Предчувствия и свершения. Книга 1. Великие ошибки

Если бы речь шла только об этом, то следовало бы говорить об остроумном изобретении, дающем экономию топлива, но не противоречащем законам природы. Потому что эти законы отнюдь не запрещают экономить топливо или электрическую энергию. И это реально. Но от чудесного изобретения один шаг до «чуда», позволяющего безгранично черпать даровую энергию. Дальше мечты приобретают прожектёрское направление.

Итак, говорят нам, мы научились на каждый затраченный киловатт электроэнергии получать не 240, а 360 калорий тепла. Выигрыш — полтора к одному. Теперь нужно реализовать этот выигрыш! Сделаем следующий шаг. Превратим даровое тепло в электроэнергию. Что для этого нужно сделать? Для этого достаточно применить тепловую машину, которая будет ежесекундно преобразовывать 360 калорий тепловой энергии, выходящей из нашего кондиционера, в электроэнергию. Тогда, исходя из полученного выигрыша, затрачивая ежесекундно один киловатт, мы будем получать в полтора раза больше!

Итак, мы богачи. Теперь мы можем позволить себе один киловатт ежесекундно расходовать на поддержание работы кондиционера, а лишнюю половину киловатта можно использовать на другие нужды.

Замечательно, рассуждали горячие головы: комбинация кондиционера и тепловой машины не только может поддерживать свою работу, но даст совершенно даровую энергию! Вот он — вечный двигатель…

Теперь дело инженеров. Пусть они создадут огромный кондиционер мощностью в миллион киловатт и тепловую машину в полтора миллиона киловатт, соединят их между собой — и все разговоры об энергетическом кризисе канут в вечность.

Так или примерно так рассуждали энтузиасты, возбуждённые сенсационным и некритическим репортажем.

Но история — разборчивая красавица. Не легко добиться её благосклонности. В её музее два ряда полок. В первом хранятся каменный топор, прялка и другие, сыгравшие свою роль, но устаревшие орудия и машины. Проекты вечного двигателя лежат в другом ряду. Из второго ряда мы извлекли этот случай.

Где же просчёт? — спросит читатель. Всё так логично, достоверно, заманчиво! В чём же порок идеи?

Пока мы с цифрами в руках обосновывали возможность экономичного обогрева жилищ с помощью перекачивания тепла с холодной улицы в комнату, в этом не было порока или противоречия с законами природы. Противоречие возникло дальше. Оно пришло с попытками утилизировать это тепло. Пытаясь реализовать прибыль тепловой энергии, мы тотчас её потеряем.

Вспомним Сади Карно с его беспощадным выводом о невозможности полного преобразования тепла в другие виды энергии. Ещё раз сравним разные возможности, связанные с переходами одного вида энергии в другой. Кинетическая энергия летящей пули полностью обращается в другой вид энергии. Энергию пружины можно до конца затратить на поднятие груза. Каждая из этих форм энергий может быть утилизирована полностью.

Полностью, конечно, только в идеальном случае — при отсутствии трения. В действительности трение, электрическое сопротивление проводов или другие подобные процессы приведут к потере части энергии, к превращению её в тепло. Поэтому рано или поздно прекращаются колебания маятников, замолкают струны гитары и рояля. Но всегда эти потери можно уменьшить и преобразовать один вид энергии в другой почти полностью. Это справедливо для всех форм энергии. Только не для тепловой. На какие бы ухищрения ни пошли конструкторы тепловых машин, они всё равно не смогли бы полностью обратить тепло в работу. Лишь определённая доля тепла может быть превращена в механическую, электрическую или другой вид энергии. И с этим невозможно не считаться. И потери эти можно точно узнать заранее: мы уже знаем формулу, носящую имя Карно и написанную Клаузиусом. Она определяет коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины или, другими словами, предельный коэффициент лучшей реальной тепловой машины.

Пренебрежение формулой Карно приводит к печальным заблуждениям, к «сенсациям» и недоразумениям.

Порок системы, предназначенной для превращения дарового тепла в электроэнергию, состоит именно в том, что партнёром кондиционера должна быть тепловая машина. Экономия топлива при помощи обращённого кондиционера не сможет скомпенсировать потери энергии в лучших тепловых машинах. Работая в паре, они всегда будут работать в убыток.