Парадокс Шредінгера
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Багато полімерів, занурені в розчинник, поглинають його і розбухають. Вийняті з рідини вони скорочуються, хоча б і перебували в її парах. Так поводиться, наприклад, природний полімер каучук в чотирьох хлористому вуглеці. А раз так, то можна побудувати машину, яка використовує розширення і скорочення каучуку в результаті поперемінного впливу на нього рідини і пара.
Така машина працювала б при однаковій температурі пара і рідини, а значить… розгляду може зашкодити Другий принцип термодинаміки. Значить, вона була б вічним двигуном. І, якщо всі проекти вічних двигунів, що пропонувалися спростовували самі себе, будучи побудованими, цей діяв. Повільно, не здійснюючи корисної роботи, але рухався. Вічно! Багато вчених обговорювали неможливий факт, ставили нові і нові експерименти, а проклятий каучук продовжував порушувати один з найважливіших і непорушність законів природи. І лише через дві третини століття після опублікування парадоксу П. Шредером трьом англійським вченим вдалося нарешті «розправитися» з каучуковим перпетуум мобіле. Це були наукові співробітники Портон-Даунського інституту хімічної оборони Військового міністерства Великобританії – Масті, Петтл і Сміт.
Виявилося, що в умовах, коли температура рідини і пара абсолютно дорівнює, точніше, відрізняється не більше, як на тисячні частки градуса, машина не працює. Вічний двигун зупинився, парадокс зник, а закони природи залишилися в силі. Отже, одна таємниця розкрита і похована, але з її могили вийшла інша: чому ж перпетуум мобіле міг протистояти зусиллям науки протягом 65 років?
Відповідь дала та ж трійка англійських дослідників. Вони виявили неймовірне, на перший погляд, явище. У запаяній та ізольованій посудині температури рідини та її пари – не однакові і не вирівнюються, хоча і коливаються в досить великих межах під впливом навколишнього середовища. Температура пара, як правило, вище, ніж рідини. Помилялися експериментатори, починаючи з самого Шредера і до наших сучасників, які занадто довіряли своїм не надто точним приладам і таким же висновкам. Прискіпливі фізико-хіміки виявили незначну різницю в температурах і недостатність термоізоляції.
Став зрозумілим механізм феномена. Стан полімеру, що знаходиться в газі, залежить від тиску пари. І хоч зміна температури на 0,3 градуса змінює тиск всього на мікрони ртутного стовпа, цього достатньо, щоб ступінь набухання або скорочення слабо-вулканізованого каучуку змінилася вдвічі.
Отже, гірерпетуум мобіле Шредера може працювати, але не порушуючи законів термодинаміки, а як простий тепловий двигун, який використовує мізерну різницю в температурі рідини і пара, що зберігається завдяки різниці в теплопровідності і теплоємності при непомітних, але постійних коливаннях температури зовнішнього середовища.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.