Helmholtz (Hemhônxơ) (1821 – 1894) cũng từ sinh học đi đến định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Khi khảo sát các hiện tượng điện từ, ông đã sử dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để tính suất điện động cảm ứng và rút ra định luật cảm ứng…
Mayer, Joule và Helmholtz đã đi đến định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng bằng những con đường khác nhau. Tuy các ông đã nêu lên được những luận điểm rất sâu sắc và rất tổng quát nhưng lại không đề ra được những thí nghiệm để minh họa và kiểm tra các luận điểm đó. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng là một định luật rất tổng quát do đó mà cũng rất trừu tượng và bao quát trong nó cả những hiện tượng chưa được nghiên cứu kĩ, thậm chí chưa biết nữa. Chính vì vậy sự ra đời của định luật là một quá trình đầy mâu thuẫn, khó khăn và bị chính nhiều nhà vật lí có uy tín nghi ngờ, phê phán và chống lại. Để được công nhận một cách trọn vẹn, nó còn cần có thêm thời gian thử thách, cần đến sự đóng góp cụ thể trong nhiều lĩnh vực và của nhiều nhà khoa học khác nữa.
William Thomson (Uyliam Thômxơn) dựa trên công trình của Joule đã vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Ông đã chứng minh rằng “tổng số công cơ học dùng để tạo ra chuyển động gây cảm ứng điện từ phải tương đương với hiệu quả cơ học của dòng điện”.
Clausius (Claudiut) cũng áp dụng định luật này vào các hiện tượng điện từ và rút ra kết luận “dòng điện có khả năng một phần gây ra tác dụng cơ học và một phần gây ra nhiệt”. Sau đó ông cũng áp dụng định luật này để nghiên cứu các quá trình năng lượng trong mạch điện không đổi và trong các hiện tượng nhiệt điện.
Rankine (Rankin) là người đầu tiên đưa thuật ngữ năng lượng và sau đó sử dụng nó một cách rộng rãi. Năm 1855, ông phát biểu định nghĩa: năng lượng là khả năng sinh công và nêu lên “số lượng năng lượng được đo bằng số công mà nó sinh ra”. Như vậy đơn vị công có thể được dùng làm đơn vị chung để đo mọi loại năng lượng khác nhau.
Tới những năm 60 của thế kỉ XIX, nó đã được đông đảo các nhà khoa học công nhận như một định luật tổng quát của thiên nhiên. Ngày nay các nhà khoa học tin rằng không có bất cứ quá trình vật lí nào vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
*) Tài liệu học tập
1. Đào Văn Phúc (2002), Lịch sử vật lí học (giáo trình CĐSP), NXBGD, Hà Nội.
*) Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận
Câu 1. Phân tích hoàn cảnh lịch sử thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa để thấy sự chuyển biến trong khoa học và trong vật lí học thời kì đó.
Câu 2. Trình bày và phân tích những thành tựu có ý nghĩa lớn của vật lí học trong thời kì phát triển công nghiệp tư bản chủ nghĩa.
CHƯƠNG 7
Sự hoàn chỉnh vật lí học cổ điển (nửa cuối thế kỉ XIX)
Số tiết: 4 (Lí thuyết: , BT, TL:)
- Kiến thức: sinh viên phải:
+ Biết được đặc điểm của sự phát triển vật lí học nửa cuối thế kỉ XIX, đặc điểm của vật lí học cổ điển.
+ Hiểu được sự hình thành và phát triển của nhiệt động lực học và vật lí thống kê. + Hiểu được sự hình thành và phát triển của lí thuyết trường điện từ
- Kĩ năng: Phân tích vai trò của nhiệt động lực học và vật lí thống kê và lí thuyết trường điện từ trong sự phát triển của vật lí học cổ điển.
- Thái độ: Tích cực, chủ động chiếm lĩnh tri thức, tham gia hiệu quả hoạt động thảo luận nhóm và thảo luận chung với tập thể lớp.
Vài nét về hoàn cảnh lịch sử:
Nửa cuối thế kỉ XIX là thời kì chủ nghĩa tư bản phát triển mạnh, cạnh tranh tư bản chủ nghĩa ngày càng khốc liệt. Để đáp ứng những yêu cầu của sản xuất, kĩ thuật phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là kĩ thuật nhiệt và kĩ thuật điện.
Tới nửa cuối thế kỉ XIX bắt đầu xuất hiện các động cơ đốt trong, rồi động cơ diezen. Tua bin hơi nước bắt đầu được sử dụng từ những năm 80. Sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật nhiệt đã đóng vai trò quyết định trong sự phát triển nhiệt động lực học. Kĩ thuật điện cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển vật lí học. Việc áp dụng điện báo và điện thoại đã thúc đẩy lí thuyết dòng điện chuẩn dừng và lí thuyết dao động điện phát triển. Sự phát triển kĩ thuật thông tin điện báo và điện thoại kích thích việc chế tạo các dụng cụ đo điện chính xác, và do đó thúc đẩy sự phát triển của điện động lực học.
Từ giữa thế kỉ các máy phát điện một chiều xuất hiện và cho phép tạo ra một nguồn điện mạnh hơn các loại pin và acquy. Điện năng thành nguồn động lực chính trong các nhà máy. Đến cuối thế kỉ, các máy phát điện xoay chiều ra đời, cho phép xây dựng những trạm phát điện có công suất lớn và truyền được đi xa. Sự phát triển ngành chế tạo máy điện đã có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển điện động lực học, đến việc nghiên cứu tính chất các vật liệu từ và việc xây dựng lí thuyết các hiện tượng từ. Trong sự phát triển vật lí học cuối thế kỉ XIX đã nổi lên rất rõ sự gắn bó mật thiết của vật lí học với kĩ thuật và sản xuất.
Triết học cuối thế kỉ cũng có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của vật lí học. Các nhà vật lí lúc bấy giờ vẫn chưa thoát ra khỏi ảnh hưởng của chủ nghĩa duy vật siêu hình. Trong hoàn cảnh đó triết học thực chứng phát triển và ngày càng có ảnh hưởng lớn trong các nhà khoa học. Vật lí học lúc đầu chỉ có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của những ngành kĩ thuật đã có, nay đã trở thành điều kiện không thể thiếu để làm nẩy sinh những ngành kĩ thuật mới trước đó chưa tồn tại. Sự phát triển của vật lí học từ chỗ đi sau đã tiến lên đi trước kĩ thuật.
Trong hoàn cảnh mới đó, phương pháp nghiên cứu và cách đào tạo cán bộ khoa học cũng có những biến đổi quan trọng.