Если вы считаете поставленный вопрос очередным бредом, тогда претензии предъявляйте не мне, а лорду Кельвину, который доказал такую возможность. Мало того, он даже предложил устройство для отопления дома за счет энергии охлаждённого воздуха.
Давайте разберемся: прав ли был Кельвин, а если прав, то, как на практике осуществить его идеи?
Внутренняя энергия тела
Общеизвестно, что всякое вещество состоит из молекул, которые двигаются и взаимодействуют между собой. Таким образом, у каждой молекулы имеется кинетическая и потенциальная энергия. Разумеется, энергия одной молекулы ничтожна. Но молекул неисчислимое множество. Поэтому если сложить всю энергию, то получим внушительную сумму. Эта суммарная энергия есть не что иное, как внутренняя энергия.
Чем выше температура тела, тем большая скорость движения молекул и сильнее взаимодействие. Значит, внутренняя энергия нагретого тела выше, чем у того же тела, но при низкой температуре.
Значит ли это, что при минусовой температуре внутренняя энергия отсутствует? Совершенно нет, если эта температура не абсолютный нуль.
Абсолютным нулем принято считать температуру, при которой движение молекул остановлено. Мне, например, неизвестны опыты по доведению температуры тела до абсолютного ноля (0 К или –273,15 градуса по Цельсию). Близкие по этому значению температуры были достигнуты в лабораторных условиях, но достичь 0 К не удавалось никому, по крайней мера на данное время.
Таким образом, мы можем утверждать, что у любого тела есть внутренняя энергия. А раз так – ее можно извлечь и использовать для нагревания другого тела. В принципе, мы это делаем каждый день, пользуясь холодильником. Мы извлекаем внутреннюю энергию от продуктов, а полученное тепло выбрасываем в окружающую среду. Справедливости ради признаем, что наше участие в этом процессе минимально: нам только требуется включить холодильник и загрузить камеры продуктами. Остальное – дело техники.
Как работает холодильник
Рассмотрим работу холодильника на примере устаревших моделей с нагревательными элементами.
Принцип его работы следующий:
Хладагент (аммиак или другая быстроиспаряющаяся жидкость) нагревается небольшим ТЕНом до температуры кипения и по трубкам поступает в испаритель (емкость большого объема). В испарителе хладагент преобразуется в пар. Поскольку внутренняя энергия пара меньше чем у жидкости (меньше молекул заключено в единичном объеме), то и температура испаренного аммиака намного ниже, чем у жидкого.
Пар поступает по трубкам в камеры холодильника, где осуществляется теплообмен между продуктами и охлажденным хладагентом. От продуктов отбирается тепло, а подогретый пат самотеком стекает вниз, где давление выше, что способствует конденсации пара. Газообразный хладагент отдает отобранную от продуктов энергию и превращается в жидкость. Цикл завершается и повторяется снова.
Аналогичным образом работают современные холодильники, за исключением того, что сжатие и разрежение хладагента обеспечивает компрессор.
Нагревание комнаты холодильником
Несмотря на то, что основная задача холодильника – охлаждение продуктов, он еще и нагревает комнату. Разумеется, этот нагрев происходит больше за счет потребляемой электроэнергии, но часть тепла выделяется именно за счет понижения температуры продуктов.
А теперь представьте себе, что вы сделали проем в стене и поместили в него холодильник, дверцами наружу. Если держать дверцу открытой, то даже при минусовой температуре поступающий воздух из окружающей среды будет охлаждаться, а отобранное у него тепло будет обогревать комнату.
Еще раз отметим, что обогрев будет происходить по большей части за счет электроэнергии потребляемой холодильником, но расчеты показывают, что около 10% тепла поступит за счёт внутренней энергии наружного воздуха.
Обогрев помещения
Естественно, предложенный способ никто не использует. Однако такой принцип обогрева дома существует. Его предложил еще Кельвин, но не с помощью обычного холодильника, а с применением, так называемых холодильных машин, проще говоря, теплового насоса с компрессором. Принцип работы такой установки понятен из рисунка.
Для повышении КПД установки, внешний контур погружают в глубоко в воду или в грунт. Поскольку температура на глубине всегда плюсовая, то и энергии из этой среды можно извлечь больше.