Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
Таким образом, цепь, составленная из трех и более проводников, представляет собой вечный двигатель второго рода: под действием нескомпенсированной ЭДС происходит вечная круговая циркуляция электрического заряда. В спаях цепи наблюдаются поглощение и выделение теплоты Пельтье, а вдоль проводников - поглощение и выделение теплоты Томсона и теплоты нового линейного эффекта, описанного в работах [18, с.316; 21, с.312], а также выделение теплоты Джоуля. Алгебраическая сумма теплот Пельтье, Томсона и линейного эффекта равна и противоположна по знаку суммарной джоулевой теплоте - этим балансом обеспечивается циркуляция заряда в условиях изоляции цепи от окружающей среды. Получается самофункционирующая термодинамическая пара, только в данном случае приходится соединять между собой не два, а три и более проводников. В связи с этим должен заметить, что в любой термодинамической паре в общем случае может быть задействовано не обязательно два, но произвольное количество проводников.
Теплота Пельтье, поглощаемая и выделяемая в спаях, приводит к появлению между ними разности
Что касается самого эффекта Пельтье, то переменность скачков потенциала сыграла роковую роль в деле правильного понимания физической сути этого эффекта. Эффект Пельтье имеет чисто диссипативную природу и может быть как положительным (экранированная теплота выделяется), так и отрицательным (теплота экранируется, поглощается), причем количество тепла Пельтье в точности равно произведению разности (скачка) потенциалов на силу тока. Но если в качестве скачка взять постоянную вольтовскую разность типа ?АВ , не исправленную на взаимное влияние тел А и В, то результаты опытов по независимому определению количества тепла Пельтье и измерению разности ?АВ и силы тока не совпадут между собой. Из-за этого несовпадения теплоте Пельтье был придан недиссипативный смысл, факт существования отрицательной диссипации был замаскирован, что лишний раз подтверждало идею Клаузиуса об одностороннем развитии мира, то есть о существовании только положительной теплоты диссипации.
Механическое вечное движение можно наблюдать в термоэлектрическом двигателе ПД-17. Для этого надо легкую шелковинку или бузиновый шарик подвесить между пластинами, подключенными к ПД-14 (рис. 38, ж). Шелковинка, попеременно соприкасаясь с пластинами, перезаряжается и совершает таким образом периодические колебательные движения.
Если электроэнергия или механическая работа отводится от термоэлектрического ПД в окружающую среду, то цепь автоматически несколько снижает свою температуру и происходит поглощение из окружающей среды эквивалентного количества тепла. При этом КПД преобразования теплоты одного источника (окружающей среды) в работу равен 100%. Все это успешно и весьма просто нарушает второй закон Клаузиуса [ТРП, стр.465-468].
7. Термоэлектрические ПД, использующие новый
линейный термоэлектрический эффект.
Термоэлектрические явления позволяют создать также ряд других типов циркуляционных ПД. Для этого можно воспользоваться, например, нашим новым упомянутым выше линейным эффектом поглощения или выделения теплоты вдоль проводника, на концах которого имеются разности температур и электрических потенциалов. Новый эффект имеет иную физическую природу, чем известный эффект Томсона, и определяется поэтому другими количественными законами [18, с.316; 21, с.309]. В частности, количество тепла Томсона пропорционально силе тока в первой степени, а количество тепла в новом линейном эффекте - силе тока в кубе.
Если учесть, что количество джоулева тепла пропорционально силе тока в квадрате, то станет ясно, что при очень больших силах тока вполне осуществим циркуляционный вечный двигатель второго рода в виде обычной двухпроводниковой термоэлектрической пары (ПД-18). Для этого надо, чтобы количество тепла, поглощаемого в эффектах новом, Томсона и Пельтье, было равно количеству тепла, выделяемого в тех же эффектах, а также в эффекте Джоуля. Такой баланс может иметь место в двух случаях: при нулевой силе тока, что для нас не интересно, а также при силе тока в несколько тысяч ампер (об этом говорится, например, в работе [25, с.8]). При этом кубическая зависимость поглощаемой теплоты от силы тока в новом эффекте будет доминировать над всеми остальными эффектами.
Необходимая для работы термопары разность температур между спаями автоматически поддерживается теплотой Пельтье, выделяемой в одном спае и поглощаемой в другом. Спай, где теплота выделяется, имеет более высокую температуру, чем спай, где теплота поглощается. Начальный запуск ПД-18 осуществляется путем предварительного нагрева или охлаждения одного из спаев; с целью запуска можно также подать в цепь нужный начальный импульс тока.
С помощью ПД-18 можно, например, отапливать и охлаждать помещение за счет окружающей среды, причем устройство будет включаться само автоматически при достижении температурой окружающего воздуха определенного уровня, обеспечивающего необходимую рабочую разность температур между спаями (положительную или отрицательную). Зимой теплота под действием этой разности будет поступать из окружающей среды в помещение, а летом - из помещения в окружающую среду. Спаи и проводники самофункционирующего вечного двигателя второго рода ПД-18 должны быть снабжены соответствующими ребрами, усиливающими теплообмен с помещением и окружающей средой. Если от двигателя часть электроэнергии отбирать, то он немного охладится и в соответствии с изложенными выше принципами начнется 100%-ное преобразование теплоты окружающей среды в электрическую работу [ТРП, стр.468-469].
