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.

вать их он не может, вода в котле остается только водой, хотя и превращается в пар.

Химика не интересует скрытая в атомах ядерная энергия. Ее запасы в исходных веще­ствах и продуктах реакции одни и те же. Ато­мы до химической реакции ж после нее оста­ются в колбах химика или в его заводских аппаратах теми же самыми атомами. И хими­кам, и физикам, и инженерам и в голову не при­дет обращать внимание на движение их реторт, атомных реакторов, тепловых машин вместе с Землей в космосе. Ведь все эти аппараты не­подвижны относительно земной поверхности. Но астрофизик, изучающий тайны рождения звезд, уже не может пренебрегать энергией движения исследуемых им тел в космосе.

В составе космических лучей обнаружены частицы, обладающие чудовищной кинетиче­ской энергией движения, в миллиарды и бо­лее раз превышающей их энергию «покоя».

Несомненно, наука проникнет еще дальше и в глубь атома. Будут открыты новые, еще неизвестные структурные элементы ядерных частиц. Их энергия связи, конечно, будет пре­вышать энергию связи атома. Этот процесс расширения нашего познания никогда не за­вершится — вещество неисчерпаемо...

Чему же равна энергия тела? Так по­ставленный вопрос смысла не имеет и термо­динамику не интересует.

Термодинамический цикл

Попробуйте представить себе какую угодно термодинамическую систему. Вообразите себе хотя бы один грамм-моль газа, или десять грамм-молей воды (почти один стакан), или что ему угодно. Чтобы перевести любую систему из одного состояния в другое, с ней нужно

Рис. 9. Термодинамический цикл может быть каким угодно. Система может любым путем перейти от начального состоя­ния (о) в любое другое (в) и любым другим путем вернуться точно в исходное состояние. При этом система совершит работу, которая равна площади цикла на графике зависимости между давлением и объемом. Если такой же цикл провести в обратном направлении, то эта площадь будет равна работе, которую придется затратить.

Рис. 10. Термодинамические циклы совершаются вокруг нас повседневно. Простой цикл, изображенный на этом рисун­ке, может соответствовать многим различным процессам, про­текающим в природе, в лаборатории ученого, на химичес­ком заводе. Например, этот чертеж соответствует и такому циклу изменения состояния воды в природе: состояние 1 — вода в луже нагрета солнцем, упругость ее пара высока; она начинает постепенно испаряться; объем сильно увеличи­вается; состояние 2 — вся вода превратилась в пар; теп­лый легкий пар постепенно поднимается вверх; температу­ра падает; объем пара уменьшается; состояние 3— охлаж­денный пар высоко над землей; начинается конденсация; появилось облако; пошел дождь; состояние 4 — весь пар превратился в холодные капли дождя; они падают на зем­лю, где их нагревает солнце; вода возвращается в исходное состояние 1. Цикл завершен и может начаться снова.

На рисунке нет ни лужи, ни облаков, ни солнца. Они для термодинамики не важны сами по себе. Термодинамика в каждом процессе выделяет самое главное, что его опреде­ляет. Поэтому закономерность, полученная термодинамикой при исследовании одного явления, может объяснить очень много других, даже как будто бы совершенно различных процессов.

что-то сделать: либо совершить над ней работу, либо, наоборот, предоставить системе произвести работу и при этом либо нагреть систему — передать тепло, либо охладить ее — тепло отнять. Если, нагревая стакан воды, превратить ее в пар, придется не только затра­тить немало тепла, но и произвести немалую работу. Работу образовавшегося и расширяю­щегося пара подсчитать нетрудно: он припод­нимает весь слой атмосферного воздуха вплоть до границ стратосферы.

Теперь представьте себе, что вы проделали с вашей системой тысячи самых разнообразных операций: вы могли ее охлаждать, нагревать, сжимать, расширять, электризовывать, намаг­ничивать... и можете с ней делать все, что вам угодно. Пусть в ней при этом протекают какие угодно превращения и какие угодно химиче­ские реакции, но только при одном условии: пусть после всего этого система вернется точ­но в свое исходное, первоначальное состоя­ние. Термодинамический процесс, каким бы он сложным ни был, из скольких бы промежу­точных стадий ни состоял, в результате ко­торого система возвращается в свое исход­ное состояние, называется термодина­мическим циклом. Это одно из самых важных понятий термодинамики.

В результате проведенного термодинамиче­ского цикла в системе ничего не изменилось:

149