-1642 гг.): «Машины не создают силу; они только ее превращают. Кто надеется на другое, тот ничего не понимает в механике».

Р. Декарт (1596-1650 гг.): «Я принимаю, что во всей созданной материи есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, и, та­ким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает».

«Мне пришлось видеть много квадратур круга, вечных двигателей и разных других мнимых доказательств, кото­рые оказались ложными».

Х. Гюйгенс (1629-1695 гг.): «И если бы изобретатели новых машин, напрасно пытающиеся построить вечный двигатель, пользовались этой моей гипотезой (о невозмож­ности системы тел изменить положение своего центра тя­жести без внешних сил. В. Б.), то они легко бы сами осо­знали свою ошибку и поняли бы, что такой двигатель не­льзя построить механическими средствами».

И. Бернулли (1667-1748 гг.): «Ничтожная часть пози­тивной причины не может исчезнуть, не производя взамен такого действия, при помощи которого эта потеря может быть восстановлена. Таким образом, ничего из сил не ис­чезает, хотя бы по видимости такое исчезновение и имело место».

Г. Лейбниц (1646-1716 гг.): «Принцип равенства при­чины и следствия, т. е. принцип исключенного вечного дви­гателя — основа моего вычисления живой силы. Согласно этому принципу живая сила сохраняет свою неизменную тождественность.

В течение этих действий (поднятия груза на определен­ную высоту, сжатия пружины для сообщения определенной скорости) не происходит ни малейшей прибыли, ни малей­шей убыли живой силы. Конечно, часть живой силы (этой частью никогда нельзя пренебрегать) поглощается неощу­тимыми частицами самого тела или других тел...

Мнение, которое я здесь защищаю, не основывается, ко­нечно, на опытах по ударам тел, но на принципах, которые сообщают смысл самым опытам. Эти принципы позволяют высказывать суждения о случаях, еще не проверенных экс­периментом. Единственный источник этих принципов есть равенство причины и следствия»[8].

М. В.Ломоносов (1711-1765 гг.): «Все перемены, в на­туре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к дру­гому, так ежели где убудет несколько материи, то умно­жится в другом месте. Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, дви­жущее своей силой другое, столько же оной от себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение по­лучает»[9].

Две последние цитаты показывают, что у Лейбница и особенно у Ломоносова представления о законах сохране­ния приобретают наиболее обобщенный характер.

Важно еще отметить, что уже у Лейбница принцип со­хранения выходит за пределы простого механического дви­жения тел; он говорит и о «поглощении силы неощути­мыми частицами тела», т. е. о тепловой форме движения. У Ломоносова эта мысль была развита еще дальше («Рас­суждение о природе тепла и холода» — 1744 г.).

Ломоносов был противником господствовавшей в то время теории теплорода — некоей «невесомой материи», добавление которой в тело сообщало ему тепло. Он при­держивался мнения, что теплота есть результат движения «нечувствительных частиц» (т. е., говоря современным язы­ком, молекул). Из этого непосредственно следовало, что формулировка о сохранении движения распространяется и на тепловое движение. Закон сохранения энергии не мог утвердиться, пока теория теплорода не была отвергнута; пока он существовал, невозможно было объяснить переход механической работы в тепло; идея этого перехода была ясна и Лейбницу, и Ломоносову.

Интересно, что ломоносовскую кинетическую теорию тепла отвергали именно по этой причине даже в первой половине XIX в.

В солидном немецком физическом словаре Геллера упо­миналось о теории тепла Ломоносова, но она критикова­лась не за ее действительные недостатки (Ломоносов учи­тывал только вращательное движение молекул), а за ее главное достоинство — за то, что она опровергала теорию «теплорода».

Работы Лейбница и Ломоносова завершают первый пе­риод развития учения о законе сохранения энергии — его идейную подготовку. В течение этого периода сформиро­валось в основе правильное представление о «сохранении силы» и переходе ее от одного тела к другому и из меха­нической формы в тепловую. Нужно было сделать следую­щий, решающий шаг: найти количественные связи между формами движения, измерить их и распространить на все известные его формы. Но это требовало не только по­становки соответствующих экспериментов и правильного осмысления их результатов, но и в первую очередь нис­провержения теории теплорода, ставшей тормозом даль­нейшего движения науки. Решить эту задачу удалось только в XIX в.; первыми были С. Карно, Р. Майер и Д. Джоуль. Именно их работы определили окончательное установле­ние закона сохранения энергии.

