Используя неравновесность в окружающей среде, человек всегда получал необходимую ему энергию как в форме теплоты, так и в форме работы. Энергия ветра, текущей воды, а затем и топлива - все это результат неравновесности окружающей среды. Даже существование человека основано на различии состава пищи и других веществ окружающей среды. Если бы эта среда была равновесной, т. е. вся имела бы один и тот же усредненный и равномерно распределенный химический состав, одну и ту же температуру, одно давление, один уровень воды, одинаковый везде электрический заряд и т. д., то все кругом было бы мертво и неподвижно. Именно неравновесность, наличие разности потенциалов во внешней среде и определяют возможность существования всей энергетики.
При такой трактовке термина "окружающая среда" извлечение из нее энергии и превращение ее в работу или электроэнергию давно известно. Ничего нового в таких процессах нет: так всегда и делалось.
Во втором случае под окружающей средой понимают только равновесную часть всего окружения системы. Основанием для введения такого более узкого, локального понятия служит то, что в окружении системы (например, двигателя) всегда имеется в практически неограниченном количестве некая среда, имеющая одни и те же температуру, давление и химический состав. Примером такой среды может служить, например, вода у поверхности океанов, морей, других больших водоемов или атмосферный воздух у поверхности земли. Существующие в них некоторые небольшие разности потенциалов в круг рассмотрения не входят.
Такая равновесная окружающая среда, как показывает многовековой опыт человечества, не может служить источником энергии, поскольку никаких разностей потенциалов, неравновесностей, которые можно было бы использовать, в ней нет. Она ведет себя, как та "мертвая вода" без разницы уровней, о которой писал Леонардо да Винчи.
Наконец, о первой части выражения "тепловая энергия окружающего пространства". Поскольку теплота, как мы видели, есть энергия только в процессе перехода, говорить о "тепловой энергии", да еще "содержащейся" в окружающей среде, некорректно (хотя это иногда и делается).
Энергия теплового движения частиц составляет часть внутренней энергии тела, причем выделить ее "в чистом виде" практически невозможно. Поэтому в науке пользуются термином "внутренняя энергия".
Разберем второе понятие "концентрация" и соответственно "рассеяние" энергии.
Концентрация (от лат. con - "к" и centrum - "центр") - это понятие, связанное с сосредоточением чего-либо в определенном месте (объеме, поверхности). Применительно к энергии это соответствует ее количеству, приходящемуся на единицу объема или поверхности (Дж/см или Дж/см). Если это количество растет, говорят о концентрировании энергии, если падает - о ее рассеянии.
Сторонники ppm-2 используют этот термин в смысле, не имеющем отношения к его действительному содержанию. Они называют "концентрированной" энергией электрическую энергию и работу, а "рассеянной" - внутреннюю энергию тел и теплоту. Однако разница между ними не в концентрации (она в каждом случае может быть и высокой, и низкой), а в степени упорядоченности, организованности движения или положения частиц (об этом мы говорили в гл. 2). Как мы увидим далее, именно эта упорядоченность и определяет в основном качественную сторону энергии, ее работоспособность.
Подмена понятия качества, работоспособности энергии ее "концентрацией", а деградации, обесценивания - "рассеянием" вносит дополнительную путаницу, поскольку "концентрация" и "рассеяние" энергии не определяют в принципе возможности получения работы (т. е. создания двигателя).
Теперь, после уточнения всех терминов, мы можем вернуться к принципиальным основам ppm-2. Становится очевидным, что его идея основана на получении работы (или, что то же самое, электроэнергии, могущей преобразовываться в работу) из равновесной окружающей среды путем использования той части ее внутренней энергии, которая связана с хаотическим тепловым движением молекул.
В.К. Ощепков назвал такой процесс ученым термином "энергетическая инверсия" (инверсия - от лат. inversion - "перестановка", "переворачивание"). Другими словами, это - обратное превращение части внутренней энергии равновесной окружающей среды в электроэнергию или работу.
