Сим открывается новый тэг дневника - сюда я буду выкладывать всякие физические штуки и шутки, ну и иногда такие вот посты.
Со школьной скамьи, если не раньше, человек узнаёт, что халявы нет, а если говорить проще - коэфициент полезнооо действия всегда строго меньше 100%. Проблема школьного обучения в том, что на вопрос "почему" обычно следует невнятный ответ и как следствие, причины такого ограничения остаются непонятны. Большинству это вообще неинтересно и они принимают на веру этот факт. Физиков по образованию заставляют это доказывать и они знают "почему". Но всегда остаётся немного людей, не знакомых с физикой в необходимом объеме, не понимающих причин ограничения и действующих исходя из "если я не понимаю, это обман". Собственно они и сподвигли меня на написание этого поста.
Итак, почему КПД _всегда_ меньше 100%?
Этому две причины: закон сохранения энергии и законы термодинамики.
Закон сохранения энергии - фундаментальный физический закон, который в условиях макромира (тела более милиметра в радиусе) не нарушается нигде и никогда. С микромиром сложнее, и квантовая механика пытается решить эту загадку, но нарушение сохранения там кратковременное.
Пример действия закона сохранения:
Если на одну чашу весов положить зёрнышко, то вторая чаша сможет поднять от равновесия такое же зёрнышко. Но не больше - иначе подымется уже первая чаша. Казалось бы, согласно закону сохранения, если мы сожжем дров на сто джоулей и на этом вскипятим воду, а потом прогоним пар через турбину, то получим те же сто джоулей. Стопроцентный КПД, не выше и не ниже.
В идеальном мире это так, но на деле мы, строго говоря, вскипятим воды на чуть-чуть меньше джоулей - потому что часть из них уйдёт на нагрев чайника. Но в сумме это будет именно сто джоулей.
Эрго: вечный двигатель (КПД >= 100%) невозможен в силу неидеальности условий в реальном мире. Даже рассматривая идеальный мир, КПД всегда меньше или равен 100%. Итак, вечный двигатель первого рода - невозможен.
А если мы взглянем на проблему иначе - черт с ней, с прибылью в энергии. Но вот в идеале мы можем остаться "при своих"?
Увы, не можем. Тут труднее - дело в том, что если мы остаёмся "при своих", тогда...
В общем, если вам знакомо понятие энтропии, то скажу трудными словами: согласно второму закону термодинамики, энтропия может только расти. Оставаясь при своих мы фиксирем энтропию и не позволяем ей расти.
Иными словами, если проще, мы не можем всё тепло перегнать в работу, и не только из-за энергопотерь. Ещё проще: чтобы навести беспорядок (увеличить энтропию) требуется больше сил, чем чтобы его устранить. Следствие из неубывания энтропии - любая работа (суть процесс циклический) тратит часть полученой энергии на возвращение в исходное положение, и именно поэтому не отдаёт ровно столько энергии, сколько получила.
Эрго, и вечный двигатель второго рода, "при своих", невозможен.
Я надеюсь, этот пост был вам небесполезен.
Ваш Тенгро