Вечный двигатель второго рода что это такое

Вечный двигатель второго рода что это такое

На сайте Профессионалы.Ру я наткнулся на невероятный материал! Обсуждается проект создания вечного двигателя! На полном серьёзе!

Дети! Учите физику в школе! А то будете, как эти дяди, изобретать всякие глупости! Вроде вечных двигателей!

Итак, автор проекта — Игорь Прохоров. В прошлом — научный сотрудник в Институте ядерной энергетики Белорусской АН. Образование получил в Томском политехническом институте. Ссылка на конференцию: http://professionali.ru/Topic/27803277

Я только скопировал текст и поместил на сайте. Стиль и грамматика принадлежат автору. И выделил некоторые места. Простите, не удержался! Думаю, что раздел «Физики шутят» лучше подошел для этого материала, чем Профессионалы.Ру.

«В квантовой механике есть такое понятие: физический вакуум. Это не пустота, а очень сложная структура, обладающая колоссальной энергией, порождающая материю, но она не фиксируется нашими органами чувств и потому кажется нам пустотой. Квантовые физики не сомневаются в реальности физвакуума, т.к. его существование подтверждается рядом хорошо известных эффектов. Также все понимают, что в нём есть энергия. Спорят о том, можно ли энергию оттуда извлечь. Традиционная точка зрения: нельзя. Альтернативная точка зрения: можно.

Наши эксперименты показали, что с помощью особых электромагнитных полей можно заставить физвакуум двигаться подобно воде или воздуху и заставить его вращать турбинку. Если присоединить к турбинке электрогенератор, он может вырабатывать электроэнергию в 50-100 раз больше, чем было затрачено вначале. ЧАсть этой электроэнергии мы тратим на повторное формирование полей, другую отдаём потребителю.

Мой проект «Вакуум-генератор, преобразующий энергию физического вакуума в электричество и тепло» вошёл в 50 лучших проектов на прошедшем в июле молодёжном форуме «Селигер-2010» и будет реализовываться в Сколково в рамках инициированной Медведевым программы инновационного развития России. В рамках проекта будет организована компания по выпуску установок водяного отопления и горячего водоснабжения с использованием энергии физвакуума. Установка представляет нечто вроде шкафчика размерами 2 х 0.7 х 0.7 м, внутри которой располагается водяной бак и вакуум-генератор, вырабатывающий из вакуумной энергии электричество, которым будет греться проходящая через бак вода. Мощность можно будет плавно менять в интервале 10-100 кВт, давление воды — не более 4 ата, цена установки — 6000 евро. Покупателем продукта я вижу промпредприятия и частные загородные дома. В перспективе — выпуск установок воздушного нагрева (мощностью 1-10 кВт), мимниэлектростанции для домашнего использования, двигатели для электроавтомобилей. «

Дмитрий Анатольевич! Понятно, юристам физику знать не обязательно. Но законы-то? Так вот, в цивилизованных странах приняты законы, запрещающие рассмотрение проектов вечных двигателей. Если такие проекты подаются, то бумаги должны выбрасываться в помойку. Что, Россия не цивилизованная страна? У нас в » рамках инициированной Медведевым программы инновационного развития России» будут делать вечные двигатели? А если об этом узнают? Смеху-то будет? Понятно, когда в рамках нанотехнологии собираются в асфальт замешивать резиновую крошку. Милиметры, конечно, не нанометры. Но, по крайней мере, это полезно.Да и за нано отвечаете не Вы. Но вечный двигатель! Может, прикрыть эту лавочку? А заодно еще раз посмотреть, что там в «инициированной» Вами программе?

С уважением, Буров Ю.М., снс Института Проблем Химической Физики РАН, доцент Российского Университета Дружбы Народов.

Получил письмо от автора «изобретения». Видно, что он не толлько плохо образован, но и плохо воспитан.

«Юрий Михайлович, а зачем же Вы врёте, будто мы в Сколково будем делать вечный двигатель 1го рода? Вы что, не знаете, что ВД1 производит энергию в самом прямом смысле слова из пустоты? И где Вы увидели у нас такую пустоту? Я же в самом начале написал, что физвакуум содержит энергию и в этом никто из квантофизиков не сомневается. Это общепринятая официальная точка зрения. А спорят о том, на каком именно уровне она находится и можно ли её оттуда извлечь. Если же лично Вы не верите в существование энергии в физвакууме, тогда обвиняйте в незнании школьных уроков физики не меня, а всю современную квантовую механику.
До свидания,
И.Прохоров, автор проекта вакуум-генератора. «

Цитаты из Википедии:

Современная классификация вечных двигателей

  • Вечный двигатель первого рода — воображаемое устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии , все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики .
  • Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики .

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остается никаких сомнений в том, что данные постулаты верны и создание вечного двигателя невозможно.

Постулат Кельвина — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счет охлаждения и теплового резервуара.

Постулат Клаузиса — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель

В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. Американское патентное ведомство не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет. [2] . Тем не менее в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических ( раздел F03B 17/00 ) и электродинамических ( раздел H02K 53/00 ) вечных двигателей, поскольку патентные ведомства многих стран рассматривают заявки на изобретения лишь с точки зрения их новизны, а не физической осуществимости.

В Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются.

Возможно, я не прав, назвав это «изобретение» вечным двигателем 1-го рода. Видимо, его следует назвать вечным двигателеи 2-го рода. Интересно, что слаще, хрен или редька?

Глава пятая. ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВТОРОГО РОДА

ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВТОРОГО РОДА

Я не собираюсь критиковать. Я просто не могу понять, как может человек написать такую чепуху?

5.1. Какие ppm-2 изобретают теперь?

Различных проектов ppm-2 предлагается очень много, и принципы их действия самые разнообразные: термомеханические, химические, гравитационные, электрические… Есть и такие, к которым трудно подобрать научный термин, чтобы объяснить принцип их действия.

Вместе с тем, независимо от принципа действия, все предложенные двигатели можно разделить на два больших класса.

Первый из них включает правильные, «идейно чистые» вечные двигатели второго рода, основанные на «энергетической инверсии», о которой уже говорилось. Естественно, что ни один из них не работает, несмотря на все усилия их авторов. Эти «настоящие» ppm-2 большей частью основаны на простых термомеханических принципах. В зависимости от области, к которой тяготеет изобретатель, проекты таких ppm-2 опираются либо на теплотехнику, либо на холодильную технику. Однако многие изобретатели, разочаровавшись в возможностях и той, и другой, ищут «новые пути». Отсюда — появление проектов электрических, химических и даже электрохимических ppm-2. Реализация любого из этих проектов и пуск соответствующего двигателя сразу сняли бы вопрос о возможности осуществления ppm-2 и перевернули бы всю термодинамику. Однако ни одного акта о внедрении такой системы нет.

Второй класс, напротив, включает те машины-двигатели, которые вполне могут работать, хотя на первый взгляд тоже представляют собой ppm-2. Это уже «не настоящие» ppm-2; их можно назвать псевдо-ppm. Принцип их действия находится в полном согласии с законами термодинамики. Однако делаются попытки выдать их за настоящие ppm-2 и таким образом доказать возможность их создания. Но при тщательном рассмотрении всегда оказывается, что никакой «инверсии» энергии в них нет.

«Настоящим» ppm-2 посвящены §5.2 и 5.3.

В них показано, что те двигатели, которые действительно могут работать, — не «вечные» (не ppm-2), а те, которые действительно «вечные» (ppm-2), — не могут работать.

Читать еще:  Что происходит при запуске двигателя автомобиля

В §5.4 описаны наиболее интересные псевдо-ppm.

Читайте также

Глава пятая ЧАСЫ И ЛИНЕЙКИ КАПРИЗНИЧАЮТ

Глава пятая ЧАСЫ И ЛИНЕЙКИ КАПРИЗНИЧАЮТ Снова садимся в поезд Перед нами очень длинная железная дорога, по которой движется поезд Эйнштейна. На расстоянии 864 000 000 километров друг от друга находятся две станции. При скорости 240 000 километров в секунду поезду Эйнштейна

Глава пятая. Атом Резерфорда-Бора

Глава пятая. Атом Резерфорда-Бора Модели атома до Бора Развитие исследований радиоактивного излучения, с одной стороны, и квантовой теории — с другой, привели к созданию квантовой модели атома Резерфорда — Бора. Но созданию этой модели предшествовали попытки построить

8. Проводники первого и второго рода

8. Проводники первого и второго рода Проводники – вещества, проводящие электрический ток благодаря наличию в них большого количества зарядов, способных свободно перемещаться (в отличие от изоляторов). Они бывают I (первого) и II (второго) рода. Электропроводность

Глава первая. ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРВОГО РОДА: ОТ РАННИХ ПОПЫТОК ДО «ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ»

Глава первая. ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРВОГО РОДА: ОТ РАННИХ ПОПЫТОК ДО «ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ» Мартын: Что такое perpetuum mobile? Бертольд: Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому… видишь ли, добрый мой Мартын: делать

Глава вторая. УТВЕРЖДЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И КОНЕЦ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРВОГО РОДА

