Энергия жизни. От искры до фотосинтеза - [42]
Соответственно возникает вопрос: что же это за химический потенциал и как его измерить?
Бертло, которого я упоминал в предыдущей главе, как автора множества экспериментов по измерению теплоты реакции, считал, что ответ может крыться в самих этих измерениях. Он высказывал мнение, что спонтанными можно считать те реакции, которые характеризуются снижением химической энергии и соответственно выделением тепла, то есть те, ΔН которых отрицательна. С другой стороны, реакции, при которых химическая энергия увеличивается, так что тепло извлекается из окружающей среды (иными словами, ΔН которых имеет положительное значение), не будут протекать спонтанно.
Бертло назвал реакции первого типа (с выделением тепла в окружающую среду) «экзотермическими» (от греческого «тепло наружу»), а реакции второго типа (с поглощением тепла из окружающей среды) — «эндотермическими» (что означает «тепло внутрь»). По мнению Бертло, спонтанными могут быть только экзотермические реакции.
Существует множество примеров, которые подтверждают это правило. Например, смесь водорода с кислородом, если ее поджечь, возгорится мгновенно и даже взрывообразно, соединяясь в воду, — это экзотермическая реакция. С другой стороны, вода может вечно находиться в стабильном состоянии, не выказывая ни малейшего желания разлагаться на водород и кислород, — если бы этот процесс начался, он был бы эндотермическим. Точнее, если воду как следует нагреть, она начнет разлагаться, но ведь и вода может течь вверх, если ее качать насосом.
Тут можно возразить, что смесь водорода с кислородом тоже может вечно находиться в стабильном состоянии, совершенно не собираясь вступать в реакцию, пока в систему, опять же, не добавят избыточное тепло. Однако есть принципиальная разница. После того как некоторое количество избыточного тепла подожжет смесь водорода с кислородом, дальше реакция продолжается сама сколь угодно долго. Если же, с другой стороны, добавление дополнительного тепла, или электрического тока, запускает реакцию разложения воды на водород и кислород, то прекращение подачи тепла или электричества тут же приведет к остановке реакции на любом этапе.
Короче говоря, экзотермическая реакция соединения водорода и кислорода в принципе может продолжаться спонтанно, а эндотермическая реакция разложения воды — не может.
Однако, к огорчению Бертло, это правило оказалось недостаточно всеобъемлющим. Все экзотермические реакции действительно происходят спонтанно, а все эндотермические, как правило, не происходят спонтанно. Однако все же есть несколько реакций, которые являются эндотермическими и при этом все же происходят спонтанно. Лучшим примером такого рода реакций является растворение некоторых веществ в воде. Если аммиачную селитру высыпать в воду, то она спонтанно растворится, хотя АН этого процесса и будет положительна. При этом происходит набор химической энергии, а тепловая — извлекается из воды, которая становится ледяной на ощупь. И не важно, скольким количеством примеров подтверждается теория Бертло, для того, чтобы опровергнуть ее, достаточно и единственного исключения.
Однако на самом деле ущербность теории Бертло доказывается не только фактом наличия нескольких опровергающих ее исключений. Против нее имеются и некоторые более тонкие возражения, подводящие нас к идее «химического равновесия».
Реакции, которые вызывают наибольший интерес термохимиков — реакции горения, — кажутся однонаправленными. То есть углерод и кислород соединяются навсегда для образования углекислоты, водород и кислород — для образования воды, соединения, имеющие в своем составе и углерод, и водород, соединяются навсегда с кислородом для образования углекислоты и воды. Более того, никогда вода в сколь-либо заметных количествах не разлагается на водород и кислород, а углекислота — на углерод и кислород. И вода никогда не соединяется с углекислотой для образования этилена или других углеводородов. Такие однонаправленные реакции также называют необратимыми.
Однако положение дел обстоит таким образом далеко не со всеми химическими реакциями. Например, посмотрим на одну из реакций с участием водорода и йода. При обычной температуре йод представляет собой синевато-серое твердое вещество, но плавное нагревание его приводит к появлению фиолетового газа, а при температуре выше 184 °С он существует исключительно в виде газа. В газообразном состоянии йод состоит из двухатомных молекул (I>2).
Если же смешать йод с водородом при температуре, скажем, 445 °С, будет образовываться соединение йодоводород (HI):
Однако в соединение вступают не весь йод и не весь водород. Сколько бы времени ни протекала реакция, все равно часть йода и часть водорода не будут в ней участвовать.
