Кафедра Ваннаха: Тепловые машины
Ваннах Михаил
Опубликовано 13 сентября 2011 года
Мир технологий окружает нас тепловыми машинами. Кондиционеры, холодильники, двигатели внутреннего сгорания… Ну а теорию их некогда создал гениальный француз Сади Карно. Изложена она в его единственном научном труде — «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (1824 г.). Именно в нём было рассмотрено в общем виде «получение движения из тепла».
Вопрос-то был нетривиальным: закон сохранения энергии лишь предстояло открыть. Да и исходил в своих суждениях молодой сапёрный офицер (Sic! Странные у этих галлов, однако, развлечения в армейском быту имели место…) из теории флогистона, теплорода… Но тем не менее выводы им были сделаны абсолютно правильные. Анализируя идеальный круговой процесс, который известен ныне как цикл Карно, он впервые пришёл к выводу о том, что полезная работа производится только при переходе тепла от нагретого тела к более холодному. То есть в мире, где отсутствовало ещё и Первое начало термодинамики, он уже накидал абрис Второго начала.
Высказал Карно и важнейшее положение, ныне известное как теорема его имени, о том, что величина работы обусловлена разностью температур нагревателя и холодильника и не зависит от природы вещества, работающего в тепловой машине. Ну, как и бывает частенько с гениями, при жизни работы Карно оценены не были. Но об этом мы сейчас говорить не будем.
Отвлечёмся мы и от того, что поскольку Клаузиус и Томсон развивали именно идеи Карно, вводя Второе начало термодинамики, а вместе с ним и понятие энтропии, ключевое в теории информации, то Карно является одним из предвестников мира ИТ. Посмотрим лишь на тепловые машины. Которым для работы обязательно нужны и нагреватель, и холодильник, и рабочее тело.
Ну это, конечно, тепловые машины абстрактные. Умозрительные. Тепловым машинам реальным нужна ещё технология их овеществления. Создатели первых паровых машин гордились тем, что поршень и цилиндр обработаны столь тщательно, что в зазор между ними с трудом проходит истёртый фартинг. (И, кстати, сомневались, что металл когда-либо удастся обрабатывать столь тщательно, сколь столяры это делают с древесиной…)
