Курс термодинамики, который Н.И.Мерцалов читал на Механическом отделении, неоднократно выходил в различных типолитографиях Москвы [см.: 7-9; и др.], а также в государственных издательствах [см.: 10-12].
Н.И.Мерцалов (1866-1948) (рис. 1) начал свою педаго\гическую и научную деятельность в ИМТУ с 1897 г. в качестве преподавателя, а в октябре 1899 г. он был избран адъюнкт-профессором прикладной механики. Параллельно с при\кладной механикой Н.И.Мерцалов читал и курс термодинамики. К этому времени, после выделения многих приложений механики в особые дисциплины, основным содержанием прикладной механики стали кинематика и динамика машин. Таким образом, курс термодинамики теперь по существу уже ничем не был связан с курсом прикладной механики, хотя в ИМТУ их читал один и тот же профессор.
Рис. 1. Профессор Н. И. Мерцалов
Обособились и теплотехнические специальности (паровые машины, паровые котлы, тепловые силовые станции, а несколько позднее - двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины). И, в силу этого, термодинамика стала отдельным, самостоятельным учебным предметом: теперь она должна была быть теоретической основой не только курса паровых машин, но и многих других теплотехнических курсов. Термодинамика вошла в учебные планы кафедры «Прикладная механика и машиностроение» на правах самостоятельной дисциплины. Позднее проф. М.В.Носов писал об этом времени: «Развитие теплотехники потребовало создания курса термодинамики. Этот курс был создан профессором Н.И.Мерцаловым в 1898 г.» [54]. От этого года кафедра «Теплофизика» отсчитывает свою историю.
Самой крупной из них была кафедра прикладной механики и машиностроения . В состав преподаваемых на ней предметов входили гидравлика, сопротивление материалов, детали машин, машиноведение и многие другие, входившие прежде в общий курс прикладной механики, а к концу XIX в. обособившиеся в самостоятельные дисциплины.
К 1897-1898 гг. профессорско-преподавательский состав ИМТУ распределялся по десяти крупным кафедрам, на которых преподавались определенные циклы смежных учебных дисциплин [см: 61; 62, с. 36, 37]. По существу эти кафедры представляли собой объединение нескольких профессорских кафедр, и в этом смысле они были прообразом будущих факультетов.
В 1901 г. Д.С.Зерновым был написан учебник [6], в котором он обстоятельно изложил оба начала термодинамики и вытекающие из них дифференциальные уравнения, рассмотрел свойства совершенных газов и их смешение, газовые процессы и циклы, регенеративные циклы. Большой раздел посвящен свойствам насыщенных и перегретых паров, в нем приведены таблицы водяного насыщенного пара (р = 0,1 - 28,5 ат.) и формулы для расчета паровых процессов. «Исключительным по ясности и последовательности изложения» назван этот курс термодинамики в очерке [57].
После того, как Клаузиус объединил во 2-м законе термодинамики оба принципа (существования и возрастания энтропии), этот взгляд на 2-й закон стал у авторов книг по термодинамике преобладающим. Но впоследствии были высказаны и обоснованы и другие мнения [см., например: -19; 31; 36;60],
Пользуясь современной терминологией, можно сказать, что в своем учебнике [3] Д.С.Зернов формулирует 2-й закон термодинамики как принцип существования энтропии. Однако уже в учебнике [4] Д.С.Зернов пишет, вводя неравенство , что его «можно рассматривать как выражение 2-го принципа термодинамики применительно к необратимым циклам», т. е. ко 2-му закону термодинамики здесь отнесен и принцип возрастания энтропии.
Рассмотрев произвольный обратимый цикл и получив выражение , Д.С. Зернов пишет в учебнике [3]: «Это есть общее выражение 2-го принципа термодинамики для всякого обратимого цикла». И, подводя итог изложению 1-го и 2-го принципов термодинамики, Д.С.Зернов указывает: «Эти два принципа - принцип эквивалентности, общий как для процессов обратимых, так и для необратимых, и принцип Карно, имеющий силу только для процессов обратимых, - и составляют основание всей термодинамики».
