Здравствуйте, господин Ампер - Томаш Борец

действие, направленное на изменение состояния тела. Каждое тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действие силы не заставит его изменить это состояние. Изменение движения пропорционально силе действия и происходит в направлении прямой, вдоль которой действует сила, — отбарабанил студент, как по написанному.

Клаузиус одобрительно улыбнулся.

— Очень красиво вы это сказали, но я бы хотел, чтобы вы поняли, что и сегодня, спустя двести лет после Ньютона, слово «сила» используется для определения совсем иных понятий. Поэтому лучше говорить о принципе сохранения энергии, а не о сохранении сил.

На мгновение он замолчал и посмотрел на насос.

— Как бы мы его ни назвали, но вы нарушили этот принцип…

— Но, господин профессор, — воскликнул студент, — разве в моем насосе не сохранены силы?! Под давлением насоса определенное количество воды поднимается до определенного уровня. Затем вода падает и вращает колесо, связанное с поршнем, и таким образом насос опять нагнетает то же количество воды на ту же высоту. Это же надежное равновесие, и именно сила здесь сохранена.

— А трение? — возразил Клаузиус.

— Трение? Не понимаю.

— Вы знаете, что такое термодинамика?

— Конечно, это наука о превращении тепла в работу, и наоборот. Но я не вижу здесь никакой связи…

— Я надеюсь, что вы как будущий изобретатель понимаете, что никакой агрегат не работает без трения.

— Конечно!

— А какое явление всегда сопровождает трение?

Так как студент молчал, то Клаузиус продолжил.

— Я не сомневаюсь, что вы слышали об опытах Дэви, который трением заставил растаять два куска льда…

— Ах, вот в чем дело, — перебил его студент и начал быстро цитировать. — На основании этих явлений была объяснена сущность тепла, которое является движением частиц материи одновременно с колебанием частиц вселенского эфира. Как показали Карно, Джоуль, Майер, Гельмгольц, а также и господин профессор, — при этом студент слегка поклонился в сторону профессора, — каждое движение может превратиться в тепло, и наоборот. Существует зависимость между величиной механической работы и количеством тепла, из которого возникает работа.

Студент тараторил, как заведенный, и слова так и сыпались из него.

Клаузиус кивнул головой.

— Вы только что произнесли первый закон термодинамики, а теперь попробуйте на его основе проанализировать работу вашего насоса.

— Но мой насос — не тепловая машина!

Профессор только вздохнул. В Дюневальде он узнал тот тип студента, который досконально знает все правила и законы, но использовать их на практике не умеет.

— Вы же сами утверждали, что никакая машина, а значит, и ваш насос, не может работать без трения, в результате чего часть работы превращается в тепло и рассеивается.

Студент хлопнул себя по лбу.

— Действительно! Я не подумал об этом. Благодарю Вас за это указание. Действительно… нужно использовать и превращение тепла.

— К сожалению, я опасаюсь, что вам это не удастся. Для того чтобы образовался тепловой поток, должна существовать разность температур, — с неисчерпаемым терпением продолжил свое объяснение Клаузиус.

— Ну, конечно. Тепло всегда переходит от более теплого тела к более холодному.

— Правильно. В этом случае можно тепло превратить в механическую работу. Но для того чтобы образовался поток тепла в обратном направлении, необходимо приложить работу. Вот в этом-то и все дело!

— Но ведь тепло возникает, и насос нагревается. Таким образом, возникает разница температур, и, следовательно, переход тепла возможен. Вот это-то и надо использовать!

— Количество тепла, которое можно превратить в работу, зависит от разницы температур. Чем меньше разница, тем меньше и эффективность. Поймите, наконец. Когда тепло переходит от более теплого тела к более холодному телу, то есть к охладителю, только часть тепла превращается в полезную работу, остальное тепло передается охладителю, и эта часть тепла для нас потеряна безвозвратно.

Клаузиус еще раз внимательно осмотрел насос и продолжил.

— В вашем насосе каждый поворот колеса дает энергию не только для движения поршня, но и для обогрева всех трущихся мест. Таким образом, после каждого оборота полезная работа становится все меньше и меньше. Одновременно возникает тепло, которое нельзя использовать, потому что оно переходит в движущийся поршень, и разница температур выравнивается.

— Да, но во время работы насоса в результате трения возникает новое тепло, — упрямо стоял на своем студент.

— Возникает, но за счет работы, которую вы хотите использовать как источник энергии для насоса.

— Да, это все сложные проблемы, — пробормотал студент. — От них необходимо избавиться, а тепло использовать.

— Сумма энергии в системе постоянна. Если часть тепла теряется, температура имеет тенденцию выравниваться. А там, где нет разницы температур, не может произойти превращения тепла в работу, — повторил Клаузиус.

Студент задумался.

— Я должен все это еще раз обдумать. Если господин профессор позволит… Я бы хотел отказаться от дальнейшего экзамена. Я приду, когда усовершенствую свой насос.

Клаузиус молча кивнул головой. Он посмотрел вслед уходящему студенту и задумчиво сказал:

— Вряд ли когда-нибудь…

И открыл дверь детской.

Кулон

КУЛОН (Кл)

единица электрического заряда. Была названа в честь французского физика и инженера Шарля Огюста Кулона.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ:

1 кулон — это количество электричества, протекающего через поперечное сечение проводника в 1 с при постоянном токе силой 1 А.

ПРИМЕЧАНИЕ:

наряду с кулоном используется также и ампер-секунда (А∙с).

Жизнь и творчество

Шарль Огюст Кулон родился 14 июня 1736 г. в г. Ангулеме на юге Франции в состоятельной семье. После изучения математики и естественных наук в Париже он выбрал военную карьеру. В качестве офицера технической службы вел фортификационные работы на острове Мартиника, где пробыл девять лет.

Уже во время пребывания на Мартинике он начал заниматься научной работой, которая касалась главным образом технической механики и некоторых проблем статики. В 1776 г., вернувшись во Францию, он принял участие в конкурсе, объявленном Французской академией наук и посвященном усовершенствованию навигационных устройств. Кулон успешно решил поставленную задачу и попутно занялся тщательным изучением магнетизма, особенно исследованием зависимости свойств магнитов от температуры.

За успешную работу по созданию новой конструкции компаса и разработку теории простых механизмов в 1782 г. он был избран членом Академии. Хотя он и оставался военнослужащим, чтобы иметь лучшие возможности для экспериментирования, его имя стало известно в научном мире.

В 1784 г. Кулон опубликовал работу, в которой описал обнаруженную им зависимость силы закручивания нити