Чтение онлайн

Кстати, сама жизнь в том виде, как мы ее наблюдаем, обязана своим существованием данному третьему условию вечного движения второго рода. Если бы подъем пара внутри паровой оболочки требовал затрат энергии, он никуда не поднимался бы, а накапливался у самой водной поверхности. Тогда не будет атмосферных осадков, и суша станет выженной пустыней без всяких признаков жизни. Эволюция остановилась бы в лучшем случае на уровне земноводных. К счастью отсутствие энергозатрат на подъем пара способствует появлению облачного покрова с последующими осадками и выходом жизни на сушу.

В общем случае, справедливом для энергии гравполя и вакуума, данное условие выглядит следующим образом: условия работы, совершаемые над энергетической средой, должны отличаться от условий работы, совершаемой самой средой. Здесь под термином «энергетическая среда» понимается гравитационное поле или физический вакуум.

Четвертое условие.

Настоящее условие является развитием предыдущего третьего условия, тем не менее оно имеет самостоятельную ценность. Использование только первых трех условий еще не позволяет решить проблему вечного движения. Например, если мы будет поднимать жидкость в трубе с помощью насоса, а затем позволять ей падать сверху вниз ни гидротурбину отдельными каплями, полезной выработки энергии мы не получим, несмотря на то, что такая конструкция полностью удовлетворяет первым трем условиям. Энергозатраты насоса будут в лучшем случае равны выработке энергии турбиной, а с учетом неизбежных потерь они окажутся выше.

Полученный ранее вывод о нулевой работе при подъеме жидкости в вертикальной трубе может показаться ошибочным, т. к. практика показывает, что подъем жидкости всегда сопровождается затратами энергии независимо от способа подъема — через трубу или с помощью обычного ведра. Все дело в том, что в разных случаях работа может выполняться над разными объектами: в одном случае она совершается над самой жидкостью, в другом случае — над гравитационным полем. Гравполе замечает не движение жидкости, а движение ее фазовой границы. Когда мы поднимаем жидкость обычным ведром, ее фазовая граница также поднимается, и жидкость в разные моменты времени оказывается в точках с разной напряженностью поля. Поэтому она по-разному деформирует поле, а изменение деформации ведет к изменению энергии и совершению работы. С другой стороны, при подъеме жидкости в трубе ее фазовая граница, соответствующая месту выхода из трубы, остается неподвижной. Значит, деформация поля не меняется и энергия поля постоянна, а работа совершается над самой жидкостью, т. к. деформируется именно жидкость под воздействием насоса.

Рис.1.10.3. Движение жидкости по замкнутому трубопроводу посредством насоса: давление на входе в насос Р1, давление на выходе Р2, насос сдавливает жидкость на величину ;Рр = Р2-Р1. Трение трубопровода ;Рс равно напору жидкости в насосе ;Рр. Энергия насоса тратится на сжатие (деформацию) жидкости на величину ;Рр , а не на преодоление трения ;Рс.

Рассмотрим движение жидкости по замкнутому трубопроводу с помощью насоса (рис. 1.10.3). Пусть давление на входе в насос будет Р1, на входе Р2, то есть насос сжимает жидкость на величину ;Рр = Р2 — Р1. Из законов термодинамики известно, что при сжатии некоторой среды выполняется работа

(1.10.1)

Учитывая, что жидкость практически не сжимаема (V;Const) и расписывая формулу для нашего случая движения жидкости по замкнутому трубопроводу, получаем

(1.10.2)

где G — расход жидкости. Так как перепад давлений в насосе ;Рр всегда равен гидравлическому сопротивлению ;Рс, можно переписать формулу в виде

(1.10.3)

С математической точки зрения замена формулы (1.10.2) на формулу (1.10.3) совершенно правомерна и не сопровождается численными ошибками. Поэтому она осуществляется постоянно. Но это приводит к тому, что мы привыкаем иметь дело с формулой (1.10.3) и забываем, что она есть всего лишь модификация более правильной формулы (1.10.2). Поэтому у нас создается неправильное представление, будто работа А необходима для преодоления гидравлического сопротивления ;Рс, в то время как она в действительности необходима для сжатия, то есть деформации жидкости в насосе на величину ;Рр (кстати, такой анализ позволяет понять, почему тепловые трубы работают без затрат энергии: они не имеют механизма, который деформировал бы рабочую жидкость).