С 1892 по 1898 г. профессором прикладной механики в училище был Д.С.Зернов (1860-1922), который также читал термодинамику как часть курса прикладной механики [5]. Учебники Д.С.Зернова по термодинамике издавались несколько раз [см., например: 3; 4]. Объем и содержание этих учебников в основном такие же, как и учебников Ф.Е.Орлова, хотя координаты s, Т Д.С. Зернов уже использует.
Учебник [2] отличается от [1] тем, что кроме машин-двигателей в нем кратко рассмотрены действие холодильной машины и ее термодинамический цикл, а также актуальный для 90-х годов XIX в. вопрос об употреблении перегретого пара в паровой машине. Ф.Е.Орлов отмечает: «Опыт показывает, что употребление перегретого пара увеличивает работу машины в среднем на 20% и, следовательно, оно имеет будущность». В дальнейшем перегретый пар с высокими параметрами стал широко применяться в связи с развитием производства паровых турбин . Что касается учебников по термодинамике, то в них все больше места стало отводиться теории перегретого пара [см., например: 8; 10].
Первый учебник Ф.Е.Орлова по термодинамике [1] вышел в 1880 г. В учебник включены разделы: 1-й принцип термодинамики (называемый Орловым законом Майера); газовые законы и процессы; цикл Карно и 2-й принцип термодинамики (называемый Орловым законом Карно); действие и циклы газовых машин (Стирлинга, Эриксона, Отто, Брайтона); свойства паров и паровые процессы; истечение газов и паров; теория инжектора; цикл паровой машины (в области насыщенного пара). К разделу о свойствах паров приложена таблица для насыщенного водяного пара при 0,1 14,0 ат. (по Цейнеру). В этом учебнике понятие энтропии не применяется и при графической интерпретации процессов употребляются только координаты
Курс лекций проф. Ф.Е.Орлова охватывал общую теорию машин, сопротивление материалов, гидравлику, термодинамику и теорию паровых машин. Пособия по курсу издавались с 1873 по 1892 г. отдельными выпусками, посвященными тому или иному разделу общего курса.
Первым профессором ИМТУ, который начал читать в курсе прикладной механики раздел «Механическая теория теплоты», был Ф.Е.Орлов (1843-1892) . Он был избран профессором прикладной механики в 1872 г.
В словаре Брокгауза и Ефрона констатируется следующее положение: «Выводы аналитической механики служат основанием для цикла наук, называемого прикладной механикой: гидравлика, теория механизмов, теория двигателей, сопротивление материалов, машиностроение». Таково было содержание прикладной механики в раннем периоде ее развития. В соответствии с этим формировался и учебный курс прикладной механики. Что касается термодинамики, то она привлекалась к общему курсу прикладной механики как необходимая теоретическая основа преподавания раздела «Паровые машины» [см., например, 5].
Еще до того, как в Училище появилась кафедра термодинамики, на кафедре физики уже читался раздел «Теплота», в котором рассматривались вопросы термодинамики и теплообмена. Но с некоторых пор (с 1872 г.) отдельные главы термодинамики стали читать и на кафедре прикладной механики. Почему именно на кафедре прикладной механики и до каких пор это продолжалось? Эти вопросы имеют прямое отношение к становлению кафедры термодинамики.
Классическая термодинамика возникла в начале XIX в. в связи с необходимостью теоретического анализа тепловых процессов в паровых поршневых машинах. Поэтому первоначально содержанием термодинамики было изучение процессов взаимного превращения теплоты и механической работы как двух форм обмена энергией. В начальном периоде своего существования теория, касающаяся этого превращения, носила название «Механическая теория теплоты». Название «Термодинамика» впервые применил В.Томсон.
Современная кафедра «Теплофизика» была создана в Императорском Московском Техническом Училище в 1898 г. как кафедра термодинамики. До середины 30-х годов XX в. термодинамика была единственным предметом, который читался на этой кафедре.
МГТУ им. Н.Э. Баумана. Кафедра Э6 Теплофизика. Главная страница.
Комментариев нет:
Отправить комментарий