Если энергия вообще не передается, то в самом лучшем случае она сохраняется в прежнем своем качестве. Таков один из фундаментальных законов природы, без учета которого невозможно сконструировать ни одной тепловой машины. Когда он был открыт в середине прошлого века С. Карно и Клаузиусом, материалисты стремились просто отрицать его или вводить его в противоречие с законом сохранения энергии.

"Энергия уничтожима хотя бы качественно, значит, она должна быть сотворена? – делает совершенно логичный вывод Энгельс, но тут же гневно добавляет, – Абсурд!" Это лучшее свидетельство того, что материализм есть религиозная вера. Если какой-то закон природы или природное явление опровергает веру в отсутствие Бога – значит, тем хуже для этого закона, материалисты просто не принимают его.

КРАТКОЕ ПОНЯТИЕ ОБ ЭНТРОПИИ, КАК МЕРЕ ХАОСА В термодинамике существует особая фундаментальная величина, характеризующая "качество" тепловой энергии, а также меру упорядоченности в системах, состоящих из частиц, которые способны случайным образом перемещаться или обмениваться энергией. Эта величина – энтропия. Вводится она, через свое приращение, или, как принято говорить в дифференциальной форме.

Предположим некое тело, или система, имеющая температуру Т (по абсолютной шкале), получила небольшое количество теплоты dq, так что его температура при этом практически не изменилась. Говорят, что при этом энтропия системы возросла на величину: ds = dq / T Постулируется, что при абсолютном нуле энтропия любой системы равняется нулю (третье начало термодинамики).

Если так, то энтропию любой системы для любой температуры можно экспериментально измерить, определяя сообщая ей последовательно и изотермически небольшие количества тепла, и суммируя их в отношении к той температуре, при которой они получены. Итак, энтропия, это не какая-то умозрительная, а вполне реально определяемая величина. Второе начало термодинамики после введения понятия энтропии получает уже четкое математическое выражение, которое гласит, что невозможен процесс в замкнутой системе тел (

то есть не могущей обмениваться с внешней средой ни теплом, ни работой, ни веществом), при котором суммарное приращение энтропии было бы отрицательным. А проще сказать: энтропия замкнутой системы не убывает. В частности, если система состоит из двух тел, горячего, с температурой Т1 и холодного с температурой Т2, и мы попытаемся передать тепло от холодного к горячему, то мы тем самым уменьшим энтропию системы.

В самом деле, возьмем малое количество теплоты q и передадим его от холодного тела к горячему. Энтропия холодного уменьшится на q / Т2, а энтропия горячего возрастет на q / Т1. Поскольку Т1 > Т2, то уменьшение энтропии будет больше ее приращения, что невозможно. Точно так же можно показать, что тепло нельзя полностью превратить в работу, ибо при этом энтропия системы опять-таки уменьшится.

В самом деле, предположим, что тело с температурой Т1 превратило полностью некое количество теплоты q в работу. Преобразуем эту работу вновь в тепло, передаваемое телу с температурой Т2>Т1 (этого нам механика не запрещает: разгоним какой-нибудь неупругий молот и ударим им по телу 2, или превратим работу полностью в энергию электрического тока и с помощью нагревателя передадим ее телу 2).

В итоге получится, что тепло от холодного тела перешло к горячему с полным сохранением общей энергии и вообще без любых иных изменений в природе, что невозможно. Чем больше температура тела, тем большую часть отбираемого от него тепла можно преобразовать в работу. Можно и это положение доказать строго, что и делается при анализе теплового двигателя. Кратко пояснить это можно так.

В замкнутой системе между телами с температурами Т1 и Т2 мы помещаем рабочее тело, которое, получая тепло dq1 от тела 1 совершает работу dA и отдает тепло dq2 телу 2. Так работает любая тепловая машина. В случае идеальной машины у нас не будет потерь энергии и энтропия нашей замкнутой системы не возрастет. Чтобы энтропия замкнутой системы не изменилась у нас должно быть dq 1 /T 1 =dq 2 /T 2 =ds.

Здесь ds – равное по модулю и противоположное по знаку изменение энтропии каждого из тел. А по закону сохранения энергии: dq1=dq2+dA Тогда dA=dq1 –dq2=ds(T1-T2). Чем больше разница между температурами Т1 и Т2, тем больше и получаемая работа. Можно сказать, что температура тела определяет рабочий потенциал или сорт того тепла, которое это тело содержит и часть которого теоретически может преобразовать в работу.

Тело содержащее много тепла, но при низкой температуре содержит низкопотенциальное, "второсортное" тепло. Работы из него не извлечь. Ведь и температуру окружающей среды, близкую к Т2, мы не можем понизить. Гораздо лучше то тело (обычно, меньшее по массе), которое такое же количество тепла содержит при более высокой температуре. Из этого тела еще есть возможность добыть какую-то полезную работу.

Например, раскаленный конец термопары может некую часть подводимого тепла преобразовать в работу электрического тока. Такое же тепло, распределенное по еле теплому утюгу, превратить в работу уже практически невозможно. Тому же правилу подчиняется и энергия, переносимая при помощи излучения. Излучение Солнца, приходящее на землю, соответствует гораздо более высокой температуре, чем то же количество тепла, которое сама земля сбрасывает в космос, поддерживая свой тепловой балланс и не перегреваясь.

Потому солнечная энергия гораздо высшего качества, нежели теряемое землею тепло. Зеленые растения при фотосинтезе и используют эту высококачественную энергию. А использовать для фотосинтеза тепло остывающей по ночам земли они не могут. Этого требует второе начало термодинамики. В дальнейшем в курсе термодинамики показывается связь между энтропией и термодинамической вероятностью системы, то есть числом микросостояний элементов системы, с помощью которых реализуется данное макросостояние.