Сколько тепла способен удержать дом зимой?
В теории и на практике законы термодинамики говорят нам всё, что нам нужно знать об отоплении и охлаждении. Вам приходится отапливать дом, потому что зимой на улице холоднее, чем в помещении (второй закон). Всё тепло, которое дом теряет, поступает в окружающее пространство: землю под ним и воздух вокруг него (первый закон). Чтобы поддерживать в доме постоянную температуру, вы должны обеспечивать его таким же количеством энергии (в форме электроэнергии, газа или другого топлива), какое он теряет (снова первый закон). Как бы мы ни хотели этого, наши дома сами по себе зимой теплее не станут, «засасывая» тепло снаружи (второй закон). Хотя есть, конечно, хитрости вроде тепловых насосов, о которых мы поговорим ниже.
Всё это настолько очевидно, что последствия действия этих законов мы уже не замечаем. В зимние месяцы авторы редакционных статей кричат о растущих ценах на энергию, скандалах, связанных с «энергетической бедностью» (когда людям не хватает средств на то, чтобы отапливать свои дома), и о «неприлично» высоких прибылях энергетических компаний. По иронии судьбы, температуры на Земле по абсолютным значениям могут считаться средними и постоянными. Ведь минимально возможная температура, абсолютный ноль, составляет –273,15 °C (0 градусов Кельвина) и до сих пор не достигнута даже в лабораторных условиях. Самое холодное место, которое мы можем себе представить, находится внутри огромной черной дыры, и имеет температуру на миллиардную долю градуса выше абсолютного ноля. На другой стороне температурного спектра ученым удалось к настоящему времени достичь максимальной температуры внутри Большого адронного коллайдера – гигантской машины по разгону и сталкиванию частиц в Швейцарии: 5 трлн °C – примерно в 350 000 раз больше, чем в ядре Солнца.
В свете таких экстремальных значений наша повседневная борьба за тепло и прохладу кажется банальщиной. Но независимо от того, находитесь ли вы в черной дыре, вращаетесь с неимоверной скоростью внутри адронного коллайдера или дрожите от холода во временном модуле в Антарктике, вы не можете игнорировать законы физики. Если внешняя температура составляет, например, 0 °C, а мы хотим получить в помещении комфортную для нас температуру 18–20 °C, законы термодинамики однозначно указывают на то, что нам придется заплатить за комфорт, и даже говорят, сколько именно.