Важную роль сыграло уточнение и разграничение уче­ными-механиками двух основополагающих понятий — си­ла и работа. Термин «работа» впервые был введен фран­цузским ученым-механиком Ж. Понселе в 1826 г. («Курс механики в приложении к машинам»), чему предшество­вало установление этого понятия (правда, под другими на­званиями — «сила», «действие», «момент действия», «ме­ханический эффект») как меры производительности ма­шин. Им уже широко пользовались во второй половине XVIII в. Например, в курсе механики Котельникова (1774 г.) дано четкое определение величины «действия», впоследствии названного работой: «Действие махины или действующия посредством ея силы равно тягости, умно­женной на пройденный ею путь». Еще более общее пред­ставление о работе (когда направление силы не совпадает с направлением движения) содержится в книге французского инженера, ученого и политического деятеля Великой фран­цузской революции Лазара Карно[10].

В сочинении «Опыт о ма­шинах вообще» (т. е. в курсе прикладной, механики), вы­шедшем в 1783 г., он по­казал, что значение мо­мента действия (т. е. работы) определяется произведением силы на путь и на косинус угла между ними.

После того как термин «работа» окончательно уста­новился (в XIX в.), исчезла и двойственность понятия «си­ла». Теперь под силой пони­малось только воздействие, вызывающее движение тела в определенном направлении. Рис 21

Так или иначе, в меха­нике «закон сохранения си­лы» (а затем работы) не подвергался сомнению среди се­рьезных ученых. Уже во второй половине XVIII в. Париж­ская Академия наук в 1775 г. приняла официальное поста­новление о том, что она «не будет рассматривать никакой машины, дающей вечное движение».

В литературе обычно это решение цитируется очень кратко. Между тем в части, относящейся к ррт[11], содержатся интересные мысли [2.7].

«...Создание вечного двигателя абсолютно невозможно: даже если трение и сопротивление среды не уменьшают длительности воздействия движущей силы, она не может произвести равного ей эффекта. При­чина этого состоит в следующем: если мы хотим, чтобы эффект, про­изводимый силой конечной величины, действовал бесконечное время, необходимо, чтобы произведенный эффект был бесконечно мал.

Предположим, что тело, которому сообщили движение, при отсут­ствии трения и сопротивления способно сохранить это движение посто­янно; но при этом не идет речь о других телах. Это вечное движение возможно было бы только в этих условиях (которые, впрочем, не могут существовать в природе); оно было бы совершенно бесполезно по отно­шению к другим объектам, предлагаемым обычно творцами вечного дви­жения...» Здесь (правда, применительно только к механическому дви­жению) закон сохранения «силы» и вытекающая из него невозможность вечного двигателя первого рода выражены совершенно четко. И далее:

«...Такой способ исследования, несомненно, дорого обходится; он уже разрушил много семей. Часты случаи, когда механик, который мог
бы занять достойное место, растрачивал на это свою славу, время и талант. Таковы принципы, на которых основано решение Академии: постановляя, что она больше не будет заниматься этими вопросами, Академия заявляет о своем мнении о их бесполезности для сведения тех, кто будет ими заниматься.1 Часто говорят, что, занимаясь химери­ческими проблемами, люди открывали полезные истины. Такая точка зрения была бы обоснованна в те времена, когда метод поиска истины был неизвестен во всех областях. В настоящее время, когда он известен, наиболее верный способ поиска истины — искать ее».

Эта часть решения звучит и теперь вполне современно. Здесь ука­зано не только на бесполезность занятий химерическими проектами и пагубность их для самих изобретателей. Обращено внимание на необхо­димость применять, говоря современным языком, правильную методо­логию научного поиска. Нынешним ученым изобретателям ррш неплохо было бы вдуматься в умные слова, сказанные французскими академи­ками более 200 лет назад.

При всей важности и дальновидности решения Париж­ской Академии в нем не упоминалось о других формах дви­жения и особенно о тепловой; вопрос об их связи с меха­ническим движением оставался открытым. Соответственно оставалась и «щель» для идеологии, разрешающей ррш. Блестящие прозрения Лейбница и Ломоносова имели об­щий, философский характер. Развитие техники (паровые машины и другие тепловые двигатели, например машина Стерлинга [1.28, 1.29]) требовало осмысления процессов превращения тепла в работу и работы в тепло, точного их количественного анализа.