Если же, наоборот, произвести некоторое количество чистого йодоводорода и нагреть его до тех же 445 °С, то он начнет разлагаться на йод и водород:
И опять же, независимо от того, сколько времени протекает реакция, распадется не весь йодоводород. На самом деле, что бы мы ни взяли изначально — смесь ли йода и водорода или йодоводород, в итоге мы получим одно и то же соотношение: около 80% йода и водорода будут находиться в соединенном виде HI; около 20% — в разрозненном. Такие реакции, способные протекать в обоих направлениях, называют обратимыми.
В эту книгу вошли три произведения Айзека Азимова, по праву признанные классикой НФ-литературы XX столетия. В романе «Конец вечности» повествуется о некой вневременной структуре, носящей название «Вечность», в которую входят специально обученные и отобранные люди из разных столетий. Задачей «Вечности» является корректировка судьбы человечества. В «Немезиде» речь ведётся об одноименной звезде, прячущейся за пыльной тучей на полдороге от Солнца до альфы Центавра. Человечеству грозит гибель, и единственный выход — освоение планеты Эритро, вращающейся вокруг Немезиды.
Роман в новеллах «Я, робот» относится к одной из самых важных работ в истории фантастики. Сформулированные Азимовым ТРИ ЗАКОНА РОБОТЕХНИКИ легли в основу науки об Искусственном интеллекте. Что случится, если робот начнет задавать вопросы своему создателю? Какие будут последствия программирования чувства юмора? Или возможности лгать? Где мы тогда сможем провести истинную границу между человеком и машиной? В «Я, робот» Азимов устанавливает свои Три Закона, придуманные для защиты людей от их собственных созданий, – и сам же выходит за рамки этих законов.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Из 1949 года Джозеф Шварц попадает в мир далёкого будущего – периода расцвета Галактической Империи. В результате древних термоядерных войн поверхность Земли стала радиоактивной и непригодной для жизни. В то же время люди расселились по всей Галактике и забыли о своей колыбели. Земля всего лишь камешек в небе. Ныне всё человечество живёт под управлением планеты Трантор, контролирующей двести миллионов звезд. Но на Земле ещё живы националистические настроения, некоторые земляне хотят вернуть себе власть предков.
Однажды, сидя в метро, Айзек Азимов просматривал сборник космических опер и наткнулся на картинку, изображавшую римского легионера среди звездолётов. В мозгу мелькнула мысль: а не описать ли Галактическую Империю — с точки зрения истории, экономики, социологии и психологии? Так появился самый великий учёный в истории мировой фантастики — Гэри Селдон, создавший науку психоисторию, постулаты которой актуальны уже более полувека. Так появился мир Академии: базовая трилогия о нём составила эту книгу. Так появилась "Галактическая история" от сэра Айзека, в которую входят почти все романы знаменитого фантаста.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Разговор о том, что в нашем питании что-то не так, – очень деликатная тема. Никто не хочет, чтобы его осуждали за выбор еды, именно поэтому не имеют успеха многие инициативы, связанные со здоровым питанием. Сегодня питание оказывает влияние на болезни и смертность гораздо сильнее, чем курение и алкоголь. Часто мы едим нездоровую еду в спешке и с трудом понимаем, как питаться правильно, что следует ограничить, а чего нужно потреблять больше. Стремление к идеальному питанию, поиск чудо-ингредиента, экстремальные диеты – за всем этим мы забываем о простой и хорошей еде.
Как коммунистическая и религиозная идеологии относятся к войне и советскому воинскому долгу? В чем вред религиозных предрассудков и суеверий для формирования морально-боевых качеств советских воинов? Почему воинский долг в нашей стране — это обязанность каждого советского человека защищать свой народ и его социалистические завоевания от империалистической агрессии? Почему у советских людей этот воинский долг становится их внутренней нравственной обязанностью, моральным побуждением к самоотверженной борьбе против врагов социалистической Родины? Автор убедительно отвечает на эти вопросы, использует интересный документальный материал.
