Alexandru Mironov: Termodinamica este o stiinta de-acum seculara. Asta nu inseamna insa ca termodinamistii nu sunt bantuiti de intrebari, de probleme nerezolvate, despre care vom vorbi, de altfel, in paginile urmatoare. Cei doi interlocutori sunt termodinamisti prin formatie sau formati pe parcurs: Corneliu Stanasila, cercetator in energetica industriei constructiilor, doctor in termodinamica, a lucrat in paralel, cu pasiune, la procese si experimente din fizica gazelor; celalalt, cunoscutul matematician Octavian Stanasila, cadru universitar, a fost atras de ecuatiile reci ale legilor termodinamicii pe masura ce fratele sau, inginerul, imagina experimente interesante. Amandoi formeaza, veti vedea, un binom cu care se poate ajunge departe... Va propun deci sa incepem cu legile de baza ale termodinamicii, pe care am sa va rog sa le enuntati, dupa care putem plonja in adancul acestei ramuri a fizicii care studiaza gazele, putem masura temperatura mediului ambiant, asculta ciocnirile moleculelor, incercand, bineinteles, sa vedem care sunt foloasele pe care le putem trage din cercetarile termodinamistilor, noi, pietonii de pe strazile satului planetar.
Corneliu Stanasila: Primul principiu afirma, de fapt, ca nu se poate obtine energie decat dintr-o alta forma de energie. Cel de-al II-lea afirma ca nu este posibila obtinerea de energie mecanica dintr-o singura sursa de caldura. Altfel spus, cel de-al II-lea principiu postuleaza ca este nevoie de doua surse de caldura la temperaturi diferite pentru a se furniza energie – si numai o parte din caldura pe care o primim de la sursa calda o putem regasi intr-o forma de energie careia i se recunoaste integral capacitatea de a putea fi transformata intr-o alta forma.
Al.M.: Randamentul 1, de transformare integrala dintr-o forma de energie in alta, nu exista.
C.S.: Nu exista, iar ciclul Carnot, cel mai perfect ciclu imaginabil, de valorificare a celor doua surse de care vorbeam, are randamentul cu atat mai mic cu cat cele doua surse au temperaturile mai apropiate.
Al.M.: Ciclul lui Carnot are deja mai bine de 100 de ani, este un mare adevar, dar un mare adevar nu trebuie sa se transforme in dogma, mai ales in lumea stiintei. Carl Sagan spune, de altfel, ca in stiinta, dar si in viata, nu exista, de fapt, decat un singur adevar sacrosanct: acela ca nu exista niciun fel de adevar sacrosanct. Domnule profesor Octavian Stanasila, sa privim acum lucrurile din punctul de vedere al teoreticianului, cel care elaboreaza ecuatiile – am sa ma repet – reci, pentru aceste medii de gaze, fie ele si calde, fierbinti.
O.S.: In fizica gazelor s-a lucrat mult, s-a strans un munte de informatii. Momentul Maxwell este, desigur, cel mai important in istoria dezvoltarii termodinamicii. Maxwell a stabilit, matematic, legea de repartitie a moleculelor pe viteze, de la care pleaca, practic, toate consideratiile despre gaze. Sa continuam insa discutia pe fagasul pe care a inceput. Sa reluam aceste doua surse de energie, strict necesare pentru o transformare prin care s-ar produce lucru mecanic. Dar daca ne gandim bine ce inseamna o singura sursa, vom avea o surpriza de mari proportii. Si anume: nu exista surse monoterme! Este doar vorba de un termen comod, dar nestiintific, pentru ca in interiorul unui gaz, privit ca sursa monoterma, coexista, de fapt, un numar neprecizabil de surse politerme. Pentru ca, de la Maxwell citire, in orice mediu gazos exista molecule cu diverse viteze, intre foarte mari, uriase si foarte mici. Viteza medie patratica a unei molecule, luata la intamplare, in aerul ambiant, de exemplu, este de 550 m/secunda. Moleculele rapide pot fi socotite drept surse la temperaturi inalte. Doar ca aceste surse sunt complet inecate de haosul molecular.
Al.M.: Masurand temperatura mediului intr-un punct oarecare din spatiu, noi masuram, de fapt, temperatura medie a unui grup mare de molecule, milioane si milioane de molecule.
C.S.: Exact. Temperatura, in definitiv, este o masura a valorilor medii ale energiilor cinetice moleculare.
Al.M.: In jurul nostru bantuie adevarate vartejuri, cicloane, furtuni moleculare, vanturi care bat din toate partile. Nu le simtim pe piele, pe limba, cu ochiul, cu urechea, cu nasul, dar acesta este mediul in care traim – si va rugam sa ni-l descrieti.
C.S.: Intr-adevar, simturile noastre nu sunt sensibile la anizotropii si neomogenitati in conditiile haosului molecular. Moleculele sunt agitate si alearga in toate directiile, cu vitezele medii aferente temperaturii. Dar aceste viteze variaza de la zero la valori foarte mari si fiecare molecula isi schimba de nenumarate ori valorile vitezelor, directiile si sensul de deplasare, ciocnindu-se de miliarde si miliarde de ori cu "suratele" sale, la fiecare ciocnire schimbandu-si energia cinetica. Este posibila, ne-am gandit, preluarea energiilor cinetice ale acestor molecule? Nu, deoarece intrarea in relatii energetice cu o singura molecula implica, inevitabil, contactul cu miliarde de molecule din imediata vecinatate.
Al.M.: Ceea ce simtim noi insa din toata aceasta vanzoleala este doar temperatura, o masura a formei sub care energia se degradeaza de fapt... (va urma)