Глава
«получение КПД устройств, равного единице».
1. Термофазовые ПД..
Приведу теперь некоторые результаты опытов с конкретными устройствами, изображенными на рис. 30, в и г. Чтобы предотвратить искажающее влияние окружающей среды, ПД помещаются в медную калориметрическую бомбу с толщиной стенок 20 мм, выложенную изнутри легковесным пенопластом; бомба располагается в термостате с заданной температурой. Первый же испытанный простейший вечный двигатель второго рода ПД-1 (см. рис. 30, в) дал положительные результаты. В нем в качестве мембраны использован стеклянный фильтр. Диаметр стеклянной трубки на паровом участке циркуляции равен 30 мм, на жидкостном -10 мм, габариты устройства 30х70х160 мм. При испытании воды (Н = 5 мм) медь-константановая термопара с диаметром электродов 0,3 мм при комнатной температуре дала электродвижущую силу, равную нескольким сотым долям микровольта (мкВ); для медь-константановой термопары 1 мкВ = 0,023 К. В ПД-21 (см. рис. 30, г) использованы две стеклянные мембраны диаметром 32 мм и толщиной 2,4 мм, сосуд и крышки изготовлены из тефлона (фторопласта), стакан 3 - из нержавеющей стали, напор ? = 231 мм, средняя длина парового участка h = 35 мм. Кривая 1 на рис. 30, д показывает зависимость ЭДС медь-константановой термопары от температуры термостата для воды, пары которой работают против силы тяжести. Штриховая кривая 3 учитывает штатив-эффект, найденный путем измерения температуры сухого ПД-21. Кривая тоже получена для воды в опытах с ПД-13, в котором стакан подвешен у самого дна устройства, при этом H = h = 166 мм, мембраны те же, сосуд изготовлен из оргстекла, его внутренняя поверхность покрыта парафином для избежания конденсации влаги на стенках. ЭДС увеличивается в несколько раз, если воду заменить спиртом, ацетоном или эфиром. Например, ПД-13 из стекла при Т = 28 К и Н = 231 мм дает ЭДС для воды 0,26, для спирта 1,03 и для эфира 2,56 мкВ. В статье [23] изображена схема и описаны результаты испытания еще одного фазового двигателя (ПД-3) с двумя горизонтально расположенными друг против друга мембранами с разной степенью смачиваемости.
Необходимо подчеркнуть, что успешная очень длительная работа испарительного ПД возможна только в том случае, если созданы условия для предотвращения конденсации пара на внутренней поверхности устройства вне плоского мениска жидкости. Сконденсировавшиеся на стенках капельки жидкости малого радиуса вступают в конкуренцию с менисками капилляров, ибо над капельками тоже повышается давление насыщенного пара, в результате интересующая нас циркуляция постепенно затухает, пересиливается капельками. Однако этот вопрос особого значения не имеет, так как не может отразиться на принципиальной стороне обсуждаемой проблемы.
Как видим, опыты с реальными испарительными вечными двигателями второго рода в точности подтверждают все высказанные выше теоретические прогнозы ОТ: об ошибочности теории фазовых превращений Томсона-Кельвина, о нарушениях второго закона термодинамики Клаузиуса и т.д. [ТРП, стр.470-471].
2. Термоэлектрические ПД.
Перейдем теперь к описанию экспериментов с различными реальными термоэлектрическими вечными двигателями второго рода. Термоэлектрический циркуляционный вечный двигатель второго рода ПД-14 выглядит значительно проще испарительного, ибо для его осуществления достаточно лишь соединить в цепь три или более разнородных проводника и измерить возникающую ЭДС. Однако исключительной простоте двигателя сопутствуют известные трудности, связанные с достаточно точными измерениями этой ЭДС. Суть проблемы заключается в том, что в настоящее время эфир перенасыщен электромагнитными излучениями, при этом провода, соединяющие ПД с измерительным прибором, например потенциометром типа Р-348 с ценой деления 10-8 В или зеркальным гальванометром соответствующей чувствительности, играют роль антенны, а поверхность контакта проводников - роль детектора. В итоге цепь превращается в импровизированный детекторный радиоприемник, в ней наводится паразитный ток, фиксируемый прибором. Будем называть этот паразитный штатив-эффект детекторным, он может существенно исказить результаты экспериментов.
Со всеми помехами можно успешно бороться лишь путем полной и совершенной изоляции ПД и всей измерительной аппаратуры от окружающей среды, в частности с помощью заземленной герметичной металлической камеры или даже целой комнаты. Но и комната не гарантирует полной изоляции, например, от таких полей, как хрональное; в последнем случае можно применить полиэтиленовую защиту. В наших опытах все соединительные провода, клеммы и приборы экранированы и заземлены, двигатель помещен в заземленную калориметрическую бомбу с толщиной стенок 20 мм, внутренним диаметром 70-90 мм и высотой 70-210 мм, бомба изготовлена из меди или стали, во втором случае исключается влияние магнитного поля, испытаны также экранирующие герметичные алюминиевые боксы и т.д. Этого, конечно, недостаточно для идеальной изоляции устройства, но полученные результаты позволяют сделать все необходимые качественные и количественные выводы. Это становится возможным благодаря применению целого комплекса различных ПД, при этом удается даже получить представление о величине посторонних наводок.