Прямо сейчас, читая эти слова, вы являетесь термодинамической системой, хотите вы того или нет. Человеческое тело подчиняется тем же принципам и законам, что и самые крупные звезды, и самые мелкие частицы.
Термодинамика изучает процессы передачи тепла между ТДС, и описывает правила, по которым эти процессы протекают. На сегодня сформулировано три закона термодинамики, и нам нужен первый из них.
Первый закон термодинамики был открыт в первой половине 19 века, и с ним связана трагическая история. Открывший и сформулировавший его молодой ученый Сади Карно погиб от холеры, и по действовавшему тогда закону все его личные вещи были сожжены, чтобы предотвратить распространение инфекции. Чудом уцелела маленькая записная книжка, в которой спустя несколько лет нашли записи о первом законе термодинамики – законе сохранения энергии.
«Количество энергии, полученное термодинамической системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы против внешних сил» – так звучит первый закон. Другими словами, энергия, полученная системой, должна быть потрачена на совершение работы, либо будет в этой системе сохранена, увеличивая внутреннюю энергию.
Полученная энергия не может просто рассеяться. Она должна быть либо израсходована, либо сохранена. Это закон, и ни малейшего исключения он не допускает. По большому счету, количество энергии во Вселенной неизменно с момента Большого взрыва. Она лишь переходит из одного вида в другой: из потенциальной в кинетическую, из ядерной – в тепловую, из тепловой – в механическую, и так далее.
Разные организмы на Земле получают энергию разными способами. Растения используют энергию частиц солнечного света и питательных веществ из почвы. Холоднокровные животные используют тепло окружающей среды и пищу. Источников энергии у них два, поэтому пищи им требуется сравнительно меньше, чем теплокровным существам. Взрослые королевские питоны, например, могут есть раз в две недели. Для теплокровных животных пища – единственный доступный источник энергии. На первый взгляд может показаться, что такое положение не очень удобно: есть раз в две недели гораздо проще, чем несколько раз в день. Однако это совершенно логично с точки зрения эволюции: такое животное не зависит от света и температуры воздуха. Оно может выжить в темноте и на холоде, лишь бы еды было достаточно. К таким теплокровным существам относится и человек.