5. Ограничения на превращение тепла в иные формы энергии накладывает второй закон термодинамики .

6. Вывод о качественной потере, т.е. деградации, рассеянии, диссипации энергии не просто следует из второго закона термодинамики, для многих авторов второй закон термодинамики — это закон деградации (рассеяния, рассеивания, диссипации) энергии.

Таким образом, можно утверждать, что в термодинамике, этой науке "о закономерностях превращения энергии"1, на протяжении полутора веков господствуют воззрения, противоречащие идеям Энгельса о превращении форм движения, господствуют воззрения, на основе которых Энгельс делал заключение о грядущей тепловой смерти Вселенной.

На основе этих представлений существует утверждение, что во Вселенной происходит увеличение доли тепла за счет других видов энергии, что со временем вся энергия превратится в тепловую, а Вселенную постигнет тепловая смерть2 .

Для анализа процессов преобразования энергии в энергетических установках применяются величины эксергии (максимальной полезной работы, работоспособности) и анергии3.

"Всякий энергетический ресурс окажется состоящим из двух слагаемых: первое, названное эксергией, даст предельную работу, какую можно произвести в идеальном случае, второе определит оставшуюся принципиально не превращенной в работу часть энергетического ресурса. Для этого второго слагаемого предложен термин анергия"4.

Соответственно, подвергая сомнению положение о деградации энергии и "второсортности" теплоты как формы движения, нельзя не обойтись без критического рассмотрения "мер рассеяния" энергии и критериев ее "работоспособности".

4. Физики против "деградации" энергии

Положение о рассеянии (обесценении) энергии на протяжении многих лет критиковалось Максом Планком, который был не только одним из основателей квантовой физики, но и внес заметный вклад в развитие классической термодинамики.

В одной из статей Макс Планк писал:

"Но что я категорически отрицаю и против чего я всегда боролся, это положение, сформулированное г-ном Хевисайдом по поводу универсального рассеяния энергии. Если верно, что энергия идеального газа зависит только от температуры, но не от объема, тогда энергия смеси газов по окончании процесса их взаимной диффузии должна остаться в точности такой, какой она была до начала диффузии. Где же здесь рассеяние энергии? Этот пример, во всяком случае, требует пояснения.

Я прекрасно понимаю, что в целях сохранения положения о рассеянии энергии можно ввести понятие "доступной" или "свободной" энергии, как это было сделано лордом Рэлеем и Гельмгольцем. Но действительно ли закон "потери доступности энергии" является универсально верным законом? Ни в коем случае, ибо он справедлив только для изотермических процессов (т.е. процессов, протекающих при постоянной температуре). Когда изменяется температура, свободная энергия может увеличиваться в такой же мере, как и уменьшаться, при условии, разумеется, что мы придерживаемся одного и того же определения свободной энергии, а не вводим для каждого специального рода процессов новое определение, как это иногда фактически делалось".

Многими исследователями утверждается, что в природе процесс превращения всех видов энергии в теплоту преобладает над обратным, то К.А. Путилов писал:

"…Как известно, процесс превращения тепла в работу и в природе, и в технике происходит весьма часто. Было бы ошибочным считать, что он имеет меньшую распространенность, чем процесс превращения работы в тепло. Напротив, превращение тепла в работу в природе встречается столь же часто, как и переход работы в теплоту. На поверхности земного шара ветры, дожди, реки, водопады производят непрестанно работу за счет теплоты, которую доставляет Солнце.

Поэтому нельзя рассматривать процессы перехода работы в теплоту, как правило, а процессы превращения тепла в работу как исключение. Выражаясь фигурально, природа имеет одинаковую склонность, как к тем, так и к другим процессам".

В монографии "Термодинамическая пара"2 А. И. Вейник писал:

"Парадокс тепловой смерти мира, или деградации Вселенной, заключается в том, что, по Клаузиусу3, в природе возможны процессы только одного направления — с выделением теплоты трения, возрастанием энтропии, установлением равновесия. В результате все элаты (элементарные формы движения (виды энергии)) рано или поздно превратятся в термическую и в ней найдут свою смерть, т.е. наступит всеобщее равновесие, абсолютный покой. Но, согласно общей теории, в природе не менее распространены процессы прямо противоположного направления — с уничтожением теплоты трения, т.е. с нарушением равновесия. Поэтому тепловой смерти мира быть не может". Разумеется, трудно поверить в то, что "фактически человек сталкивается с поглощением теплоты диссипации (законом экранирования) на каждом шагу", однако при рассмотрении вопроса о судьбах Вселенной нужно принимать во внимание не только повседневный опыт.

В последнее время опубликованы ряд работ, где не только отрицаются ограничения на преобразования энергии, вытекающие из второго закона термодинамики, но и делаются намного более сильные выводы, а именно о возможности преобразования в электрическую и механическую энергию теплоты, рассеянной в окружающей среде, т. е. о возможности создания устройств (машин), в которых осуществляется процесс, обратный "рассеянию" энергии, процесс, названный П. К. Ощепковым6 процессом концентрации энергии, соответственно, о возможности создания так называемых вечных двигателей второго рода. Эти работы имели отрицательный отзыв со стороны специалистов в области энергетики. Таким образом, выступая против деградации энергии, исследователь должен рассмотреть и споры о возможности создания вечных двигателей второго рода, коль скоро в них затрагивается вопрос о существовании ограничений на превращение теплоты в другие формы движения.

По вопросам деградации (рассеяния) энергии, "второсортности" теплоты как формы энергии, возможности обращения процесса рассеяния энергии имеются ряд противоречий. Чтобы их разрешить, необходимо обратиться к анализу фактов, начиная с публикаций о вечных двигателях второго рода.

С тех пор, как был сформулирован второй закон термодинамики, физики и инженеры много сил и времени уделили изучению преобразований и преобразователей теплоты. Можно предположить, что все факты, касающиеся превращений теплоты в технических устройствах стали известны. Специалисты в области энергетики утверждают, что теплота (тепловая энергия) есть энергия второго сорта, что она не может полностью превращаться в другие формы энергии, то вряд ли такой вывод можно опровергнуть на основании каких-то новых фактов, полученных в каких-то экзотических устройствах, вроде вечных двигателей второго рода.

По их мнению, "неполноценность" тепловой энергии, невозможность ее полного превращения в другие виды энергии есть существенное свойство теплоты.