Первым правильно поставил (и в основе решил) задачу определения теплового эквивалента работы французский военный инженер Николай Леонар Сади Карно (1796— 1832 гг.), сын Л. Карно. Он опубликовал в 1824 г. став­шую впоследствии знаменитой небольшую книжку «Раз­мышления о движущей силе огня и о машинах, способ­ных развивать эту силу» [1.13]. В ней С. Карно заложил основы не только теории тепловых машин, но и второго закона термодинамики. Мы еще вернемся к труду Карно в следующей главе, когда займемся ррш-2. Здесь же нас интересуют взгляды Карно на ррт-1 и его вклад в «закон сохранения силы», из которого вышел закон сохранения энергии — первый законтермодинамики.

О ррш С. Карно писал в своей книге:

«Если бы это было воз­можно, то стало бы бесполезно искать движущую силу в пото­ках воды и воздуха, в горючем материале; мы имели бы бес­конечный источник, из кото­рого могли бы бесконечно чер­пать». И далее: «...могут здесь спросить: если доказана невоз­можность ррш для чисто меха­нических действий, то сохра­няется ли это при употребле­нии тепла или электричества; но разве возможно для явлений тепла или электричества при­думать какую иную причину, кроме какого-либо движения тел, и разве эти движения не должны подчиняться зако­нам механики?».

Что касается «сохранения силы» при взаимных превра­щениях тепла и работы, то позиция С. Карно была четко сформулирована в его более поздних записях:

«Тепло — не что иное, как движущая сила или, вернее, движение, изменившее свой вид; это движение частиц тел возникает повсюду, где происходит уничтожение движущей силы. Обратно: всегда при исчезновении тепла возникает движущая сила.

Таким образом, можно высказать общее положение: движущая сила существует в природе в неизменном коли­честве; она, собственно, никогда не создается, никогда не уничтожается; в действительности она меняет форму, т. е. вызывает то один вид движения, то другой, но никогда не исчезает. По некоторым представлениям, которые у меня сложились относительно теории тепла, создание единицы движущей силы требует затраты 2,7 единицы тепла».

Если заменить во всем тексте слова «движущая сила» на «энергия», а в последней фразе — на «работа», то фор­мулировка Карно целиком может быть помещена в совре­менный учебник физики. Карно не только сформулировал здесь закон сохранения энергии, но впервые дал числовой коэффициент для пересчета тепла в работу и наоборот. Это был качественный скачок, переход на новый уровень
знаний, значение которого нельзя переоценить. Дальше мы увидим, с каким трудом эти истины входили в созна­ние людей.

Насколько правильно С. Карно подсчитал тепловой эк­вивалент работы? Анри Пуанкаре в 1892 г. писал: «Можно ли яснее и точнее высказать закон сохранения энергии? Заметим также, что значение эквивалента, вычисленного Карно в 2,7 ккал на единицу работы, за которую он при­нимает 1000 кГм, соответствует 370 кГм/ккал, что недалеко от истины (427 кГм/ккал)...».

Однако открытие Карно осталось неизвестным его со­временникам; он не успел его опубликовать. В 1832 г. С. Карно умер, заболев холерой. Только в 1878 г. его брат опубликовал записки, в которых содержался цитированный отрывок, вместе со вторым изданием книги «О движущей силе огня».

Это открытие Карно не оказало влияния на дальнейшее развитие учения о сохранении энергии; главные события, связанные с его установлением, произошли раньше — в 40-е и 50-е годы XIX в. Тем не менее приоритет С. Карно не подлежит сомнению.

Однако как основоположник закона сохранения энер­гии в историю вошел (с полным правом на это) другой человек, по существу «шедший вторым» — немецкий врач Роберт Майер (1814-1878 гг.). Он впервые опубликовал свой расчет механического эквивалента тепла в 1842 г. (по­лученная им цифра — 365 кГм/ккал — была немного менее точна, чем у Карно).

Р. Майер, как и многие другие первооткрыватели, при­нял на себя первые удары противников нового закона. Он понимал проблему энергетических превращений глубже и шире, чем его современники — физики, занятые той же задачей. Это было и хорошо, и плохо. Хорошо потому, что (хотя и не сразу) дало возможность закону сохранения энергии утвердиться в наиболее общей форме. Плохо по­тому, что работы Майера в значительной степени именно по этой причине долго «не доходили» до его современни­ков и не были оценены по достоинству. Он прожил дольше Карно, но судьба его тоже была трагичной.

