41
Читатель может познакомиться с рассказами и по книге Я.И. Перельмана «Занимательная физика», ч. 1, где приведены большие выдержки из них.
В отрицании незыблемости законов природы (а, следовательно, и законов науки) изобретатели «незаконных» устройств смыкаются, как ни странно, со средневековыми схоластами, которые считали такие законы божественным установлением. Такая точка зрения жила довольно долго. Тот самый физик Гравезанд, о котором мы упоминали в связи с историей Орфиреуса, писал в своем курсе физики (1747): «Закон природы есть правило и закон, о которых Богу было угодно, чтобы известные движения всегда, т. е. во всех случаях, происходили бы по ним». Отсюда следует, что если богу угодно, можно, чтобы было и «не так», а иначе. Не этим ли объясняется, что Орфиреусу удалось запутать Гравезанда?
Это, конечно, не случайность. Путаная терминология (об этом уже говорилось в предыдущей главе) большей частью соответствует путанице в идеях; точная терминология, напротив, выявляет, «высвечивает» ошибки.
Недаром, ссылаясь на Декарта, А.С.Пушкин писал: «Определяйте значение слов, и вы избавите свет от половины его заблуждений» [1.17].
Разумеется, чем выше концентрация, плотность энергии, тем при прочих равных условиях легче ее использовать (нужны меньшие затраты, площади и т.д.). Но в принципе возможность получения работы этим не определяется.
С. Карно не дожил до признания своих заслуг, и его книга прошла незамеченной. Вторую жизнь дал ей французский ученый и инженер Б. Клапейрон (1799-1864 гг.), издавший книгу Карно в 1834 г. со своими комментариями и дополнениями.
Об этом говорилось в гл. 2.
Здесь и в дальнейшем «теплоприемником» будет называться объект (например, атмосферный воздух), к которому отводится теплота от двигателя, а «теплоотдатчиком» — тот, от которого двигатель получает теплоту.
Ее часто называют «теплотой окружающей среды», но это неверно, как мы уже показали в гл. 2, ибо теплота «содержаться» в окружающей среде (как и в любом другом теле) не может.
Примечательно, что сам С. Карно в определенной степени это чувствовал: везде, где он говорил о теплоте (в смысле величины Q), использовалось слово chaleur (тепло), а где о теплороде — другое, уже упоминавшееся нами слово calorique — теплород. То, что это не случайность, видно из того, что такая терминология ни разу не нарушается.
Это греческое словосочетание, созвучное слову «энергия», означает «превращение».
Совершенно естественно, что баланс энтропии нужно подсчитывать (как для обратимых, так и необратимых процессов) в изолированных системах. Иначе внешний приток (или отток) теплоты, а следовательно, и энтропии смажет всю картину.
Такой воображаемый ppm-2 иногда называют монотермическим двигателем, так как он должен работать от одного теплоотдатчика с одной температурой To.c. без теплоприемника с более низкой температурой. Отсюда и монотермический — однотепловой («моно» — один).
Если встряхивать поднос 1 раз в секунду.
Эта формула высечена на пьедестале надгробного памятника Больцману в Вене.
Иногда возникает вопрос о том, как в природе осуществляется переход к более вероятным состояниям. В примере с монетами и подносом для этого потребовалась некая «внешняя сила» — нужно было кому-то трясти поднос. А в природе? Дело в том, что природа сама всегда «трясет поднос», поскольку неподвижности, равновесия в ней нет. Другое дело, что иногда (и даже часто) эта «тряска» не настолько сильна, чтобы быстро «растормозить» некоторые неравновесности.
Человек в своих интересах может этот процесс ускорить. Например, сжигая топливо для получения электроэнергии, мы используем химическую неравновесность между топливом и кислородом воздуха, подробнее об этом будет сказано дальше.
Очевидно, что в четвертом и пятом случаях справа (и соответственно слева) могут быть не две системы или два потока, а больше. При этом условие, что суммарная энтропия справа должна быть равной или большей энтропии слева, естественно, сохраняется.
Напомним, что в то время не было строгих определений работы и теплоты, поэтому «работа», о которой писал Клаузиус, — это механическая энергия, а «теплота» — внутренняя энергия тел.
Известно, что в ситуациях, когда в ходе дискуссии нет серьезных доводов или фактов, некоторые люди прибегают к ссылкам на авторитеты; особенно часто используются классики. Этот средневековый прием доказательства «argumentum ipse dixit» («сам сказал») используется идеологами ppm-2 очень широко [3.1-3.2], причем соответствующие цитаты приводятся без серьезного их анализа, без учета времени и условии, при которых отрывок был написан.
Поток излучения, как и всякий поток энергии, тоже характеризуется определенной степенью беспорядка (разные частоты и другие характеристики колебаний частей спектра). Только монохроматическое когерентное излучение (например, лазера) полностью упорядочено и (как и работа) характеризуется нулевой энтропией.
Оно (правда, под другим названием) появилось не намного позже самого второго закона термодинамики — в 80-х годах прошлого века, но нашло широкое применение только в наше время. Термин «эксергия» (т. е. внешняя, способная проявиться в деле энергия) предложил югославский ученый З.Рант в 1956 г.
Если мы отдадим теплоту при другой температуре, она еще будет иметь некоторую работоспособность; чтобы извлечь всю работу, нужно отдать теплоту совершенно неработоспособную, т. е. характеризующуюся температурой среды.
Т. е. внутренней энергии.
Подробнее с тепловыми насосами можно познакомиться в специальной литературе [1.26, 1.27].
Коэффициенты преобразования при этом будут достаточно большими в соответствии с таблицей, но это, как мы видели, не меняет дела.
Это был инженер-металлург (не энергетик), который не поленился проштудировать все рекомендованные ему книги и даже провел необходимый эксперимент (на все это ушел почти год). После этого он пришел и мужественно признал, что был неправ.
С именем Стирлинга мы встретимся в следующей главе.
Нужно, конечно, учитывать, что профессионалы тоже бывают разные. Бывают и очень узкие профессионалы, точнее, специалисты, весьма образованные в локальной области, но творчески, из-за ограниченности кругозора, почти бесполезные. Именно про таких говорил К. Маркс, что они страдают «профессиональным кретинизмом».
Кривая зависимости давления пара от температуры кипения аммиака показана на рис. 5.2.
От греческого «крио» — очень холодный, морозный. Так называется область температур ниже 120 К (—153 °С).
Цитируется по книге Орд-Хьюма [2.5]. Опубликовано в «Канзас-Сити ревью» (т. 5, 1882, с. 86-89).
Фреонами (хладонами) называют группу веществ — галоидопроизводных предельных углеводородов, которые используются как рабочие тела холодильных и теплонасосных установок.
Здесь изобретатель стал очередной жертвой неверного представления о том, что тепловой насос «извлекает полезную энергию из окружающей среды и имеет КПД больше единицы» (см. §4.4).
Здесь и в дальнейшем автор цитирует «положения классической термодинамики» либо не совсем точно, либо по источникам, в которых они изложены не наилучшим образом. Поэтому в соответствующих местах мы будем вспоминать их сами: это не противоречит правилам ведения дискуссии.
Адиабатные условия подразумевают полную тепловую изоляцию рабочего тела (в данном случае воздуха) от внешней среды. Теплота не может в этом случае ни подводиться через стенки цилиндра, ни отводиться из него.
