Sobre uma tendência universal da natureza para a dissipação de energia

Abstract

O objetivo da presente comunicaçãoé chamar atenção para uma remarcável conseqüência que se segue da proposição de Carnot, [a saber] que há um absoluto desperdício de energia mecânica disponível ao homem, quando caloré permitido passar de um corpo para outro a temperatura menor, por qualquer meio que não preencha seu [de Carnot] critério de uma "máquina termodinâmica perfeita", estabelecido, sob novos fundamentos, na teoria dinâmica do calor. Comoé muito certo que só o Poder Criador pode ou trazerà existência ou aniquilar energia mecânica, o "desperdício"mencionado não pode ser aniquilação, mas deve ser alguma transformação de energia. Para explicar a natureza dessa transformação,é conveniente, em primeiro lugar, dividir os suprimentos de energia mecânica em duas classes -estático e dinâmico. Uma quantidade de pesos a uma altura, prontos para descer e realizar trabalho, quando se desejar, um corpo eletrificado, uma quantidade de combustível contêm suprimentos de energia mecânica do tipo estático. Massas de matéria em movimento, um volume de espaço pelo qual estão passando ondulações da luz ou calor radiante, um corpo que tenha movimentos térmicos entre suas partículas (istoé, não infinitamente frio) contêm suprimentos de energia mecânica do tipo dinâmico.As seguintes proposições são enunciadas, com respeitoà dissipação de energia mecânica de um dado suprimento, e a restauração delaà sua condição primitiva. Elas são conseqüências do axioma "É impossível, por meio de agente material inanimado, derivar efeito mecânico de uma porção da matéria, esfriando-a abaixo da temperatura do mais frio dos objetos ao redor"(Dynamical Theory of Heat, §12).I. Quando caloré criado por um processo reversível (de modo que a energia mecânica assim gasta pode ser restauradaà sua condição primitiva), há, também, uma transferência, de um corpo frio para um quente, de uma quantidade de energia, que mantém com a quantidade criada uma proporção que depende das temperaturas dos dois corpos.II. Quando caloré criado por um processo não-reversível (tal como atrito), há uma dissipação de energia mecânica e uma restauração completa delaà sua condição primitivaé impossível.III. Quando caloré difundido por condução, há uma dissipação de energia mecânica e perfeita restauraçãoé impossível.IV. Quando calor radiante ou luzé absorvido, de modo diferente do da vegetação ou da ação química, há uma dissipação de energia mecânica e perfeita restauraçãoé impossível.Em conexão com a segunda proposição, a questão -Quanto da perda de potência experimentada pelo vapor, ao correr através de condutos estreitos,é compensada, no que diz respeitoà economia da máquina, pelo calor criado pelo atrito? (contendo o exato eqüivalente de energia mecânica) -é considerada e se chegaà conclusão seguinte:Deixe S denotar a temperatura do vapor (a qualé quase a mesma na fornalha e no conduto-de-vapor e no cilindro até que a expansão comece); T , a temperatura do condensador; μ, o valor da função de Carnot para uma temperatura t; e R, o valor deEntão, (1 − R) w expressa a maior q...