Майер подошел к закону сохранения с несколько не­ожиданной для физиков биологической стороны: как и Дарвин, он получил первый толчок к своим идеям из на­блюдений во время дальнего морского путешествия. Ему как судовому врачу приходилось делать хирургические
операции; он обратил вни­мание на то, что у жи­телей острова Ява веноз­ная кровь оказалась намного светлее, чем у европейцев. Майеру было известно, что выделяемое живым организ­мом тепло получается в ре­зультате окисления пищи кислородом (первыми это установили еще А. Лавуазье и П. Лаплас). Размышляя об этом, Майер совершенно правильно пришел к объ­яснению: в жарком кли­мате организм отдает, а сле­довательно, и вырабатывает меньше тепла, чем на севере. Соответственно артериаль­ная кровь, переходя в венозную, должна отдавать меньше кислорода (т. е. меньше темнеть).

Развивая эту мысль, Майер связал процесс окисления пищи не только с выделением тепла организмом, но и с работой, которую он производит. Следовательно, и тепло, и работа возникают из одного и того же источника — пищи. Поскольку Майер, так же как и Лейбниц, исходил из принципа равенства причины и действия (causa aequat effectum), для него было очевидно, что теплота и работа могут взаимно превращаться. Более того, их количества при этом должны находиться в совершенно определенном соотношении.

При одном и том же количестве окисленной пищи сум­ма сил неизменна; сколько убавится работы, столько же прибавится теплоты (и наоборот). Оставалось только вы­числить тепловой эквивалент работы.

Насколько далеко смотрел Майер, видно из таких, на­пример, его строк:

«Изучать силу в ее различных формах, исследовать усло­вия ее превращения (метаморфоз) — такова единственная задача физики, ибо порождение силы или ее уничтожение находится вне сферы мышления и действия человека.

Можно доказать a priori и во всех случаях подтвердить опытом, что различные силы могут превращаться одна в другую. В действительности существует только одна-
единственная сила. Эта сила в вечной смене циркулирует как в мертвой, так и живой природе. Нигде нельзя найти ни одного процесса, где не было бы изменения силы со стороны ее формы».

Если учесть, что слово «сила» соответствует термину «энергия», то эта цитата звучит, как написанная сегодня.

Эти мысли Майера, которые нам представляются совер­шенно естественными и бесспорными, в то время (1840— 1842 гг.) казались, как это ни странно, не только пара­доксальными, но и просто неграмотными. Нельзя забывать, что в умах ученых еще господствовала теория теплорода — представление о некоторой невесомой жидкости, которая не возникала и не уничтожалась, а только переходила от одного тела к другому, а «падая» с более высокого темпе­ратурного уровня на нижележащий, могла производить ра­боту подобно воде, крутящей колесо. Майер, однако, писал о теплороде крайне непочтительно.

«Выскажем великую истину: никаких нематериальных материй не существует. Мы прекрасно сознаем, что ведем борьбу с укоренившимися и канонизированными крупней­шими авторитетами гипотезами, что мы хотим вместе с невесомыми жидкостями изгнать из учения о природе все, что осталось от богов Греции...».

Не менее крамольные «антитеплородные» мысли С. Карно об эквивалентности тепла и работы, записанные в его дневнике, тогда не были известны; мало кто знал и о высказываниях Лейбница и Ломоносова. Все трудности борьбы с учеными и неучеными противниками пришлись на долю Майера.

Нужно еще учесть, что он отзывался о глупостях в тру­дах многих оппонентов (в том числе и своих коллег — врачей) не без юмора, а это редко прощают.

В 1841 г. Майер направил первую работу об идее со­хранения силы в физический журнал «Annalen der Physik». Однако редактор журнала Поггендорф отказался ее публи­ковать. В том же году Майер написал новую статью под названием «Замечания о силах неживой природы», кото­рую удалось опубликовать в другом журнале — «Annalen der Chemie und Pharmacie». В ней уже не только четко ставился вопрос о механическом эквиваленте тепла, но и приводилось его значение, вычисленное по известным в то время данным для теплоемкости воздуха при постоянном давлении ср и теплоемкости при постоянном объеме cv. Поскольку воздух, расширяясь при постоянном давлении, производит работу, а нагреваясь при постоянном объеме, не производит ее, разность количеств теплоты, затрачен­ной на нагрев, эквивалентна произведенной работе. Майер получил цифру 365 кГм/ккал. В дальнейшем в работе «Ор­ганическое движение и обмен веществ» он уточнил это значение, определив его равным 425 кГм/ккал (что близко к ее истинному значению — 427 кГм/ккал).

