Техника - молодёжи 1964-06, страница 12

6 7 8 9 10 II

ЧИСЛО ПЕРЕХОДОВ ЭНЕРГИИ

Дело в том, что все виды энергии, кроме тепловой, могут сколь угодно долго и без всяких потерь переходить из одной формы в другую. Скажем, кинетическая энергия целиком может перейти в электрическую, электрическая — в химическую, химическая — снова в электрическую, в магнитную и т. д. В такой цепи взаимопревращения не затухают и продолжаются бесконечно. Но стоит только включить «тепловое звено», как все изменяется и движение начинает затухать, поскольку тепло — это своеобразная ловушка для других видов энергии. Все они легко, без особых ухищрений с нашей стороны нацело превращаются в тепло. Достаточно поднести спичку к струе газа, чтобы он вспыхнул, его химическая энергия начала переходить в тепло. Достаточно шаркнуть подметкой о пол — и кинетическая энергия нацело перешла в тепло. Стоит пропустить ток через спираль — и электрическая энергия нацело превратилась опять-таки в теплоту.

А вот обратный переход осуществить не так просто хотя бы потому, что для этого необходим довольно сложный тепловой двигатель или термоэлектрические элементы. Но, даже установив всюду, где другие виды энергии превращаются в тепло, идеальные тепловые двигатели, мы сможем произвести обратный переход лишь частично.

А в действительности никто не станет устанавливать такие двигатели в тех местах, где генерируется тепло. Ведь тогда пришлось бы устанавливать их в подметках наших ботинок, в лампочках, в сердечниках трансформаторов и т. д. Обычно нагретым частям машин предоставляют охлаждаться самим или даже специально охлаждают их, если слишком высокие температуры нежелательны. В этом случае затухание природных процессов делается, конечно, еще быстрее.

У читателей возник уже, наверное, вопрос: какое отношение имеют все приведенные рассуждения к энтропии?

Самое непосредственное. Подвод теплоты к телу обязательно увеличивает его энтропию. Поэтому если в замкнутой системе другие виды энергии вследствие трения переходят в теплоту, то ее энтропия растет. А поскольку мы уже знаем, что, переходя в теплоту, другие виды энергии теряют частично или целиком свою работоспособность, постольку рост энтропии в замкнутых системах приводит к затуханию всех процессов и служит грозным признаком обесценивания, деградации энергии. Второй источник возрастания энтропии — это самопроизвольный переход тепла от нагретых тел к холодным. Ведь в этом процессе нагретое тело охлаждается, не совершая никакой работы, поэтому такое охлаждение также приводит к деградации энергии.

Эти два процесса — переход других видов энергии в тепло и необратимый теплообмен — являются бичом для энер-

Два трущихся диска помещены в идеально теплоизолированную камеру. Гиря а 100 кг, падая с высоты 1 м, совершает механическую работу в 100 кгм, которая трением на дисках может быть нацело переведена в тепло. Если с помощью идеальной тепловой машины попытаться превратить это тепло в механическую работу, то, казалось бы, можно получить незатухающие колебания гири.

В действительности это не так. В зависимости от температуры, достигаемой на трущихся дисках, мы получаем после первого перехода меньше 100 кгм. После нескольких колебаний процесс затухает. Только если на дисках возникает бесконечно большая температура, колебания гири не затухают.

гетики, поскольку именно в них теряется с таким трудом добытая на станциях электроэнергия. Стремясь свести действие этих процессов к нулю, иной энергетик, быть может, нет-нет да и подумает: «Как было бы хорошо жить не в нашем мире возрастающей энтропии, а в мире, где энтропия постоянна. Построить бы этакую МАШИНУ УПРАВЛЕНИЯ ЭНТРОПИЕЙ — «МУЭ», да и посмотреть, что будет!»

„МУЭ" — ПАРАДОКС М 1

Ну что ж, посмотрим, какие перспективы сулит мир с постоянной энтропией. Прежде всего заметим, что мечтам энергетика не суждено оправдаться. Ведь принцип постоянства энтропии сразу наложил бы запрет на такой процесс, как горение топлива, то есть переход химической энергии в тепловую. Поэтому обычные тепловые установки стали бы невозможны, а запасы химической энергии топлив можно было бы реализовать лишь с помощью топливных элементов, в которых химическая энергия непосредственно и нацело превращается в электрическую.

Сопротивление проводов исчезло бы, и все проводники превратились бы в сверхпроводники. Электрические плитки были бы невозможны, как, впрочем, и печное отопление. Ведь принцип постоянства энтропии, наложив вето на необратимый теплообмен,. превратил бы стены домов и все вещества в абсолютные теплоизоляторы. Поэтому, однажды нагрев комнату с помощью, скажем, теплового насоса (установки, которая обратимо переводит механическую энергию в тепловую и обратно), мы могли бы сколь угодно долго не беспокоиться об отоплении.

Впрочем, это все мелочи по сравнению с тем, что вся наша Земля должна стать абсолютно прозрачной для инфракрасного излучения солнца и сама должна перестать излучать в мировое пространство тепловые лучи.

Но, пожалуй, самое удивительное то, что в мире с постоянной энтропией в принципе стала бы невозможной обрабатывающая промышленность. Куда сейчас уходит вся электроэнергия всех электростанций мира? Парадоксально, но факт — вся она превращается в тепло на заводах, шахтах, фабриках, то есть идет на увеличение энтропии. Но зато ценой этого перехода мы достигаем того, что штампуются детали, древесина превращается в бумагу, волокна — в ткани и т. д. А мир постоянной энтропии — это прежде всего мир без трения. Поэтому ткани, веревки, канаты сразу же расползлись бы на отдельные волокна. Металлы стали бы абсолютно упругими, и их обработка стала бы невозможной.

Все автомобили, поезда и люди, находящиеся в движении, никогда уже не смогли бы остановиться. Но катастроф с развороченными кузовами и расплющенными в лепешку моторами при этом не произошло бы. Абсолютно упругие автомобили при столкновениях отлетали бы друг от друге меняя лишь направление скорости.

Мир постоянной энтропии.

Мир уменьшающейся энтропии.

Мир нулевой энтропии.