Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и Вселенной. Молекулы и энергия

Напомним, что натяжение веревки есть сила тяги на ее концах, причем на каждом из них она направлена к середине. Оказать давление с помощью веревки нельзя.

Слово «трансформировать» используется здесь в том же смысле, что и в электротехнике. Трансформатор преобразует электроэнергию (с небольшими потерями), изменяя по нашему желанию напряжение . Однако он изменяет, кроме того, и ток, так что мощность остается прежней.

Правила, предназначенные для зазубривания, опасны и создают у мыслящих людей неправильное представление о науке. Они предназначены для бездумных ответов на экзаменах и справочников, которыми пользуются посредственные специалисты. (Посредственные специалисты — это те, кто слепо верит формулам, полагая, например, что формула для распределения напряжений в деревянном брусе применима к любой конкретной балке. Впрочем, такой инженер может оказаться даже полезным и хорошим работником, но при условии, что сам сознает свою ограниченность. Первоклассный специалист стремится узнать, что происходит на самом деле и почему. Он интересуется и тем, откуда взялась данная формула. Это ученый в душе, но с практическим складом ума. Такие люди редки и обычно работают очень успешно.

Гл. 7 (« Сила и движение ») входит в т. 1 настоящего издания.

От греческого слова, означающего «движение»; аналогичное происхождение и у слова «кино».

Мотор и генератор почти в состоянии поддерживать движение друг друга, если от них не требовать отдачи «вовне» (вечное движение). Мотор с помощью ремня крутит генератор, а тот снабжает током мотор с небольшой добавкой от батарей для компенсации потерь на трение и нагревание проводов. Такое устройство используется как экономичная схема при испытании машин.

« Нельзя получить нечто из ничего ». Это утверждение — не очень остроумная попытка оправдать нашу веру. Практически из ничего можно получить очень многое, если речь идет о счастье, безрассудстве — о чем угодно, за исключением некоторых точно определенных величин, наподобие импульса и энергии. На деле физики очень много занимались (и продолжают заниматься) выделением и определением тех величин, которые нельзя получить «из ничего». Так что утверждение «нельзя получить нечто из ничего» применимо к энергии, но не доказывает невозможности вечного двигателя. В науке следует избегать ссылки на это в сущности бессодержательное утверждение .

Потенциальной называлась энергия, которая способна превращаться в движение, но остается скрытой. Кинетическая же энергия, очевидно, та, что «несется» вместе с движущимся телом.

Энергия газа — это энергия молекулярного движения, и мы называем ее тепловой. Можно сказать, что «теплота есть движение молекул», но избегайте утверждать, что «теплота происходит из-за соударения молекул». Это совершенна неверно. При столкновении одна молекула может передать некоторую энергию другой. Но соударение молекул не может создать тепла и уж, конечно, не является теплом. Если бы движущиеся молекулы газа внезапно «съежились», столкновений стало бы меньше и при той же скорости молекул газ сохранил бы свою тепловую энергию. Ошибка, по-видимому, возникает из-за представления о молекулах как о шероховатых шариках, которые при столкновении трутся друг о друга. А они при соударении просто сближаются, отталкиваются и разлетаются в разные стороны. Молекулы вовсе не похожи на шероховатые шарики . Шероховатость — это беспорядочные скопления молекул, на поверхности тела. Реальное трение — просто сцепление молекул друг с другом. И хотя оно может превратить кинетическую энергию движущегося тела в тепловое движение отдельных молекул, оно не может создать какого-то нового вида энергии.

Если молекулы раза ударяются о движущийся поршень, они отскакивают от него с другой скоростью — с большей, если поршень приближается к ним. При соударении с поршнем «теплота» все же увеличивается, но это происходит за счет энергии поршня, а вовсе не за счет таинственного акта, называемого соударением.

Гл. 1 (« Земное тяготение ») входит в т. 1 настоящего издания.

В этой книге мы всюду будем пользоваться большой Калорией ( Кал ), или килокалорией ( ккал ), которая равна теплоте, необходимой для нагревания 1 кг воды на 1 °C. Она в 1000 раз больше малой калории ( кал ), которая также иногда употребляется. Избегайте этой ошибки в 1000 раз!

Большая часть этого параграфа взята из прекрасной главы, посвященной биохимии в книге W. Dampier , Matter and Change, Cambridge, 1924.

При всем своем волновом поведении они переносят энергию в виде компактных квантов, «частиц энергии» [см. гл. 44 (« Современная физика »), входит в т. 3 настоящего издания].

Гл. 33 (« Электростатика ») и гл. 37 (« Магнитные силы ») входят в т. 3 настоящего издания.

Мы называем эту энергию ядерной , так как она, очевидно, локализована в сердцевине атома, в ядре. Однако бытует и старое название «атомная энергия»; существует, например, Комиссия по атомной энергии. С таким же правом и химическую энергию (которая высвобождается при изменениях внешней оболочки атома — его электронов) можно называть атомной . Двояким образом можно использовать и термин «молекулярная» энергия — для обозначения энергии молекулярного движения (теплоты) и для скрытой энергии плавления и испарения.

Пожалуй, не совсем уместно проводить параллель между ядерными изменениями, которые высвобождают «ядерную» энергию, и химическими изменениями, высвобождающими «молекулярную» энергию. Обычные виды топлива и взрывчатые вещества, в которых происходят химические превращения, дают по сравнению с ядерным делением и синтезом ядер гораздо меньшее выделение энергии. Существенно отличен и механизм этого процесса. Однако иллюстрировать разницу между делением и синтезом можно, назвав взрыв тринитротолуола случаем химического деления , а взрыв смеси кислорода с водородом с образованием воды — химическим синтезом .

Эти реакции синтеза, протекающие в условиях очень высоких температур (миллионы градусов), обычно называют термоядерными . — Прим. ред .

Среди экспертов существует расхождение в подсчете мировых расходов энергии частично из-за отсутствия значительного количества информации, о которой приходится только догадываться, а частично из-за различных методов учета. Например, нужно ли учитывать в качестве топлива продукты животноводства или это двойной учет корма? Приведенные здесь соображения взяты из брошюр, изданных ЮНЕСКО, — «Энергия на службе человека» № 1 А. Эгертона и № 6 Ф. Симона (UNESCO, Pans, NS 74 и 79, 1951). Данные относится к 1937 г. С тех пор ежегодное мировое потребление нефти, газа, энергии воды более чем удвоилось.