Майер писал и об электрических, и о химических си­лах, распространяя и на них закон сохранения.

Заслуги Майера перед наукой так и не были оценены его современниками. Сначала вызывали отпор сами идеи Майера, а потом, как это часто бывает, оспаривался его приоритет.

Враждебная атмосфера, окружавшая Майера[12], привела даже к попытке самоубийства (1850 г.) и душевному рас­стройству; около года (1852-1853 гг.) он провел в боль­нице. О его состоянии можно судить по словам: «Или весь мой метод мышления аномален и негоден, тогда мне подхо­дящее место в доме умалишенных. Или меня награждают презрением и насмешками за открытие важных истин».

Только незадолго до смерти заслуги Майера были в какой-то степени признаны; большую роль в этом сыграли английский физик Дж. Тиндаль и немецкий — Г. Гельм - гольц. Уже после смерти Р. Майера в 1892 г. в г. Гейль - бронне, где он родился, был воздвигнут памятник, а в 1893 г. было выпущено собрание его сочинений.

Оценивая вклад Р. Майера в науку, Ф. Энгельс писал в «Диалектике природы» о его революционизирующей роли: «Количественное постоянство движения было высказано уже Р. Декартом почти в тех же выражениях..., зато пре­вращение форм движения открыто в 1842 г., и это, а не закон постоянства, есть как раз новое».

Судьба третьего основоположника закона сохранения энергии Д. Джоуля (1818-1889 гг.) не была столь тяжелой, как у С. Карно и Р. Майера. В отличие от склонного к фи­лософии и непочтительного к авторитетам Майера, он был практичным англичанином, прочно стоявшим на ногах, и даже богобоязненным. Идейной основой закона сохране­
ния живой силы (т. е. энергии) он считал положение, что человек не может уничтожить то, что создано богом, и, на­против, создать то, что бог не создал. Относительно начала

Действия этого закона Джо­уль писал даже так: «Про­явления живой силы на на­шей планете такие же, ка­кими они были с момента сотворения мира, или, во всяком случае, со времени потопа».

Результаты многолетних работ Джоуля были осно­ваны на тщательно про­веденных экспериментах, конкретны, и спорить с ним было трудно1. Джо­уль работал над энергети­ческими превращениями с 1843 г. — более 30 лет; за это время он изучил самые различные энергетические пре­образования. Он провел классические опыты по точному определению теплового эквивалента работы, вращая гру­зами мешалку воды в калориметре и измеряя повышение ее температуры (те самые «сотые градуса»). Уже в 1843 г. он вслед за Майером четко сформулировал закон сохранения для трех видов «живых сил» (т. е. энергии) — механиче­ских, тепловых и магнитоэлектрических.

Одновременно с русским физиком Э. Ленцем (1804— 1865 гг.) и независимо от него он сформулировал закон, устанавливающий зависимость выделяемой в проводнике теплоты от силы тока и напряжения (закон Джоуля-Ленца). Джоуль провел исследования по всей цепи преобразова­ний электроэнергии, начиная от гальванического элемента и кончая работой электромагнитных сил.

Заслуги Джоуля были увековечены присвоением его имени единице энергии — джоуль (Дж).

После опубликования работ Джоуля к середине XIX в. закон сохранения энергии (как тогда писали — «силы» или
«движения») победил окончательно; дальше речь шла уже о расширении сферы его приложений, уточнении, устано­влении однозначной терминологии и, наконец, ознаком­лении с ним сначала научных работников и инженеров, а затем и всех образованных людей. Доведение этой ра­боты до конца означало и конец ррт-1. Основополага­ющий вклад в эту работу сделали Г. Гельмгольц (1821- 1894 гг.), У. Томсон-Кельвин (1824-1907 гг.), У. Ренкин (1820-1872 гг.) и Р. Клаузиус (1822-1888 гг.). Все попытки опровергнуть или ограничить закон сохранения энергии были обречены на неудачу. Однако для окончательного утверждения и распространения, превращения его в обще­принятый фундаментальный закон было необходимо про­вести то самое установление точных понятий и терминов, о котором говорилось выше. Ведь даже слова «энергия» в первоначальной формулировке закона не было.