Способны ли мы, живя в эпоху глобального потепления и глобализации, политических и экономических кризисов, представить, какое будущее нас ждет уже очень скоро? Майя Гёпель, доктор экономических наук и общественный деятель, в своей книге касается болевых точек человеческой цивилизации начала XXI века – массового вымирания, сверхпотребления, пропасти между богатыми и бедными, последствий прогресса в науке и технике. Она объясняет правила, по которым развивается современная экономическая теория от Адама Смита до Тома Пикетти и рассказывает, как мы можем избежать катастрофы и изменить мир в лучшую сторону, чтобы нашим детям и внукам не пришлось платить за наши ошибки слишком высокую цену.
Последняя египетская царица Клеопатра считается одной из самых прекрасных, порочных и загадочных женщин в мировой истории. Её противоречивый образ, документальные свидетельства о котором скудны и недостоверны, многие века будоражит умы учёных и людей творчества. Коварная обольстительница и интриганка, с лёгкостью соблазнявшая римских императоров и военачальников, безумная мегера, ради развлечения обрекавшая рабов на пытки и смерть, мудрая и справедливая правительница, заботившаяся о благе своих подданных, благородная гордячка, которая предпочла смерть позору, — кем же она была на самом деле? Специалист по истории мировой культуры Люси Хьюз-Хэллетт предпринимает глубокое историческое и культурологическое исследование вопроса, не только раскрывая подлинный облик знаменитой египетской царицы, но и наглядно демонстрируя, как её образ менялся в сознании человечества с течением времени, изменением представлений о женской красоте и появлением новых видов искусства.
Представьте, что в Англии растет виноград, а доплыть до Гренландии и даже Америки можно на нехитром драккаре викингов. Несколько веков назад это было реальностью, однако затем в Европе – и в нашей стране в том числе – стало намного холоднее. Людям пришлось учиться выживать в новую эпоху, вошедшую в историю как малый ледниковый период. И, надо сказать, люди весьма преуспели в этом – а тяжелые погодные условия оказались одновременно и злом и благом: они вынуждали изобретать новые технологии, осваивать материки, совершенствовать науку.
Перепады настроения, метаболизм, поведение, сон, иммунная система, половое созревание и секс – это лишь некоторые из вещей, которые контролируются с помощью гормонов. Вооруженный дозой остроумия и любопытства, медицинский журналист Рэнди Хаттер Эпштейн отправляет нас в полное интриг путешествие по необычайно захватывающей истории этих сильнодействующих химикатов – от промозглого подвала девятнадцатого века, заполненного мозгами, до фешенебельной гормональной клиники двадцать первого века в Лос-Анджелесе.
Знаменитый писатель-фантаст, с мировым именем, великий популяризатор науки, автор около 500 фантастических, исторических и научно-популярных изданий приглашает вас в увлекательное путешествие по просторам танин о происхождении и эволюции человека.Книга познакомит вас с удивительным миром человеческой природы и принципами классификации на расы и народы. Почему люди так отличаются друг от друга и чем объяснишь разницу в цвете кожи, глаз и волос? Что изучают таксономия и генетика? Чем отличается доминантный ген от рецессивного?Вы найдете ответы на эти и другие вопросы, а также узнаете о методах и характерных особенностях деления животного мира на различные группы, заглянете внутрь хромосомы и вместе с австрийским монахом Грегором Менделем проведете интересные эксперименты по скрещиванию растений.
В книге А. Азимова собраны ценнейшие научные данные из истории Англии. Повествование охватывает исторические события, начиная с ледникового периода и заканчивая временами Великой хартии вольностей. Автор исследует влияние других цивилизаций — римлян, викингов — на развитие политики, науки, религии и культуры этого государства.
Знаменитый фантаст и популяризатор науки сэр Айзек Азимов в этой книге решил окунуть читателя в магию чисел Свой увлекательный рассказ Азимов начинает с древнейших времен, когда человек использовал для вычислений пальцы, затем знакомит нас со счетами, а также с историей возникновения операций сложения, вычитания, умножения и деления Шаг за шагом, от простого к сложному, используя занимательные примеры, автор ведет нас тем же путем, которым шло человечество, совершенствуя свои навыки в математике.
Человек — частица биосферы! Именно из этого исходит великий популяризатор науки, подробно и увлекательно описывая строение и функции человеческого тела, повествуя о скелетном каркасе, мышцах, кровеносной и пищеварительной системах, а также о сердце, печени, легких, почках, репродуктивных органах и кожном покрове. Даже самые сложные анатомические термины ученый-фантаст разъясняет максимально доходчиво. Книга снабжена наглядными рисунками и комментариями научного редактора.