Именно такой процесс запрещен вторым началом термодинамики. Поэтому, чтобы доказать возможность создания ppm-2, нужно неизбежно опрокинуть или обойти "стоящий на дороге" второй закон термодинамики.
Известно, что поэзия позволяет во многих случаях выразить мысль более ясно и компактно, чем проза.
С этой точки зрения представляют интерес стихи, посвященные критике Второго начала термодинамики. Их прислал один из сторонников профессора Ощепкова - М.П. Кривых. Его сочинение возрождает традицию, идущую еще от римлянина - Тита Лукреция Кара (I век до нашей эры), написавшего знаменитую поэму "О природе вещей".
С любезного разрешения автора, привожу его ниже с некоторыми несущественными сокращениями.
Вот атмосфера, мы как рыбы
С рожденья плаваем все в ней,
Но в ней энергия, в ней глыбы
Самых отличнейших углей.
Каждый просто забывает,
Что кислород, аргон, азот
В ней в форме пара пребывает
И теплоту себе несет.
"Чтоб превратить тепло в работу
Истока нужно два иметь:
Тепло и холод" - эту ноту
Усердно все привыкли петь.
Тут Клаузиус. Томсон, Тэт,
За ними племя остальное
Твердили: Невозможно! Нет!
Взять от природы дармовое.
В науке по сей день живет
Второй закон к здравствует
В себе ошибку он несет,
Но до сих пор он царствует.
И как могло так получиться
Природе всей наперекор,
Второй закон мог народиться
И столько лет прожить? Позор!
Отсюда весь Второй закон
Помехой лишь становится
Его отвергнуть нужно вон,
Коль сам он не сторонится.
Что атмосферное тепло,
Тепло реки и океана,
Уже потеряно, ушло -
Вот философия дурмана.
Тут способ нужен очень смелый,
Чтоб равновесное тепло
Непринужденно и умело
На концентрацию текло.
И вижу транспорт сухопутный, водный
Все фабрики, заводы и поля,
Расходуют энергию природную,
Не потребляя ни куска угля.
В этой "антитермодинамической поэме" достаточно четко сформулирована основная идея сторонников "энергетической инверсии". Однако доводы в ее пользу здесь, как и в большей части сочинений других авторов той же ориентации, носят в основном эмоциональный характер. В наше время этого недостаточно: нужно использовать и нечто более основательное.
Сторонники ppm-2 понимают это и используют для дискуссии целый комплекс разнообразных доводов - от общефилософских со ссылками на классиков до экспериментальных данных из различных областей науки. Все доводы, как правило, носят описательно-умозрительный характер и даются без четкого научного обоснования. Однако их красивое внешнее оформление в сочетании с убежденностью и энтузиазмом (а иногда и не очень точным изложением фактов) в некоторых случаях может показаться убедительным. Помогает тут и благородная цель - экономия ресурсов и спасение окружающей среды от загрязнения.
Поэтому прежде чем переходить к разбору различных ppm-2, нужно еще уделить и некоторое внимание разбору второго закона термодинамики, хотя это потребует от читателя, не занимающегося специально термодинамикой, определенной сосредоточенности.
Дело не только в том, что второй закон термодинамики, на первый взгляд не более трудный для понимания, чем первый, на самом деле далеко не так прост, как кажется. О нем написано очень много, мягко говоря, неквалифицированных статей и даже учебников, которые внесли, как писал академик А.В. Шубников, "невероятное количество ошибок". Именно на почве, удобренной этими ошибками, время от времени вырастают самые разнообразные псевдоученые "сочинения" - биологические, технические, экономические и другие. Некоторыми из них нам придется заняться при разборе второго закона.
3.2. Несимметричность взаимных превращений теплоты и работы. Принцип Карно
Второй закон термодинамики, так же как и первый, формировался в течение длительного периода трудами многих ученых и инженеров. Без его использования дальнейшее развитие теплоэнергетики, химической технологии и многих других направлений техники и науки было бы невозможным.