3. Второй закон термодинамики – "закон деградации энергии"

Имеется множество работ, авторы которых без тени сомнения говорят о качественной потере энергии и о связи этого утверждения со вторым законом термодинамики.

Л. Больцман (1886 г.): "Энергия может принимать три формы — форму видимого движения тел, теплоты, т.е. движения мельчайших частиц, наконец, работы, т.е. взаимного отдаления притягивающих друг друга тел или сближения тел оттталкивающихся . Теплоту, видимую живую силу и работу можно было бы по желанию получать друг из друга и переводить из одной формы в другую, причем количество всегда было бы сохранено.

Наряду с этим общим принципом механическая теория тепла поставила второй, малоутешительным образом ограничивающий первый, — так называемый второй закон механической теории тепла. Это положение формулируется следующим образом: работа и видимая живая сила могут безусловно переходить одна в другую и без всяких ограничений превращаться в теплоту; наоборот, обратное превращение теплоты в работу или видимую живую силу или совсем невозможно, или возможно только отчасти . Энергия в форме тепла часто обозначается как рассеянная или деградированная энергия. Таким образом, второй закон констатирует непрерывный рост деградации энергии, пока, наконец не прекратятся все видимые движения во Вселенной"1 .

О. Д. Хвольсон (1923 г.): "Тепловая энергия есть энергия движения неправильного, беспорядочного; это движение представляет крайнюю противоположность движению данного тела (системы молекул), как целого, при котором скорости всех частиц тесно связаны между собою…

Тепловое движение частиц есть движение наиболее вероятное. Всякое нетепловое движение материи должно иметь стремление к переходу в движение тепловое. Такой переход вызывается малейшими причинами, расстраивающими нетепловое, т. е. более или менее упорядоченное движение. Иначе: Heтепловая энергия движения материи имеет стремление перейти в энергию тепловую. Такой переход мы наблюдаем при всяком ударе, при трении и т. д. Энергия тепловая лишь при исключительных условиях, так сказать, искусственно, может быть преобразована в нетепловую энергию движения материи"2.

Н.В. Кашин (1925 г.): "Условием возможности всякого преобразования энергии является качественное ухудшение (деградация) части энергии, которое понимаем, как понижение способности этой части энергии к дальнейшим превращениям"3.

Б.М. Гессен (1928 г.): "…В фундаменте современного естествознания лежит не только закон сохранения энергии, но и закон рассеяния энергии"4.

И.А. Каблуков (1934 г.): "Все виды энергии могут совершенно свободно и сполна превращаться в тепловую, последняя же только в известных случаях может целиком переходить в химическую, при переходе же ее в механическую или электрическую энергию часть ее остается в виде тепла, падая только с более высокой температуры на более низкую. Вследствие этого происходит непрерывное увеличение теплового движения за счет других форм энергии и постепенный переход теплоты от тел высокой температуры к телам более низкой температуры"1 .

К.А. Путилов (1939 г.): "В качестве первого и второго начал термодинамики приняты два главенствующих закона физики, смыкающие физику с общими вопросами философии — закон сохранения энергии и закон деградации энергии"2.

П. Лаберенн (1953 г.): "…Теплота должна рассматриваться как низшая или деградированная форма энергии; она не может целиком превращаться в механическую работу"3.

Г.Н. Алексеев (1966 г.): "Таким образом, качество энергии характеризуется степенью упорядоченности и степенью концентрации ее. Чем более упорядочена и чем более концентрирована энергия, тем, естественно, выше возможность ее применения, ибо перейти от упорядоченности к беспорядку и от высокой концентрации к низкой ничего не стоит, обратный же переход может быть осуществлен только при затрате энергии.

Однако все виды энергии постепенно деградируют — их упорядоченность и особенно концентрация уменьшается и постепенно сходит на нет.

Деградация всех видов энергии происходит одним, единственным путем — превращением их в тепловую хаотическую и рассеяния последней (т.е. уменьшением концентрации до концентрации тепла в окружающей среде на Земле — воде океанов, морей и в атмосфере"4.

Д.П. Гохштейн (1963 г.): "Энергия бывает разной ценности. Два количества энергии могут быть равны между собой по количеству калорий, но разными по пригодности к преобразованию в другие виды"5.

"Деградация энергии сопровождает любой реальный процесс"6

"Позволяя нам использовать тепло для получения работы, природа как бы налагает на нас "налог" в виде отдачи обесцененной энергии окружающей среде . Между ростом количества обесцененной энергии и энтропией системы имеется четко установленная прямая связь. Если выбрать изолированную от других систему, то легко представить, что протекание необратимых (т.е. реальных) процессов в ней будет вызывать рост ее энтропии, который прекратится тогда, когда исчезнет всякая возможность использования энергии и последняя станет полностью обесцененной, т.е. непревратимой в другие виды. При этом энтропия достигнет своего максимума, а систему постигнет "тепловая смерть". "Химическая, механическая и электрическая энергия могут целиком переходить в другие виды энергии (в том числе и в тепло); тепло же не в состоянии полностью перейти в другие виды энергии. А тепло, попавшее в окружающую среду, не может даже частично перейти в другие виды энергии". "Невозможность полного перехода тепла в другие виды энергии и составляет ту специфичность тепла, которая ему присуща".

П. Шамбадаль (1967 г.) "Работа может быть преобразована в тепло без остатка , тогда как обратное превращение может быть только частичным.

…Работа представляет собой как бы более "благородную форму энергии, чем тепло".

И. Пригожин, И. Стенгерс (1984 г.): "Тепло и механическая энергия эквивалентны с точки зрения сохранения энергии , но отнюдь не второго начала… Коротко говоря, механическая энергия более "высокого сорта" (более когерентна), чем тепло и всегда может быть превращена в тепло. Обратное неверно".

Эти и другие высказывания такого рода можно резюмировать следующим образом.

1. Закон превращения форм движения не является абсолютным: условия и направление превращений энергии устанавливаются вторым законом термодинамики.

2. Формы движения (виды энергии) различаются по своей способности к превращению в другие формы, причем тепловая энергия — это энергия низшего (второго) сорта, малоэффективная, неполноценная, деградированная форма энергии; она не способна полностью превращаться в другие формы энергии.

3. Деградация (рассеяние, диссипация) энергии происходит во всех реальных (природных) процессах и означает превращение части энергии в тепловую.

4. В некоторых условиях энергия полностью теряет способность к дальнейшим превращениям. "Энергия может быть и неработоспособной", "покоющейся", а теплота — "совершенно неработоспособной" .