Брайан Клегг - Вселенная внутри вас

Затем, когда достигается температура кипения, в воде появляются крупные пузыри водяного пара, причем не только в точке соприкосновения с нагревательным элементом, а по всему объему жидкости. Мы воспринимаем это как бульканье кипящей воды.

Первое и второе начала термодинамики неумолимы. В совокупности они доказывают невозможность создания вечного двигателя. Если у вас есть маленькие дети, то, пожалуй, вам уже приходило на ум, что их можно назвать вечными двигателями, но энергия человеческого организма постоянно пополняется за счет пищи. А как было бы здорово создать двигатель, который будет работать вечно! Достаточно подключить его к генератору – и у вас появляется неисчерпаемый источник электроэнергии.

Если бы вы могли отменить любой из этих законов, жизнь была бы прекрасна. Если бы не действовало первое начало, вы могли бы использовать больше энергии, чем вложили в систему. Запущенный двигатель давал бы больше энергии, чем потребляет, то есть он смог бы не только сам работать безостановочно, но еще и давать лишнюю энергию. Точно так же отмена второго начала позволила бы перемещать энергию от холодного тела к горячему. Эту энергию можно было бы использовать в своих целях.

Может сложиться впечатление, что холодильник нарушает второе начало термодинамики, поскольку он перемещает энергию изнутри (из холода) наружу (в более теплое помещение). Но сам по себе холодильник на такое не способен. Второе начало применимо только к замкнутым системам, работающим без поступления энергии извне, а ведь холодильник постоянно снабжается электроэнергией и при этом тратит больше, чем перемещает.

Люди пытаются построить вечный двигатель на протяжении как минимум последних 1300 лет. Это занятие оказалось настолько популярным, что патентные бюро прекратили рассмотрение подобных заявок, если не будет продемонстрирована действующая модель. Иногда складывается впечатление, что вы действительно видите перед собой вечный двигатель, но каждый раз неизменно оказывается, что к нему откуда-то поступает энергия.

Пожалуй, самым известным примером, якобы доказывающим возможность существования вечного двигателя, является радиометр Крукса.

В этом устройстве вертушка с несколькими лопастями установлена в стеклянной колбе. Лопасти не подключены ни к какому источнику энергии. Там нет ни моторчиков, ни солнечных батарей. И все же вертушка вращается не останавливаясь. Все это очень смахивает на вечный двигатель, но на самом деле источником движения является солнце (или любой другой источник света). Стеклянная колба предотвращает воздействие на лопасти любых внешних сил, но не может служить препятствием для солнечного света, и эта форма энергии непрерывно поступает в радиометр.

Раньше считалось, что вертушка вращается из-за давления световых лучей. Одна сторона каждой лопасти окрашена в черный цвет, а другая – в белый. Фотоны света якобы поглощаются черной стороной, но отражаются белой. Хотя фотоны не обладают массой, в них достаточно энергии, а Эйнштейн утверждает, что масса и энергия – это две разные стороны одного и того же явления. Поэтому фотоны могут создавать момент силы. В принципе можно было бы создать космический корабль с большими солнечными парусами, которые улавливали бы солнечный ветер.

К сожалению, для этого понадобились бы поистине огромные паруса. Лопасти в радиометре для этого слишком малы. На самом деле их вращает движение воздуха внутри колбы. Воздух в колбе сильно разрежен, чтобы уменьшить сопротивление, но он все же присутствует. Поскольку черная сторона лопасти поглощает фотоны, она нагревается сильнее, чем белая. Часть этого тепла передается молекулам воздуха (в соответствии со вторым началом термодинамики), те начинают двигаться быстрее и с большей силой бомбардируют черную поверхность, заставляя вертушку вращаться.

Зайдите на сайт www.universeinsideyou.com , выберите раздел Experiments и в нем тему Crookes in action . Видеоролик демонстрирует, как работает радиометр Крукса.

Можно без труда доказать, что причиной вращения является теплота, а не давление света, потому что радиометр крутится не в том направлении, в каком можно было бы ожидать. Если бы все дело было только в свете, то повышенное давление оказывалось бы как раз на белые стороны лопастей, а не на черные, и радиометр вращался бы в обратном направлении.

Идея вечного двигателя зародилась, скорее всего, в викторианскую эпоху, но в 2007 году ирландская компания «Steorn» подняла большую шумиху в прессе, заявив, что ей удалось создать подобное устройство. Было дано обещание продемонстрировать машину, производящую «неисчерпаемую чистую энергию». По заявлению компании, устройство под названием «Orbo» использовало магнитные поля для выработки энергии из ничего. После массированной рекламной кампании демонстрация машины в Лондоне была отложена «из-за технических сложностей». Было дано разъяснение, что освещение создает слишком высокую температуру, приводящую к выходу из строя подшипников. Казалось, что на устранение неисправностей уйдет от силы несколько дней, однако демонстрация «Orbo» так и не состоялась.

Предполагается, что в этом устройстве используется комбинация фиксированных и подвижных магнитов, которые перемещаются по сложной траектории в магнитном поле Земли и за счет этого вырабатывают энергию. Компания «Steorn» присоединилась к длинной череде изобретателей, чьи попытки создания вечного двигателя закончились неудачей. Под вечным двигателем следует понимать машину, работающую на подлинно возобновляемых источниках энергии. Когда мы считаем «возобновляемой» энергию ветра или солнечного света, то упускаем из виду, что она поступает к нам все-таки извне – от Солнца. Несмотря на то что эти источники будут существовать еще очень и очень долго, их нельзя назвать поистине вечными.

Второе начало термодинамики часто формулируется как возрастание энтропии. На первый взгляд энтропия представляет собой весьма расплывчатое понятие. Попросту говоря, это мера беспорядка и хаоса в системе. В вашем теле, например, энтропия намного меньше, чем просто в наборе химических веществ, из которых оно состоит, потому что организм обладает структурой. А вот в комнате подростка энтропия достаточно велика. Чем больше беспорядка, тем выше энтропия. На самом деле энтропия – это не описательное понятие, а статистическая единица измерения. Она выражается в количестве способов, с помощью которых можно организовать различные элементы системы.