«О текущем моменте» № 4(64), 2007 г.

основы для перевода всей производственно-потребительской системы на замкнутые жизненные циклы продукции и преодоления таким путём глобального экологического кризиса, придётся переосмыслить многое в исторически сложившемся естествознании. При этом специалистам-энергетикам и человечеству в целом придётся пересмотреть своё отношение к “священности” догматов С.Карно (1824 г.) и как минимум - к “священности” второго начала термодинамики.

Чтобы показать, что есть предмет для серьёзного разговора и переосмысления давно известного, мы не будем ссылаться на публикации в “жёлтой прессе” и на мнения пациентов психбольниц, а обратимся к рассмотрению достижений науки, которые признаются адекватными жизни, и к некоторым мнениям о них тех людей, чья научная состоятельность и добросовестность признаются РАН точно так же, как и в остальном мире.

Приведём основные формулировки второго начала термодинамики:

Невозможен переход теплоты от тела более холодного к телу, более нагретому, без каких-либо других изменений в системе или окружающей среде (Р.Клаузиус).

Невозможно создать периодически действующую (совершающую какой-либо термодинамический цикл) машину, вся деятельность которой сводилась бы к поднятию некоторого груза (механической работе) и соответствующему охлаждению теплового резервуара (У.Томсон, М.Планк).

Невозможно построить вечный двигатель второго рода (В.Оствальд).

В замкнутой, т.е. изолированной в тепловом или механическом отношении системе, энтропия либо остаётся неизменной (если в системе протекают обратные, равновесные процессы), либо возрастает (при неравновесных процессах) и в состоянии равновесия достигает максимума.

Это эквивалентные формулировки второго начала термодинамики, взятые из “Советского энциклопедического словаря” 1986 г. (В термодинамике энтропия определяется из следующего соотношения: dS=dQ/T, где dS - приращение энтропии; dQ - соответствующее приращение теплоты при абсолютной температуре Т, измеряемой в градусах Кельвина: 0^ОС = 273^ОК). В том же словаре читаем:

«Вечный двигатель второго рода - воображаемая тепловая машина, которая в результате совершения кругового процесса (цикла) (в пространстве параметров, описывающих её рабочее тело: - ВП СССР) полностью преобразует теплоту, получаемую от какого-либо одного “неисчерпаемого” источника (океана, атмосферы и т.п.) в работу (в частности, механическую: - ВП СССР). Действие вечного двигателя второго рода не противоречит закону сохранения и превращения энергии, но нарушает второе начало термодинамики и потому такой двигатель не осуществим».

К этому можно добавить, что теоретический КПД вечного двигателя второго рода на цикле преобразования «теплота - (механическая) работа» равен 1.

Академии наук, в том числе СССР и его республик, Госкомизобретений принципиально не рассматривали и не рассматривают работы, в которых предлагаются энергоустановки с теоретическим КПД = 1 и выше и соответствующие этому КПД циклы изменения вектора состояния рабочего тела. Эту традицию восприняла и РАН.

Академик Л.Д.Ландау, известный физик-теоретик, нобелевский лауреат (1962 г.), автор классического курса теоретической физики (совместно с Е.М.Лифшицем) по поводу второго начала термодинамики отмечал:

«В том, что изложенные простые формулировки соответствуют реальной действительности, нет никакого сомнения: они подтверждаются нашими ежедневными наблюдениями».

В той или иной формулировке этот взгляд на второе начало термодинамики господствует как автоматизм распознавания явлений и автоматизм отношения к ним в мировоззрении школьников, студентов, тягловых людей науки и техники, и научно-технической “элиты” мировых научных и околонаучных “авторитетов”.

Между тем:

· В природе нет “замкнутых систем”, о которых говорит второе начало термодинамики.

· Ни в одной из лексических формулировок утверждения, известного как «второе начало термодинамики», ничего не говорится о каких-либо силовых полях.

· Точно также какие-либо параметры силовых полей отсутствуют и в математических выражениях этого утверждения.

Поэтому ко всем формулировкам о свойствах “замкнутых систем” надо относиться, как к условностям человеческого мировосприятия, ограниченно применимым к конкретной обстановке, т.е. сообразуясь с реальными рассматриваемыми системами и их положением в окружающей среде, и соответственно - с полным набором параметров, которыми допустимо характеризовать систему и окружающую её среду при решении конкретной задачи.

В 1866 г. Дж.К.Максвелл рассматривал температурное равновесие вертикального столба газа в гравитационном поле в стационарном состоянии [69]. Дж.К.Максвелл пришёл к выводу, что для соответствия второму началу термодинамики необходимо, чтобы в стационарном состоянии в гравитационном поле температура в столбе газа не зависела от высоты, т.е. вертикальный температурный градиент (изменение температуры с высотой) любого вещества должен быть в стационарном состоянии в гравитационном поле равен нулю, иначе второе начало термодинамики будет нарушено.

С 1897 по 1914 г. К.Э.Циолковский также рассматривал газ в стационарном состоянии в гравитационном поле. При этом он теоретически показал, что гравитационное поле порождает в газовом столбе, находящемся в стационарном состоянии, вертикальный температурный градиент - различие температур на разных высотах. Этому теоретически корректно полученному результату противоречит «второе начало термодинамики».

Экспериментальные исследования атмосфер Земли и Венеры показали наличие в атмосфере каждой из планет температурного градиента по высоте, значения коего хорошо согласуются с теоретическими моделями. То есть реальные наблюдения атмосфер Земли и Венеры опровергают мнение нобелевского лауреата академика Л.Д.Ландау и ему подобные мнения о согласии второго начала термодинамики с фактологией реальных наблюдений и подтверждают теоретические выводы Д.К.Максвелла и К.Э.Циолковского. Учебники же физики на протяжении столетия дурят школьникам нескольких поколений головы, навязывая в качестве абсолютной универсальной истины «второе начало термодинамики».

То есть второе начало термодинамики - не общевселенский фундаментальный принцип, а ограниченный частный физический закон, применимый исключительно в случаях, когда в пределах локализации рассматриваемого объекта силовым воздействием общеприродных, известных и неизвестных нам полей можно пренебречь.

Кроме того, К.Э.Циолковский показал, что в гравитационном поле принципиально возможно построение монотемпературного двигателя: энергоустановки типа “вечный двигатель второго рода” с теоретическим КПД цикла преобразования «теплота - (механическая) работа» равным единице.

Более подробно смотри:

· Г.Опарин. “К.Э.Циолковский о втором начале термодинамики” в журнале “Русская мысль”, изд. “Общественная польза”, г. Реутов, 1991.

· Maxwell J. C. Philosophical Transaction of the Royal Society of London. London, Vol. 157, 1867, pp. 49 - 88.

· К.Э.Циолковский. “Продолжительность лучеиспускания Солнца”. “Научное обозрение”, № 7, 1897, стр. 46 - 61.

· К.Э.Циолковский. “Второе начало термодинамики”. Калуга, 1914.

Тем не менее, с того времени, как второе начало термодинамики впервые было сформулировано (Р.Клаузиус, 1850 г.), чуть ли не до середины ХХ века “наука” пугала обывателя “теорией” «тепловой смерти вселенной» - энтропия нарастает необратимо, температура выравнивается, всё умирает, поскольку энергии во Вселенной хоть и полнo, но она неподвижна [70].

А до авторов одного из наиболее авторитетных в СССР учебников физики (Л.Д.Ландау и Е.М.Лившица) сведения о мнении Дж.К.Максвелла и К.Э.Циолковского о втором начале термодинамике, похоже не дошли.