Возвращаемся назад к подъему жидкости в вертикальной трубе. Для того, чтобы заставить жидкость двигаться через трубу вертикально вверх, необходимо создать некоторую движущую силу. Такая сила может быть создана насосом или каким-либо физическим эффектом: капиллярным всасыванием, диффузией и т. д. Насос деформирует рабочую жидкость, следовательно, движение жидкости по трубе с помощью насоса будет требовать затрат энергии. Но такие физические эффекты, как диффузия и капиллярное всасывание, не деформируют рабочую жидкость, поэтому движение жидкости с их помощью не будет требовать затрат энергии. Так мы получаем четвертое условие вечного движения второго рода: движение рабочего тела по контуру должно происходить без его деформации. Деформация допустима лишь в момент, когда рабочее тело отдает энергию.

Пятое условие.

Настоящее условие является наиболее простым из всех, но именно оно чаще всего нарушалось при разработке различных весрий ВД2. Известно, что производимая работа рассчитывается по формуле

(1.10.4)

где F; — результирующая сила. Условие А ; 0 выполняется только в случае F; ; 0 и а ; 0, так как F = ma согласно второму закону механики. Следовательно, выполнение работы и увеличение энергии рабочего элемента возможно только при его неравномерном (ускоренно-замедленном) движении. Поэтому можно представить функционирование ВД2 следующим образом: рабочий элемент (поршень, турбина, рычаг, поток газа или элементарных частиц) движется с ускорением и приобретает энергию от некоторой энергоемкой среды, затем он входит в контакт с преобразователем, тормозится и сбрасывает на преобразователь всю приобретенную ранее энергию. После этого рабочий элемент возвращается в исходное положение и цикл повторяется.

Ускоренное движение рабочего элемента происходит под действием сил, создаваемых источником начальной энергии: если таким источником служит гравитационное поле, рабочий элемент будет двигаться под действием гравитационных сил, в случае использования вакуумной энергии он будет двигаться под действием сил, создаваемых деформацией физвакуума. Итак, пятое условие вечного движения второго рода формулируется следующим образом: движение рабочего элемента вечного двигателя второго рода должно быть ускоренно-замедленным, а не равномерным.

На рис.1.10.4 показана диаграмма работы ВД2. Линия АВ — это ускоренное движение рабочего элемента с накоплением энергии, наклонные линии ВС1, ВС2, ВС3 отражают процесс передачи энергии преобазователю, линии С1А, С2А, С3А — возврат рабочего элемента в исходную точку цикла. Цикл АВС1 не самый перспективный, т. к. не вся накопленная энергия отдается на преобразователь, часть пропадает бесполезно при возврате

Рис.1.10.4. Диаграмма работы вечного двигателя второго рода: АВ — ускоренное движение рабочего элемента с приобретением им энергии; ВС — передача энергии на преобразователь; СА — возврат рабочего элемента в начальную точку цикла.

рабочего элемента в начальную точку цикла. Поэтому ВД2 с таким циклом будет характеризоваться невысоким выходом полезной энергии на единицу массы. Цикл АВС3 является самым перспективным, т. к. рабочий элемент аккумулирует энергию не только в ходе ускоренного движения по направлению к преобразователю, но и при его возврате в исходную точку. Ясно, что чем больше количество накопленной энергии, тем больше ее выход на единицу массы. К сожалению, техническая реализация такого цикла будет, вероятно, встречать определенные трудности. Цикл АВС2 — это промежуточный цикл, и скорее всего, именно он наиболее реален для воплощения, т. к. рабочий элемент в таком цикле возвращается в начальную точку с равномерной скоростью.

Гравитационная электростанция, которая будет рассмотрена в разделе 3.1, реализует цикл АВС2. Кривая АВ — это ускорение рабочей жидкости в сопле с поглощением гравитационной энергии, ВС2 — торможение жидкости на гидротурбине с передачей ей всей накопленной энергии (турбина играет роль преобразователя), С2А — весь остальной путь, который проходит жидкость по контуру станции через все ее элементы. Природный процесс преобразования гравитационной энергии за счет эффектов испарения воды и последующей конденсацией пара в высоких атмосферных слоях чаще всего реализует цикл АВС1: при соударении дождевой капли с породой лишь часть энергии капли тратится на разрушение породы и переработку ее в минеральное удобрение, другая часть остается в форме гидравлической энергии образующихся водных потоков. Но именно эта невысокая эффективность природных процессов позволяет нам перехватывать остатки непреобразованной энергии в наших гидроэлектростанциях.