Юный техник, 2006 № 01

В самом деле, это правило гласит, что «с течением времени уровень энтропии, или хаоса, во всякой закрытой системе будет либо нарастать, либо оставаться прежним». Говоря проще, при комнатной температуре кружка с кипятком наверняка остынет, слегка нагрев окружающий воздух, но сама она никогда не нагреется сильнее за счет общего охлаждения окружающей среды.

Этот простой постулат, сформулированный в 1850 году немецким физиком Р.Клаузиусом, еще говорит о том, что энергию нельзя взять ниоткуда — ее можно только потратить или перевести из одного вида в другой. Например, из тепловой в кинетическую.

Кстати, этот способ превращения энергии человек освоил лучше всего. Именно он лежит в основе тепловых машин нашего времени, будь то паровоз, автомобиль, реактивный самолет или атомный котел АЭС…

Впрочем, есть в этом законе одна щелочка, в которую и норовят проникнуть некоторые хитроумные изобретатели. Первым на ее существование указал блестящий английский ученый-теоретик XIX столетия Дж. Максвелл.

«Вот если бы, — предположил он, — существовал некий демон, который бы, находясь меж двух сосудов, пропускал бы из одного в другой только быстро движущиеся, то есть высокоэнергичные, частицы и не пускал медленные, то можно было бы добиться в этих сосудах сколь угодно большой разницы температур. И следовательно, из них можно было бы выкачать сколько угодно энергии. Хотя этот научный парадокс получил в свое время большую популярность, «демона Максвелла» за прошедшие века никто так и не обнаружил.

Очередную попытку предприняли в 70-х годах прошлого столетия. Именно тогда ученые открыли, сначала для себя, а потом уж и для всех нас, новое пространство, названное наномиром. Оказывается, в мире, измеряемом нанометрами, то есть миллионными долями миллиметра, многие законы большого мира уже не действуют.

Недавно в том убедились ученые из австралийского Национального университета (Канберра). Под руководством доктора Денниса Эванса они проводили эксперименты с крошечными капельками латекса одного из производных каучука и резины. И вот тут неожиданно выяснилось, что капли эти ведут себя в сосуде с водой на редкость необычно. Вместо того чтобы отдавать запасенную ранее энергию, остывая до температуры окружающей воды, капельки время от времени повышали свою температуру на время до двух полновесных секунд, забирая энергию у молекул более холодной воды! Потом, правда, статус-кво восстанавливался, накопленная энергия вновь возвращалась обратно, но процесс этот мог повторяться снова и снова…

Пока ученые разбираются в тонкостях подмеченного явления, пытаются понять его суть, перепроверяют друг друга в поисках возможной ошибки эксперимента… Но если все тут окажется правильно — а в добросовестности австралийцев никто из их коллег не сомневается — получится, что «демон Максвелла» в природе все-таки существует! И его, наверное, можно будет использовать для работы, на которую в определенных условиях до нынешнего времени были способны только тепловые трубки и насосы.

С.ВЕТРОВ

Подробности для любознательных

ТЕПЛО ИЗ ХОЛОДА

Вообще-то любое тело в окружающем нас мире имеет температуру выше абсолютного нуля. А коли так, то в принципе можно создать устройство, которое будет эту тепловую энергию потреблять. Впервые этот принцип превратить в реально действующее устройство — тепловую трубу или насос удалось еще в 70-е годы XX века. Устройство и на самом деле представляет собой герметически закрытую с обеих сторон заглушками трубу, частично заполненную жидким теплоносителем.

Одним концом такая труба помещается в зону нагрева, другим — в зону охлаждения, конденсации. В зоне нагрева жидкий теплоноситель, например, фреон испаряется с поглощением теплоты, а в охлаждаемой зоне пар, попадающий сюда из зоны испарения, конденсируется и выделяет теплоту.

Возвращение жидкости в зону охлаждения осуществляется либо за счет внешних воздействий (например, силы тяжести), для чего нагреваемый конец трубы помещают ниже охлаждаемого, либо под действием разности капиллярных давлений по капиллярной структуре (фитилю), располагаемому обычно по внутренней стейке трубы (см. рис.). В последнем случае тепловая труба работает даже в невесомости.

Схема тепловой трубы.

Поскольку КПД теплопередачи в таком устройстве очень высок, то подобную установку можно, например, использовать для отопления дома даже зимой в средней полосе России. Днем, когда пригревает солнышко, тепловой насос закачивает тепло снаружи в специальный теплоаккумулятор, который и отапливает дом ночью. Тепловой же насос в этот момент отключают, чтобы он не гнал тепло из дома наружу.

Теперь же, похоже, появилась возможность сделать следующий шаг по укрощению «демона Максвелла». Наноустройства позволят сделать подобные системы не только более компактными, простыми, дешевыми, но и более эффективными.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ПОЧЕМУ МУЖЧИНЫ НЕ СЛЫШАТ ЖЕНЩИН?Как известно, женщины частенько обижаются на мужчин за то, что те якобы пропускают мимо ушей их слова. Однако представители сильного пола в том нисколько не виноваты. Как показали недавние исследования сотрудников Шеффилдского университета (Великобритания), мужчины зачастую не слышат и половины того, что говорят им женщины, по одной простой причине: диапазон женского голоса находится в такой полосе частот, которая с трудом воспринимается мужским ухом. Кроме того, женщины зачастую говорят очень быстро и неконкретно.

«ТЕРМОС» ДЛЯ… ПРОЖИВАНИЯ.Это необычное сооружение появилось недавно в немецком городе Людвигсхафене. Главная изюминка этого самообогревающегося дома заключена в штукатурке. Именно в нее изобретателями химического концерна BASF включены миллионы восковых капсул диаметром в сотую долю миллиметра. В жаркие дни воск в капсулах тает, запасая тепло. А в холодные ночи затвердевает, отдавая тепло стенам. Говорят, что один дюйм «микрокапсульной штукатурки» по теплоизоляции эквивалентен кирпичной кладке толщиной в 10 дюймов.

КУРЕНИЕ ВЛИЯЕТ НА НАСТРОЕНИЕ. Курение снижает содержание в легких фермента, влияющего на давление и настроение человека, установили американские ученые. Результаты исследования, выполненного сотрудниками национальной Брукхейвенской лаборатории, позволяют также предположить, что курящие и некурящие люди по-разному будут реагировать на различные вещества, включая лекарства, наркотики и аллергены, попадающие в организм при дыхании или при внутривенной инъекции. С помощью томографии исследователи установили, что в легких курильщика содержится на 50 процентов меньше фермента моноамин оксидаза, чем в легких человека, не подверженного этой вредной привычке.

Вообще же, как подчеркнула руководительница исследования Джоанна Фаулер, именно курение является причиной смерти примерно 440 тысяч человек в США ежегодно. «Оно губит больше жителей страны, чем СПИД, наркотики, алкоголизм, дорожно-транспортные происшествия и несчастные случаи, вместе взятые», — отметила исследовательница.

КАКАЯ ПОЛЬЗА ОТ КРОССВОРДОВ?Оказывается, регулярное отгадывание кроссвордов ведет к омоложению мозга. По крайней мере, к такому выводу пришел британский ученый Ян Робертсон. «Человек способен омолодить мозг по крайней мере на 15–16 лет», — заявил он на состоявшейся в Дублине международной медицинской конференции. — Все, что необходимо для этого, постоянно задавать мозгу работу. Это может быть любая интеллектуальная деятельность, включая отгадывание кроссвордов и изучение иностранных языков».