Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - [64]
Ученые формулируют эту идею несколько туманно: «энтропия (мера хаоса) замкнутой системы стремится к своему максимуму». Это означает только то, что Вселенная естественным путем переходит от упорядоченности к хаосу. Это относится не только к тепловой энергии. Если вы уроните бокал, то он, скорее всего, разлетится на десятки осколков. И они не соединятся вновь и не образуют целый бокал. Это и есть второй закон в действии.
Сколько тепла способен удержать дом зимой?
В теории и на практике законы термодинамики говорят нам всё, что нам нужно знать об отоплении и охлаждении. Вам приходится отапливать дом, потому что зимой на улице холоднее, чем в помещении (второй закон). Всё тепло, которое дом теряет, поступает в окружающее пространство: землю под ним и воздух вокруг него (первый закон). Чтобы поддерживать в доме постоянную температуру, вы должны обеспечивать его таким же количеством энергии (в форме электроэнергии, газа или другого топлива), какое он теряет (снова первый закон). Как бы мы ни хотели этого, наши дома сами по себе зимой теплее не станут, «засасывая» тепло снаружи (второй закон). Хотя есть, конечно, хитрости вроде тепловых насосов, о которых мы поговорим ниже.
Всё это настолько очевидно, что последствия действия этих законов мы уже не замечаем. В зимние месяцы авторы редакционных статей кричат о растущих ценах на энергию, скандалах, связанных с «энергетической бедностью» (когда людям не хватает средств на то, чтобы отапливать свои дома), и о «неприлично» высоких прибылях энергетических компаний. По иронии судьбы, температуры на Земле по абсолютным значениям могут считаться средними и постоянными. Ведь минимально возможная температура, абсолютный ноль, составляет –273,15 °C (0 градусов Кельвина) и до сих пор не достигнута даже в лабораторных условиях. Самое холодное место, которое мы можем себе представить, находится внутри огромной черной дыры, и имеет температуру на миллиардную долю градуса выше абсолютного ноля[214]. На другой стороне температурного спектра ученым удалось к настоящему времени достичь максимальной температуры внутри Большого адронного коллайдера – гигантской машины по разгону и сталкиванию частиц в Швейцарии: 5 трлн °C – примерно в 350 000 раз больше, чем в ядре Солнца[215].
В свете таких экстремальных значений наша повседневная борьба за тепло и прохладу кажется банальщиной. Но независимо от того, находитесь ли вы в черной дыре, вращаетесь с неимоверной скоростью внутри адронного коллайдера или дрожите от холода во временном модуле в Антарктике, вы не можете игнорировать законы физики. Если внешняя температура составляет, например, 0 °C, а мы хотим получить в помещении комфортную для нас температуру 18–20 °C, законы термодинамики однозначно указывают на то, что нам придется заплатить за комфорт, и даже говорят, сколько именно. Давайте посчитаем.
Согреваемся
С чего начать? В теории всё просто. Нужно переписать все предметы, находящиеся в вашей комнате, включая даже ткани, и взвесить их. Измерить внешнюю температуру (скажем, она будет равна 0 °C) и решить, какая температура нужна внутри помещения (скажем, 20 °C). Для каждого материала нужно найти значение удельной теплоемкости (см. главу 2), которое подскажет вам, сколько энергии нужно для того, чтобы нагреть 1 кг конкретного материала на 1 °C. Затем в результате простых вычислений вы можете узнать, сколько энергии необходимо для нагревания всех материалов в помещении до 20 °C, и это количество (благодаря первому закону термодинамики) укажет вам, сколько энергии потребуется на отопление вашего дома.
Вдобавок благодаря этому упражнению вы поймете, что термодинамически ваш дом – не просто коробка, наполненная воздухом. Если вы уезжали из дома зимой на пару недель, то наверняка знаете, что для его прогрева по возвращении нужны по крайней мере два-три дня. Почему? Не только потому, что он охладился больше, чем обычно, но и потому, что каждый атом или молекула в каждом предмете в вашем доме (в теории) потеряли часть кинетической энергии. Чтобы прогреть дом до комфортной температуры, вы должны нагреть каждый атом в нем: в каждом стуле, кресле, книге, наволочке, ручке, карандаше, картинной рамке. Нужно немало времени, чтобы «закачать» энергию во все имеющиеся дома предметы и материалы.
Конечно, подсчитать, сколько тепла нужно вашему дому, сложив теплоемкость всех предметов в нем, довольно трудно. Но есть еще один метод вычисления объемов этого тепла, хотя и не столь точный. Предположим, вы живете в двухэтажном доме с террасой, в котором есть две комнаты на втором этаже и две на первом. В каждом помещении установлен домашний электрический тепловой аккумулятор[216]. Можно предположить, что для нагрева внутреннего пространства до комфортной температуры нужно примерно два дня, в течение которых тепловые аккумуляторы будут работать c максимальной производительностью. Как всё во Вселенной, нагреватели подчиняются закону сохранения энергии (первому закону термодинамики). Если предположить, что они полностью отдают тепло за время с утра до ночи, эта тепловая энергия будет равна электрической энергии, которую они потребляют в течение ночи (скажем, семь часов). Тогда за два дня они будут потреблять электричество 4 × 7 × 2 = 56 часов. Если они однотипные и относятся к подвиду старомодных монстров мощностью 3500 Вт, то в сумме они потребят 196 кВт. ч электроэнергии, или 700 мДж. Это и есть примерное количество тепла, которое хранит в себе небольшой дом. Сравните это количество с табл. 2, и вы увидите, что приблизительно это эквивалентно сжиганию 23 л бензина.
Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.
Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.
Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.
Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.
Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.
Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.