Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - [66]
Охлаждение и отопление
Нагревание и охлаждение могут быть эквивалентны, но не являются двумя противоположными процессами. Нагрев делает внутреннюю структуру вещей более хаотичной, а охлаждение – наоборот, спокойной и упорядоченной. Нагревание усиливает естественную тенденцию Вселенной к хаосу; охлаждение противодействует ей, внося (пусть и искусственно) в природу больше порядка. Комнату легко отопить, позволив энергии распространяться по ней от электрического обогревателя или камина. Но если вы хотите охладить ее в жаркий день, придется действовать иначе.
Простейшее охлаждающее устройство, вентилятор, работает по принципу обдува воздухом нагретых предметов – они отдают свое тепло в результате конвекции или (в случае с живыми существами) испарения (обдувающий человека воздух испаряет выделяющийся на коже пот, одновременно забирая с тела излишнее тепло). Это зеркальное отражение того, как работает конвекционный обогреватель: принцип его действия заключается в направлении теплого воздуха на предметы и их согревание. Но надолго охладить комнату одним вентилятором трудно. Если в закрытом помещении вы включите вентилятор, то вы добьетесь только перемешивания слоев воздуха и их перемещения из одной части комнаты в другую.
Кондиционеры воздуха (обычно используемые в качестве аппаратов для охлаждения, хотя в принципе могут работать и на отопление) действуют иначе. Они «высасывают» теплый воздух из нагретого помещения и перемещают наружу. Они похожи на холодильники, потому что имеют систему трубок, по которым циркулирует охлаждающая жидкость (обычно легкое жидкое вещество, которое закипает при очень низкой температуре). Они также имеют нечто общее с вентиляторами, поскольку втягивают и выбрасывают воздух. Принцип работы кондиционеров таков: охлаждающая жидкость сначала нагревается в помещении (вбирая тепло окружающего воздуха), затем по специальной системе трубок выводится наружу, где отдает тепло и охлаждается, после чего возвращается охлажденной в помещение, и цикл начинается по новой[219]. Вам может показаться, что кондиционеры воздуха или холодильники нарушают второй закон термодинамики, поскольку постоянно перемещают воздух от холодного к горячему, как бы подтрунивая над законами физики. Но это происходит только за счет затрат электроэнергии, поддерживающей неестественный круговорот, который делает теплые предметы теплее, а холодные – холоднее, обеспечивая разницу температур, которая в естественных условиях (согласно второму закону термодинамики) сама собой исчезла бы.
Отопление или охлаждение воздуха и предметов требует времени. Посчитайте, сколько вам необходимо прибавить или изъять и какой объем можно переместить за секунду, – и вы получите время, нужное для этого процесса. Это соответствует второму закону термодинамики и относится ко всему, что вы хотите нагреть или охладить: от пышущего жаром дома летом до жидких ингредиентов мороженого, которые вы хотите заморозить. Приготовление мороженого дома требует около трех часов только для того, чтобы заморозить молочные составляющие. Конечно, в этом деле есть и свои хитрости. В 1890 году британский кулинар Агнесса Маршалл придумала ловкий способ приготовления мороженого с использованием жидкого азота, нормальная температура которого составляет –196 °C[220]. Почему работает этот способ? Главный ингредиент мороженого – молоко, которое в основном состоит из воды. В этой жидкости много молекул, которые необходимо охладить. В холодильнике уйдет много времени на то, чтобы эти молекулы потеряли энергию и образовали твердое вещество. В жидком азоте эту работу выполняют гораздо более холодные молекулы. Когда они движутся вокруг сосуда с будущим мороженым, они замораживают его значительно быстрее.
