§ 22. Опыты по адиабатическому растяжению проволок

Другая серия экспериментов посвящена адиабатическому растяжению металлических проволок. Координатой а явится тогда длина l, а сила А есть —Р, сила натяжения, взятая с минусом, ибо при своем удлинении на dl проволока производит работу -Pdl. Таким образом,

здесь есть теплота, нужная для повышения температуры всей проволоки на 1°. Если натяжение постепенно возрастает от до Р, то

или

Подобного рода опыты были проделаны Джоулем, но его результаты, однако, не вполне хороши. Наилучшие результаты получил Хага (Haga) (Wied. Ann. XV, 1882).

В его опытах изменение температуры растягиваемой проволоки измерялось термопарой, образованной самой проволокой и обмотанной вокруг нее другой тонкой проволокой. Результаты были сопоставлены с формулой

где А — механический эквивалент теплоты, а — масса единицы длины проволоки. Эту последнюю формулу мы получаем из уравнения (27). Действительно, в уравнении обозначает теплоемкость всей проволоки, выраженную в механических единицах, значит, ее можно заменить через , где — удельная теплоемкость, выраженная в калориях. Далее

Для падения температуры стальной проволоки диаметром в 1,6 мм, растягиваемой с силой в при 17,1° С, Хага получил такие цифры:

0,1042; 0,1050; 0,1046; 0,1051; 0,1018; 0,1043: 0,1026; 0,1030 со средним .

Вторая серия опытов при таком же натяжении, но при 17° С, дала среднее , а в третьей, при равнялось —0,1054.

Для проволоки из германского серебра [german silver] диаметром в 0,105 мм при растягивающей силе в нашел среднее , а при силе в . Эти результаты подтверждают, что изменение температуры пропорционально изменению растягивающей силы, так как дают для падения температуры на нагрузки цифры 0,00814 и 0,00812. После тщательного определения и коэффициента расширения а для стальной проволоки и проволоки из германского серебра из той же формулы был вычислен механический эквивалент теплоты. Для опытов со стальной проволокой Хага получил , а для германского серебра . Чтобы получить А в эргах, надо эти цифры умножить на , тогда получится эргов, а в настоящее время механический эквивалент теплоты считается равным эргов.

Не особенно сильно растянутая резина обладает отрицательным коэффициентом расширения. Тогда можно наперед утверждать, что при адиабатическом растяжении она нагреется, что и было доказано на опыте; это можно обнаружить просто, прикоснувшись к ней губами.