Предчувствия и свершения. Книга 1. Великие ошибки - Ирина Львовна Радунская
Наука тоже получила «подарок»: уверение в том, что Второй закон термодинамики неверен!
Профессор ставил соответствующие опыты в лаборатории своего института и дома отдавал им всё свободное время, пытаясь воплотить свою мечту в реальное устройство. У него не получился перпетуум-мобиле. Результат всегда был отрицательным. Но всегда оставалась надежда на то, что в следующий раз… если принять ещё какие-то меры… Ведь очень убедительными кажутся рассуждения, приведённые выше.
Обычная надежда творцов вечных не узнал — смерть прервала его настойчивые поиски.
Однако и эта иллюзия, и это заблуждение не прошли бесполезно. Конечно, профессор потерял много времени и сил, отнял время у других учёных, стремившихся понять корни его заблуждения. Выявить конкретный «механизм», воплощающий в этом случае действие Второго закона термодинамики, было нелегко. Но с этой задачей справился один из друзей неудачника, тоже известный радиофизик, член-корреспондент Академии наук СССР, осветив ещё одну особенность тепла.
Он показал и подтвердил это точным расчётом, что ошибка и ложная надежда в этом случае возникли из-за того, что при рассуждениях учитывались лишь тепловые движения электронов в проводнике. Что происходит в самом детекторе, не принималось в расчёт. Правильный результат может быть получен лишь из правильных предпосылок, из достаточно полного учёта всех существенных деталей процесса. А точный анализ показал, что без разности температур в замкнутом проводнике, содержащем детектор, тепловые движения электронов не вызывают постоянного электрического тока.
Вот если проводник и детектор будут иметь разную температуру, только тогда в этом своеобразном «электрическом водопаде» польётся «вода» — электрический ток. Электрическая энергия возникнет за счёт тепловой энергии — в процессе выравнивания температур горячей и холодной частей системы. И тепловая энергия, и, следовательно, электрическая иссякнут, как только исчезнет разность температур, то есть когда горячая часть системы остынет, а холодная нагреется, когда и проводник, и детектор вернутся к общему тепловому состоянию. Конечно, разность температур между ними легко создать и поддерживать при помощи внешнего источника тепла. Но тогда мы будем иметь дело с одной из известных машин, с теплоэлектрическим генератором или термоэлементом, полностью подчиняющуюся обоим началам термодинамики. Если поддерживать… внешний источник тепла… Эти оговорки нам напоминают, что и тут не идёт речь и не может идти о даровой энергии. За неё надо платить.
Профессор в своем увлечении погоней за даровой энергией не захотел или не сумел в достаточной мере проанализировать систему, с которой работал. Впрочем, анализ оказался весьма и весьма сложным. Только после того, как эта трудная работа выполнена и всё прояснилось, можно изложить её результаты просто и наглядно.
От НАУКИ К ЧУДУ
Вот ещё один случай увлечения вечным двигателем второго рода, возникший в середине шестидесятых годов ХХ века.
Корни этого заблуждения надо искать в такой обидной ситуации, как безвозвратные потери тепла в мировом пространстве: как ни топи помещение, а тепло уходит через окна, стены, пол, потолок! Не обидно ли топить улицу? И нельзя ли как-нибудь забирать обратно у зимней стужи награбленное ею добро? Чепуха? Пока ещё нет. Фактически нечто подобное осуществляет наш комнатный холодильник. Отбирая тепло от морозильной камеры с продуктами, он передаёт это тепло воздуху комнаты, в которой стоит. Нарушает ли он при этом Второй закон термодинамики? Нет. Переход тепла от холодного к тёплому идёт с затратой электроэнергии — холодильник питается от электросети.
Читатель, наверное, уже подумал: нельзя ли вынести морозильную камеру наружу, за стену дома, а теплообменник, обычно расположенный на задней стороне холодильника и передающий тепло в комнату, оставить внутри комнаты? И, отбирая тепловую энергию не от продуктов, а от окружающего воздуха, перекачивать её в комнату?
Многие, возможно, помнят газетную шумиху по поводу работ одной научно-исследовательской лаборатории. Речь шла о чудо-приборе, позволяющем отапливать дома за счёт тепла, отобранного у зимнего воздуха, реальном и полезном приборе, доказавшем свою эффективность. Сенсация вызвала всеобщий интерес, порождая надежды на получение неограниченных количеств бесплатной энергии. Многие решили, что наконец найдена возможность создания вечного двигателя.
Прежде чем вынести суждение, прежде чем отмахнуться от этого нового перпетуум-мобиле, попробуем найти то звено в рассуждениях, которое сбило с пути учёных. Проведём три мысленных эксперимента.
Предварительно включим в небольшой комнате электрическую плитку мощностью в один киловатт. Элементарный расчёт подскажет нам, что плитка, превращая электрическую энергию в тепловую, будет отдавать в комнату по двести сорок калорий каждую секунду.
Предположим теперь, что скорость повышения температуры комнаты будет при этом равна одному градусу в секунду. Конечно, такой быстрый подъём температуры не может длиться долго из-за всё возрастающей утечки тепла. Но для простоты ограничимся лишь начальным периодом.
Приступим теперь к нашим экспериментам.
Опыт первый.
Внесём в комнату кондиционер мощностью в один киловатт и поставим на столе. (Кондиционер подобен холодильнику, только он в жаркую погоду откачивает тепло от охлаждаемого помещения в более тёплое окружающее пространство, чтобы в комнате стало прохладнее, чем на улице. Кондиционер более удобен для нашего опыта, чем холодильник, потому, что он связан с внешним пространством своими обеими частями — и теплой и холодной.)
Включим его в электросеть и понаблюдаем за тем, как он работает. Мы убедимся в том, что с одной стороны из кондиционера выходит охлаждённый воздух, а с другой стороны — нагретый. Посмотрев на термометр, увидим, что при включённом кондиционере температура в комнате поднимается на градус в секунду (как в случае с электроплиткой). Повышения температуры следовало ожидать, так как вся энергия, затраченная двигателем кондиционера, в конце концов превращается в тепло и рассеивается в комнате.
Опыт второй.
Используем кондиционер по его прямому назначению. Установим его в предназначенный для него проём окна так, чтобы холодный воздух шёл в комнату, а нагретый наружу. Легко предвидеть, что температура в комнате будет понижаться.
Так и должно быть. Ведь двигатель и теплообменник кондиционера находятся за окном и отдают всё выделяющееся в них тепло внешнему воздуху, в то время как холодильный элемент находится в комнате и охлаждает её, отнимая тепловую энергию у воздуха, находящегося в комнате. Мы видим, что кондиционер перекачивает тепловую энергию из комнаты на улицу, охлаждая комнату до температуры более низкой, чем внешняя температура. Для передачи тепла от охлаждённого воздуха комнаты к жаркому летнему воздуху улицы приходится расходовать энергию в полном соответствии с законами термодинамики.
Её формулы дают нам возможность рассчитать этот процесс.
Если тепловая эффективность кондиционера составляет пятьдесят процентов, то температура в