Если вы хотите прогреть дом морозной зимой, вряд ли вас вдохновит перспектива залезть в промерзшую землю. А вот в Скандинавии или Швейцарии люди активно пользуются насосами, которые выкачивают тепло из-под земли и направляют его на обогрев жилища. На первый взгляд это может показаться нарушением второго закона термодинамики, но это неверно. В нескольких метрах вглубь земли есть большие запасы тепла. Земля там намного теплее, чем зимний воздух на поверхности. С помощью небольшого количества электроэнергии возможно нагреть некоторый объем специальной теплопроводящей жидкости под землей, заставить ее отдать тепло в дом и снова направить ее под землю за теплом в очередном цикле.
Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, которое согревает ваш дом, эквивалентно количеству теплоты, поднятому из земли. Но если даже вы можете получить из-под земли эквивалент тепла, производимого четырьмя теплоаккумуляторами (14 кВт, или 14 000 Дж/с), вам ничего не придется платить за нее. Получается, подземные источники тепла работают с почти 100 %-ной эффективностью. Вам остается добавить (заплатив соответствующую сумму) небольшое количество электроэнергии, необходимой для работы насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя в цепи. Кажется, что эти системы берут энергию из воздуха (но мы-то знаем, что это невозможно). Они недешевы, но окупаются за 10–15 лет
Информационные материалы, предназначенные для делегатов XXV городской партийной конференции г. Новосибирска, проходившей в декабре 1975 г. Содержат фотографии и статистические данные, показывающие результаты развития города с 1917 по 70-е гг. XX века.
«Описание Московии» Александра Гваньини является законченным произведением, в котором удачно сочетаются географические и этнографические сведения, очерки военного дела, торговли и строительства, нравов и обычаев русских, их религии. Человек пера, автор, литературно одарённый, Гваньини создал впервые оригинальное произведение, в основу которого, как он сам написал в посвящении «благосклонному читателю», лежат «труды учёных мужей и космографов, а также различных путешественников»; многое же автор постиг «благодаря собственному опыту и присутствию»; его наблюдения достаточно верны и глубоки. В своей работе Гваньини исходил из двух основных источников: «Записок о Московитских делах» австрийского дипломата Сигизмунда Герберштейна (1486–1566 гг.), побывавшего в Москве в 1517 и 1526 гг., (первым изданием вышли в Вене в 1549 г.) и «Краткого сказания о нравах и жестоком правлении тирана Московии Васильевича» Альберта Шлихтинга, немецкого путешественника, дворянина из Померании, несколько лет проведшего в русском плену.
Монография историка-германиста О.Е. Ореховой предлагает читателю полный анализ рынка прессы ФРГ после объединения Германии, раскрывает динамику тиражных тенденций с 1990 по 2007 гг. и освещает специфику редакционных концепций ведущих органов печатных СМИ ФРГ в условиях рекламно-газетного кризиса начала XXI века. Книга рассчитана на студентов-международников, аспирантов, исследователей-германистов, всех интересующихся историей и современным состоянием печатных органов ФРГ.
Книга для чтения содержит иллюстративные примеры к принципам подготовки курсовых работ, взятые из текстов курсовых работ по направлению «Международные отношения». Теоретическое объяснение сопровождается фрагментами, при анализе которых студенты учатся не только выявлять и употреблять клише научного стиля речи, но и продуцировать собственные тексты с опорой на имеющиеся образцы.
Эта книга рассказывает о золоте — древнем и современном, об отношении к нему людей различных формаций. Она знакомит с тем, как образовалось золото, каковы его свойства и где оно встречается в природе, какие машины на наших приисках пришли на смену бутаре и промывочному лотку. В заключение говорится об использовании золота в технике сегодняшнего и завтрашнего дня.
В монографии рассматривается институт лишения свободы как родовое понятие и виды наказания, связанные с изоляцией осужденного от общества.В настоящей работе предпринята попытка теоретико-правового конструирования видов лишения свободы: тюремного заключения на срок или бессрочно; содержание в исправительной колонии открытого типа для отбывания заключительного этапа тюремного заключения; содержания в воспитательном центре несовершеннолетних заключенных.Для студентов, аспирантов, профессорско-преподавательского состава юридических ВУЗов, научных сотрудников, исследующих современные проблемы уголовного наказания.