Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

В § 8.2 было объяснено, что механическая энергия сохраняется только при отсутствии трения и других сопротивлений* Действие сил трения ведет; к уменьшению механической энергии. Действительно, после выключения двигателя автомобиль постепенно теряет кинетическую энергию и останавливается; скатившись с горы, санки постепенно теряют скорость и т. д. Нетрудно сообразить, что бесследное исчезновение энергии в такого рода; случаях является лишь кажущимся. Подробные исследования показали, что при этом всегда происходит выделение некоторого количества теплоты, т. е. нагревание трущихся тел, а это означает увеличение их внутренней энергии. Таким образом, при трении и вообще при любом сопротивлении движению происходит превращение механической энергии во внутреннюю энергию.

Опыты Джоуля доказали, что А и Q при этом прямо пропорциональны друг другу, а если их измерять в одинаковых единицах (в джоулях), то и равны, друг другу. Следовательно, уменьшение механической энергии тел при действии сил трения в точности равно увеличению внутренней энергии всех тел, участвующих в таком процессе.

Это означает, что Сумма механической и внутренней энергии всех тел, составляющих замкнутую систему, есть величина постоянная. Иначе говоря, суммарное изменение механической и внутренней энергии всех тел замкнутой системы в любом процессе, найденное по выполненной работе и переданной теплоте, равно нулю.

Изучение явлений природы показало, что изменение энергии тела происходит только при выполнении работы и при теплообмене.

Следовательно, работа и количество теплоты — единственно возможные формы обмена энергией между телами. Таким образом, переданное телу количество теплоты Q и выполненная этим телом работа А Над другими телами однозначно определяют изменение; его внутренней энергии в любом процессе.

Немецкий врач Р. Майер в 1642 г. обратил внимание на взаимную превращаемость всех форм движения материи друг в друга и пытался распространить принцип сохранения энергии на все явления природы. Однако научно обосновал этот принцип в 1847 г. немецкий ученый Г, Гельмгольц.

Сформулируем теперь закон сохранения и превращения э н ер г и и.

Энергия замкнутой системы никогда не исчезает и не создается из ничего. При всех явлениях внутри системы она только превращается из одного вида в другой или передается от одного тела к другому, не изменяясь количественно.

Открытию этого закона способствовала идея создания вечного двигателя — «перпетуум мобиле» (в переводе с латинского — «вечное движение»). Такую машину, которая работала бы по замкнутому циклу и за один цикл отдавала бы окружающим телам больше энергии, чем получала от них, называют вечным двигателем первого рода. Подобная машина являлась бы неисчерпаемым источником энергии и могла бы работать неопределенно долгое время.

Постоянные неудачи «изобретателей» такой машины убедили ученых в том, что принцип ее действия противоречит законам природы, точнее говоря, закону сохранения энергии. Поэтому закон сохранения и превращения энергии можно выражать так: Вечный двигатель первого рода невозможен.

Закон сохранения энергии является всеобщим законом природы, на котором базируется всё современное естествознание. С его помощью проверяются: новые теории и оцениваются результаты новых экспериментов. Нарушение этого закона в каких-либо явлениях природы привело бы к полной перестройке всех естественных наук и к изменению нашего миропонимания.

29. Наука — важный феномен человеческой культуры. Важный, но далеко не единственный. За пределами науки лежат поэзия, театр, религия и многие другие феномены культуры. Математический опыт подсказывает, что дополнение науки разумно называть ненаукой. Стоит подчеркнуть, что в ненауку входят многие замечательные вещи, часть из которых уже упомянута. Есть и менее привлекательные явления. Одно из них — псевдонаука.