Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kvant.mccme.ru/pdf/1998/03/37.pdf Дата изменения: Fri Dec 23 19:24:34 2005 Дата индексирования: Tue Oct 2 00:12:43 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п

ШКОЛА

В

'КВАНТЕ'

37
работающей за счет энергии одного теплового резервуара'.1 Так что 'механический' подход к конструированию неупругой поверхности не может быть успешным (кстати подумайте, почему он не будет работать). А вот второй, 'термический', подход с использованием охлаждающей жидкости не противоречит второму закону термодинамики. Ведь кроме 'нагревателя' в виде стенок сосуда здесь присутствует и 'холодильник' в виде жидкого азота. Но, к сожалению, эффективность такого устройства вряд ли будет высокой. Итак, ничего вечного и дарового не существует. Хотя, конечно, жаль.

прямым углом, выбрасывает молекулу в конце концов сбоку от пластинки (см. рис. 2). Другой подход можно назвать 'термическим': специальная жидкость (например, жидкий азот или гелий) постоянно охлаждает 'неупругую' поверхность, и средняя энергия отлетающих молекул, определяемая температурой поверхности, будет гораздо меньше, чем энергия падающих молекул. Какой же из вариантов выбрать? Может показаться, что первый проще и экономичнее: не нужно тратить усилий на поддержание запасов охлаждающей жидкости, а для вращения устройства нужно только поддерживать стенки сосуда при постоянной температуре. Возможно, что такое устройство представляло бы собой нечто замечательное и для человечества весьма полезное. Ведь никто не говорит, какой именно должна быть температура стенок. Можно поместить миллион та-

ких устройств в океан и качать сколько угодно энергии, а потери энергии будут постоянно компенсироваться солнечными лучами. Но люди давно поняли, что подобные устройства которые могли бы работать за счет энергии одного теплового резервуара ничем не отличаются от вечного двигателя. Их даже тоже назвали вечными двигателями, но второго рода. На попытки сконструировать такой двигатель было затрачено, неверное, не меньше усилий, чем на создание обычных вечных двигателей (первого рода), но безуспешно. И это, конечно, неслучайно. На пути изобретателей стоял второй закон (второе начало) термодинамики. Одна из формулировок этого закона гласит: 'Невозможен процесс, единственным результатом которого было бы превращение в работу теплоты, взятой из резервуара при постоянной температуре'. Или так: 'Невозможно существование циклической машины,

1 Затронутая здесь тема (второе начало термодинамики и вечные двигатели второго рода) обсуждаются также в статье 'О квантовой природе теплоты'. (Прим. ред.)

Закон электромагнитной индукции или 'правило потока'?
М.ЛИВШИЦ

магнитной индукции поля, в котором движется заряд, угол между век торами v и B . Направление силы Лоренца определяется известным правилом левой руки. Рассмотрим простейший случай движения проводника в магнитном поле, показанный на рисунке 1. Под действием силы Лоренца свободные электроны в проводнике (пластинке) перемещаются так, что нижний конец пластинки заряжается отрицательно,

++ + FК l FЛ

v v

В

ситуации, когда одна и та же формула допускает различное содержание, т.е. описывает разные по сути физические законы. Рассмотрим один такой случай, связанный со знаменитым законом электромагнитной индукции, открытым Фарадеем. 'Правило потока' как объединение двух законов. Физический смысл закона Фарадея заключается в том, что изменяющееся во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. А именно, при изменении во времени магнитного потока ( ), пронизывающего поверхность, ограниченную замкнутым неподвижным проводником, в этом проводнике индуцируется ЭДС ( Ei ), равная по величине и противоположная по знаку скорости

ФИЗИКЕ возможны (хотя и редко)

изменения этого потока: Ei = - . t

B
( )

Это соотношение называют также 'правилом потока'. Однако формулу ( ), называя попрежнему законом электромагнитной индукции, в ряде учебников, в том числе и школьных, понимают более широко, включая еще одну причину возникновения ЭДС в проводящем контуре. Этой причиной является сила Лоренца, т.е. сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле. Величина этой силы равна

X

Рис. 1

FЛ = qvBsin ,
где q величина заряда, v скорость его движения, В модуль вектора

а верхний положительно. Это происходит до тех пор, пока возникающее из-за смещения электронов электрическое поле не начнет действовать на электроны кулоновской силой, равной по величине и противоположной по направлению силе Лоренца. Таким образом действие силы Лоренца на свободные заряды проводника, движущегося в магнитном поле, приводит к возникновению ЭДС индукции. Хотя