Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

В физической химии часто рассматриваются процессы, связанные с дроблением вещества в тонкий порошок (в пыль) или с возникно­вением из пара новой фазы тумана или дыма. При таких процессах возникает огромная но­вая поверхность множества мельчайших ча­стиц, и на ее образование должна быть затра­чена немалая работа. Эту работу нельзя не учитывать. Она равна произведению поверх­ностного натяжения (а) на площадь новой поверхности (S):

Такая работа затрачивается и при выдувании мыльного пузыря.

Теплотехника при подсчете работы любых тепловых машин пользуется величиной работы расширяющегося газа, например водяного пара в цилиндре паровоза или в турбине. Этот очень важный вид работы измеряется произве­дением давления газа на изменение его объема:

Электрохимия, например, знает другой вид работы. Электрическая работа аккумулятора или гальванического элемента равна произве­дению электродвижущей силы (Е) на изменение заряда (q):

Полезно заметить и запомнить, что все выражения для различного вида работы очень сходны между собой. Любая работа обязатель­но измеряется произведением двух сомножи­телей: некоторой обобщенной силы / (это мо­жет быть сила всемирного тяготения, сила магнитного или электрического поля, давле­ние, поверхностное натяжение, любые меха­нические силы и т. д.) и величины а — изме­нения соответствующего параметра системы (пройденный путь, электрические заряды, вели­чина поверхности, объем и т. д.):

А=?fda.

В задачи термодинамики не входит изу­чать различие между разными видами работы. Об этом должны позаботиться другие науки. Различных работ может быть очень много. Теплота только одна.

Теплота и работа

Нам нужно, чтобы машины для нас пахали землю, собирали урожай, мололи зерно, чтобы нас возили поезда и автомобили, чтобы по воз­духу мчались самолеты, чтобы межпланетные корабли взлетали в космос, а подводные лодки изучали глубины океанов. Нам нужно, чтобы машины вгрызались в землю и добывали руду и уголь. Нам нужно, чтобы тысячи могучих, верных и послушных слуг работали для нас.

К одним из них мы должны подводить про­вода и направлять в их моторы электрический ток, полученный либо на тепловой электростан­ции, где за счет теплоты, выделяющейся при сгорании угля, рождается электроэнергия, ли­бо на гидростанциях, где в турбинах энергия падающей воды, приобретенная ею только от теплоты солнечных лучей, превращается в энергию электрического тока. Другие машины нуждаются в топливе и работают за счет теп­лоты сгорания бензина, нефти, угля.

В реакторах атомных электростанций, атом­ного ледокола, атомных подводных кораблей выделяется при ядерном распаде огромное ко­личество теплоты, за счет которой и работают их турбины и двигатели. Энергию атома мы пока умеем получать только в виде теплоты.

Нам нужна работа, а получить ее мы можем только в конечном итоге за счет теплоты; в этом можно убедиться, проследив за цепью (иногда очень длинной) взаимных превращений энергии.

В системе (атомном реакторе, в топке и кот­ле паровой машины, в цилиндре автомобиль­ного двигателя) теплоты нет, точно так же в ней нет и работы. Движение не было тепло­той, пока оно содержалось в горячем теле, движение не стало теплотой, когда оно вошло в холодное тело и нагрело его. Теплота — это не свойство системы. И о теплоте, и о работе можно говорить только в связи с процессом и во время процесса, совершаемого системой, но не в связи с ее состоянием. Теплота и работа подобны; и та и другая — это передача дви­жения из одной системы в другую. В этом их глубокое сходство.

Различие между ними велико и принци­пиально. Теплота — это передача хаотического беспорядочного движения молекул. Такая пере­дача происходит всегда только от нагретого тела к холодному. Работа — это передача упо­рядоченного направленного движения.

Как превратить в упорядоченное возможно большую часть хаотического движения, как

147