— Нет проблем. Ялда воспроизвела у себя на груди одну из заранее подготовленных диаграмм.
— Если графически изобразить зависимость между силой, притягивающей книгу к земле, и ее высотой, — объяснила она, — то сила окажется постоянной, и мы получим горизонтальную прямую. А теперь обратите внимание на площадь под этим графиком вплоть до точки, которая соответствует текущей высоте книги. Когда книга падает, уменьшение этой площади — то есть тот самый маленький прямоугольник, который мы от нее отрезаем — будет равно произведению силы, действующей на книгу, и пройденного ею расстояния; эта величина в точности совпадает с увеличением кинетической энергии — силой, помноженной на расстояние.
Евсебио изучил диаграмму.
— Допустим.
— И наоборот, если книга подброшена вверх, и начинает терять скорость под действием силы притяжения, ее кинетическая энергия будет уменьшаться… однако площадь под графиком увеличится ровно настолько, чтобы скомпенсировать эту потерю. Так вот, эта площадь называется «потенциальной энергией»; суммарная энергия, которая складывается из кинетической и потенциальной, будет сохраняться. Это верно и для других сил — например, для силы, которая действует на тело, соединенное с пружиной.
Евсебио сказал:
— Математический смысл ваших объяснений мне понятен. Но разве это не просто красивые слова, которые на самом деле означают, что закон сохранения для кинетической энергии не работает — что она изменяется, но в некоторых простых случаях мы достаточно хорошо понимаем ответственные за это силы, чтобы ее изменение можно было просчитать?
— В общем-то, да, — согласилась Ялда. — Это что-то вроде бухгалтерского учета. Но бухгалтерию не стоит списывать со счетов; она тоже может быть полезным инструментом. С помощью потенциальной энергии упругой деформации можно вычислить дальность полета снаряда, выпущенного из рогатки, а с помощью потенциальной энергии тяготения — определить высоту, на которую этот снаряд сможет подняться.
Евсебио этот довод не убедил. Он указал на марширующие фигурки; две из них остановились, так как у них закончился завод, а третья упала на спину и теперь безрезультатно дергала ногами.
— В реальном мире энергия не сохраняется, — сказал он. — Мы получаем ее из пищи или сжигая топливо и теряем из-за трения.
— Возможно, это и кажется наиболее разумным объяснением, — заметила Ялда, — но в действительности такие процессы — всего лишь более сложные примеры явлений, о которых мы только что говорили. Трение превращает движение в тепловую энергию, которая представляет собой кинетическую энергию материальных частиц. А химическая энергия считается одной из разновидностей потенциальной энергии.
— Я понимаю, что тепло — это разновидность невидимого движения, — согласился Евсебио, — но как в эту схему вписывается сжигание топлива?
Ялда объяснила:
— Чтобы понять, как устроена частица топлива, можно представить себе клубок туго скрученных пружин, который снаружи обвязан леской. Действие либератора напоминает разрезание лески — весь клубок разлетается на части. Только вместо звуков, которыми сопровождается разрыв, и разлетающихся во все стороны пружин топливо создает свет и раскаленный газ.
Евсебио был озадачен.
— Это очаровательная аналогия, но я не понимаю, в чем ее практическая польза.
— О, польза действительно есть! — заверила его Ялда. — Проводя реакции между различными веществами в закрытых емкостях — удерживающих внутри все продукты реакции и полностью преобразующих свет в тепло — ученые составили таблицы, которые показывают относительное количество потенциальной энергии, содержащейся в разных химических соединениях. Образно говоря, топливо и либератор находятся на десятом этаже этой башни, а газы, которые образуются в процессе их горения — в самом низу. Разница в количестве потенциальной энергии проявляется в виде давления и тепла — точно так же, как разница в гравитационной энергии падающей книги проявляется в ее скорости.
Интерес со стороны Евсебио начал возрастать.
— И все расчеты сходятся? Химическая энергия устроена как бухгалтерский баланс — все настолько просто?
Ялда поняла, что эту идею она, пожалуй, слегка перехвалила.
— В принципе так и должно быть, но на практике получить точные данные довольно сложно. Можете считать, что эту работу еще только предстоит завершить. Но если вам доведется побывать на химическом факультете…