1. ПЕРШІ КРОКИ
Ми почнемо з того, що введемо найелементарніші поняття - теплоти і роботи. Щоб підкреслити, наскільки вони прості, спробуємо уявити собі, як один з наших предків міг би сприймати свій повсякденний досвід. Звичайно, нам доведеться багато домислювати, коли ми будемо здійснювати своє уявну подорож у часі, адже від далекого минулого не залишилося ніяких письмових свідчень. Ми припускаємо, що наш предок міг відчувати такі ж відчуття і володів такими ж інтелектуальними здібностями, як і ми. Тому ми можемо вважати, що його основні реакції на зовнішні впливи були такими, як ми їх собі уявляємо.
Потім ми зупинимося на деяких вузлових точках еволюції, якої потрібно близько 20 століть, перш ніж були створені і стали застосовуватися на практиці машини для отримання роботи за рахунок теплоти. Озираючись назад, можна дивуватися, що треба було так багато часу. Однак, на щастя, ці відкриття все ж відбулися і теплові машини по праву займають провідне місце в техніці.
У цій книзі ми розповімо про те, що людство дізналося про теплових машинах і двигунах і чому воно навчилося завдяки їм.
ГАРЯЧЕ І ХОЛОДНА
Наш герой Чарлі Печерний, як ми будемо його називати, ніколи не чув слово термодинаміка, але він був першим студентом, що вивчав цей предмет. Він володів примітивними, але практично корисними для нього знаннями про те явище, яке ми позначаємо словом теплота. Хоча лексикон Чарлі був обмежений, він, ймовірно, міг досить багато сказати про природу теплоти, можливо, не менше, ніж ми, хоча наша мова склався як підсумок багатьох століть цивілізації і багатьох років освіти.
Природа жалю не знає. То в тремтіння, то в жар його кидає.
Слово «теплота» (англ. - heat) далеко не однозначно. Так, словник дає 10 значень для іменника heat і дещо більше для дієслова to heat. Більш того, як ми побачимо, саме явище, яке ми називаємо словом «тепло», навіть в його вихідному основному значенні спантеличувало найяскравіші уми протягом багатьох століть.
Повернемося до Чарлі. Він, звичайно, не розумів всього того, що він знав про теплові явища, але ми можемо уявити собі, що ж він мав знати. Найімовірніше, він знав те, що ми з вами дізнаємося безпосередньо з повсякденного досвіду. Камінь в тіні на дотик відрізняється від каменя на сонце. Переходити вбрід невеликий ставок набагато приємніше, ніж швидкий потік, поточний з джерела на схилі пагорба. Взимку Чарлі тремтів від холоду, влітку знемагав від спеки. Різниця між гарячим і холодним було для Чарлі дуже важливим, тому що безпосередньо впливало на його почуття. Воно було відчутним в буквальному сенсі.
У Чарлі було також елементарне уявлення про те, що таке утеплювач, хоча навряд чи він так його називав. У тіні йому було прохолодно в спекотний літній день. Сніг під листям довго зберігався навесні. Сам Чарлі міг заритися в сухе листя, щоб не замерзнути. Коли Чарлі замерзав, він одягав шкуру. Сидіти в заметі, закутавшись в ведмежу шкуру, не так незатишно, як голим.
Після того як він приручив вогонь, який час від часу позбавляв його притулку серед дерев, Чарлі переселився в печеру. Він на практиці пізнав багато нового про теплоту. Гарячі дрова служили джерелом тепла. Багаття можна було розвести в будь-якому місці і регулювати силу вогню.
Вогонь нагрівав предмети набагато швидше, ніж сонце. Камінь, покладений поблизу вогню, ставав таким гарячим, що до нього не можна було доторкнутися. Перше домашнє гаряче водопостачання з'явилося, ймовірно, коли гарячий камінь опустили в посудину, де зберігався запас води. Якби хто-небудь запитав його, Чарлі сказав би: «Дійсно, всякий раз, коли гарячий і холодний предмети стикаються, гарячий стає холодніше, а холодний - тепліше. Але навіщо ставити таке дурне питання про те, що знає кожен? »
Скоро Чарлі дізнався, що предмети, що знаходяться в вогні або поруч з гарячими каменями, піддаються і іншим змінам, а не тільки нагріваються. Дрова горять. М'ясо смажиться. Лід і сніг тануть. Вода кипить або випаровується. Глина твердне. Камені можуть розтріскуватися. Уроки по теплоізоляції також тривали. Якщо Чарлі обгортають руки зеленим листям, то він міг витягнути з вогню добре пропекшійся шматок м'яса, не отримавши при цьому пухирів. У своїх нових сандалях з підошвами з кори він міг ходити по розпеченому сонцем скелях, не обпалюючи ступень.