Возможен ли вечный двигатель? - [15]

Приведённые примеры показывают, что энергия в процессе перехода из одного вида в другой не исчезает бесследно и не создаётся из ничего.

Но не будем торопиться с выводами, что энергия не создаётся из ничего и не исчезает бесследно.

Обратимся ещё к опытам и теоретическим доказательствам учёных, проделанным на протяжении столетий с целью выяснения этого вопроса.

Таких опытов и доказательств выполнено столько, что для полного освещения их не хватит всей нашей книжки. Но в таком описании, пожалуй, нет надобности. Мы ограничимся рассказом лишь о некоторых из них.

10. Опыты учёных

Добывать огонь посредством трения человек научился уже на заре своей истории. Во всяком случае известно, что индейцы американского континента за несколько тысяч лет до открытия его Христофором Колумбом добывали огонь вращением палочки в углублении бревна. Рисунок 35 воспроизводит этот процесс, как он был изображён на камне в то давнее время.

Рис. 35. Добывание огня трением.

Ударом молотка, например, по концу мягкой железной проволоки диаметром 2–3 мм её можно разогреть до красного каления. Нередко так делали в сельских кузницах недавнего прошлого, чтобы разжечь горн. Это можно назвать неосознанным преобразованием механической энергии вращающейся палочки или падающего молотка в тепловую.

Преобразование механической энергии в тепловую нередко наблюдали и учёные. В 1798 году английский учёный Румфорд обнаружил сильное нагревание стволов пушек в процессе сверления. Вода, налитая в жерло, доходила даже до кипения.

В качестве источника этой теплоты была пара лошадей, вращавших привод сверлильной машины.

Переход механической энергии в тепловую наблюдал английский учёный Деви в 1802 году, производя опыт: трение двух кусков льда друг о друга. Лёд таял, превращаясь в воду.

Но учёные сталкивались со случаями перехода не только механической в тепловую энергию.

Английский учёный Михаил Фарадей, например, в 1821 году обнаружил появление электрического тока в катушке, в которую вдвигал один конец магнита. В этом же году Фарадей добился непрерывного вращательного движения проводников в магнитном поле, а десять лет спустя, вращая проводники в магнитном поле, получил электрический ток. Механическая энергия переходила в электрическую и, наоборот, электрическая — в механическую.

Несколько позже эти опыты Фарадея были подтверждены членом Петербургской академии наук Э. X. Ленцем, опубликовавшим в «Анналах» Погендорфа за 1834–1835 гг. результаты исследований индукционных токов. Основным выводом его исследований было знаменитое и поныне «правило Ленца», из которого следует, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, пересекающем его, возникает индукционный ток.

Из опытов Румфорда и Деви не было сделано правильных выводов ни ими, ни их учениками, современниками, потому что все они руководствовались в то время неправильными взглядами на природу тепла. Правильных же выводов М. В. Ломоносова об этом они не знали.

Фарадей и Ленц не ставили в описанных опытах перед собой задачи установления закона перехода механической энергии в электрическую или наоборот. Мы привели эти два примера для того, чтобы показать возможность перехода этих видов энергии из одного вида в другой.

Сейчас мы можем утверждать, что в любом из описанных случаев строго определённое количество единиц механической энергии преобразовывалось в определённое количество тепловой или электрической. Это наше утверждение стало возможным после работ ряда учёных, открывших, что для получения единицы тепловой энергии необходимо затратить определённое число единиц механической энергии. Такое число единиц механической энергии они назвали механическим эквивалентом тепла. Своими опытами учёные убедительно показали, что энергия переходит из одного вида в другой в строго определённом соотношении, причём никогда энергия не создаётся из ничего и не исчезает бесследно.

Закон сохранения и превращения энергии окончательно сформулирован лишь в XIX столетии после работ ряда учёных. Среди них нельзя не упомянуть о работах немецкого врача Роберта Майера, немецкого учёного Гельмгольца и английского учёного Джемса Прескотта Джоуля.

Крупнейшее открытие в области техники, осуществлённое врачом Робертом Майером, достойно особого внимания не только по значительности открытия. Этот факт наглядно показывает, насколько важны для успешной научной работы наблюдательность, умение научно анализировать и обобщать все подмечаемые явления.

Роберт Майер работал на голландском корабле в качестве судового врача. Находясь однажды на стоянке корабля в ныне индонезийском порту Сурабая на Яве, Майер обратил внимание на цвет венозной крови матросов, которая была значительно ярче, чем это приходилось наблюдать ему при кровопусканиях в умеренном поясе. Из бесед с местными врачами Майер выяснил, что яркий цвет венозной крови обычен для человека, находящегося в тропических широтах. Разобравшись в обнаруженном явлении, он делает правильный вывод, что совершение матросами тяжёлой физической работы в умеренном поясе сопровождается появлением в их крови большего количества продуктов соединения с кислородом — «продуктов горения», чем в тропиках; происходит это вследствие резкого различия в температурах окружающей среды.