Глава вторая. УТВЕРЖДЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И КОНЕЦ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРВОГО РОДА Пора чудес прошла, И мы теперь должны искать причины Всему, что совершается на свете. Шекспир. «Генрих

2.3. Последние вечные двигатели первого рода

2.3. Последние вечные двигатели первого рода Приведем для начала некоторые статистические данные по ppm-1, относящиеся к интересующему нас периоду. Естественно, они носят отрывочный характер, но все же достаточно показательны.По данным Британского патентного бюро за время

Глава пятая Про то, чего мы о Земле наверняка не знаем

Глава пятая Про то, чего мы о Земле наверняка не знаем Разве осталось что открывать? Г. Кирхгоф Эта глава будет очень короткой. Во-первых, в силу того, что мы еще не достигли той высшей ступени знания, на которой могли бы заявить, что «знаем, чего мы не знаем». Во-вторых, из

Пятая глава Доказывая Калаби

Пятая глава Доказывая Калаби Математическое доказательство чем-то напоминает восхождение на гору. На первом этапе, конечно, требуется найти гору, которая стоила бы восхождения. Представьте себе отдаленную пустынную местность, где еще не ступала нога человека. В наши дни

Глава пятая В мире звуков

Глава пятая В мире звуков Скорость звука Случалось ли вам наблюдать издали за дровосеком, рубящим дерево? Или, быть может, вы следили за тем, как вдали работает плотник, вколачивая гвозди? Вы могли заметить при этом очень странную вещь: удар раздается не тогда, когда топор

ГЛАВА ПЯТАЯ,

ГЛАВА ПЯТАЯ, в которой речь идет о «скульптуре элементарного» — о форме элементарных частиц и ее изменениях. Читатель убеждается в том, что у науки и искусства очень много общего Когда говорят о свойствах элементарных частиц, обычно представляют их чем-то вроде

Вечный двигатель второго рода

В XVIII веке широкое распространение получили паровые машины и механизмы. Часть физики, которая пыталась объяснить их работу и построить общие закономерности создания тепловых машин, стала называться термодинамикой. Закон сохранения энергии стали также именовать первым началом термодинамики. Вечные двигатели, принципы работы которых противоречили первому началу термодинамики, стали называть вечными двигателями первого рода.

Но существовала и другая общая идея вечного двигателя, которая не противоречила закону сохранения энергии. Было известно, что работа в двигателях совершается, когда горячее тело отдает тепло газу или пару и пар совершает работу, например, двигая поршень. Огромная тепловая энергия сосредоточена, допустим, в океане. Если отбирать у океана энергию за счет понижения его температуры, то этой энергии хватит на то, чтобы, например, поддерживать работу корабельного двигателя или создавать в море электростанции.

Однако оказалось, что никак не удается сделать так, чтобы энергия от более холодного тела перешла к более горячему. А ведь для создания вечного двигателя необходимо, чтобы при этом еще и совершалась работа.

В результате развития термодинамики, основываясь на работах Сади Карно, Рудольф Клаузиус показал, что, невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым. При этом невозможен не только непосредственный переход — его невозможно осуществить и с помощью машин или приборов без того, чтобы в природе не произошло еще каких-либо изменений.

Уильям Томсон (лорд Кельвин) сформулировал принцип невозможности вечного двигателя второго рода (1851 г.), поскольку в природе невозможны процессы, единственным следствием которых была бы механическая работа, произведённая за счет охлаждения теплового резервуара.

Когда была создана статистическая термодинамика, которая основывалась на молекулярных представлениях, второе начало термодинамики нашло свое объяснение. Оказалось, что переход тепла от холодного тела к более горячему в принципе возможен, но это уничтожающе маловероятное событие. А в природе реализуются наиболее вероятные события.

ПОЛНОЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОАНИЕ ВОЗМОЖНО ЛИШЬ
В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ВТОРОГО РОДА !
Вечных двигателей не бывает, это моё твёрдое убеждение. Но не существует и запрета на преобразование энергии с кпд близким к 100%, по крайней мере, на современном уровне, этого ещё, ни кто не доказал. В пользу сказанного, говорят практически достигнутые результаты по преобразованиям механической энергии в механическую же энергию, или же электромеханические преобразования. Достигнутые, в них, на сегодня кпд порядка 97-98% , давно должны были насторожить современных учёных и заставить их усомниться в, декларируемой Карно, ущербности термодинамических преобразований. Жалкая попытка научного обоснования получающегося низкого кпд , так называемых тепловых двигателей, теплородиста Карно, антинаучна в своих основах. Более того, в описании своего знаменитого цикла, Карно допускает, несколько, противоречащих самому себе выводов и противоречащих здравому смыслу умозаключений. Может быть причина низкого кпд, при термодинамических преобразованиях энергии, заключается в несовершенстве выбранного способа? Был ведь период времени, к примеру, когда лампы накаливания считались пределом совершенства, теперь же , когда мы чуточку разобрались в физике преобразования химической, электрической, электромагнитной энергии в эл.магнитное излучение видимого(и не только) спектра, появились лазеры, светодиоды, а эл.лампы накаливания уже сами стали полным отстоем в своей области. Может быть нам хотя бы усомниться во всемогуществе термодинамики? Ведь, до настоящего времени, человечество применяло, практически, лишь один единственный способ, способ перепада давлений. Он использован во всех двигателях от паровозного до ракетного, в доказательство сказанного могу предложить, сомневающимся, обеспечить подачу в рабочие камеры всех, известных двигателей, обыкновенного сжатого воздуха, с параметрами давлений рабочего тела и они будут работать. Но не будем забегать вперёд, рассмотрим всё по порядку. На сегодня мы имеем три основных интерпретации второго начала термодинамики:
1.Не возможен процесс, при котором теплота, переходила бы самопроизвольно, от тел более холодных к телам более нагретым. Р. Клаузиус(1850)
2.Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара. У.Томпсон (Кельвин)(1851).
3.Энтропия как функция беспорядка, в замкнутых системах может только возрастать.

1.Рассмотрим первую формулировку. Начнем с понятия ‘теплота’, как видим оно применено как имя существительное, с явно сопутствующими вещественными свойствами, всё как понимал и завещал Карно. С таким наследием мы переходим в третье тысячелетие.
Общепризнано атомно-молекулярное строение материи. Разработана и почитаема молекулярно-кинетическая теория. МКТ объясняет тепловые явления как проявление кинетической энергии хаотического движения молекул. НЕТ теплорода, тепла, теплоты. Нет и тепловой энергии вне молекул. Есть кинетическая энергия молекул как мера движения молекул. Материальны сами молекулы и их движение. Именно вещественность тепла, теплоты, провозглашенная Карно, требует определения направления ее перемещения. В МКТ превалирующая энергия молекул с высокотемпературных участков распространяется на низкотемпературные участки пространства. Теплообмена не существует, как и тепла. Не ясна цель моих высказываний? Воздух из поврежденной автомобильной камеры самопроизвольно распространится в окружающее пространство, но автомобильная камера не может самопроизвольно накачаться воздухом окружающей среды. И ни какого ‘пневмообмена’. Это неоспоримо, это ‘ежу понятно’. Заметьте, безо всякого ‘второго начала пневматики’, а всё потому, что нам не затуманили голову ‘вещественным пневмородом’, а дали физику возникновения давления газа без идеалистического искажения.
Превалирующая энергия молекул области пространства распространяется, рассеивается, в области ее относительного недостатка. НЕ теплообмен, ни в коем случае! Областям с недостатком отдавать нечего, они принимают избыток энергии молекул распространяющийся из областей с превалирующей энергией. Когда мы уясним, что нет теплоты, нет и теплообмена, станет явной никчемность этой формулировки второго начала. Но самое главное, мы только с этого момента освободимся от теплородного наследия термодинамики, вещественности теплоты.
Для этого не нужны знания ‘высоких материй’, нужно лишь последовательно во всём разобраться, сопоставлением всех аргументов, раз и навсегда и никогда не возвращаясь к ранее отвергнутому. Как, например, поступили с геоцентрической моделью вселенной. У нас же получилось примерно так: ‘земля на трёх китах это глупость:.это вселенная, с её галактиками, она точно на трёх китах’.
Резюме этому рассуждению: указанная формулировка второго начала, дана теплородистами для выхода из тупиковой ситуации, куда их завела вещественность тепла и теплоты. Для МКТ это ‘пятое колесо’ и нужно не более чем выше описанный закон пневматики.

Читать еще:  M113 двигатель чип тюнинг

2. Вторую формулировку считают аналогом первой. Позвольте не согласиться. То, что нарушение ‘постулированного направления движения теплоты’, позволило бы создать в.д. второго рода это логично. Но на каком основании мы утверждаем, что если не нарушить этого постулата то в.д. второго рода не создать, лично для меня огромная загадка. Предположим, что невозможность полного преобразования мы найдём в постулатах и цикле Карно. Пробежимся указочкой по строкам описания цикла Карно. Небольшое авторское пояснение, несмотря на то, что я в принципе не приемлю теплородистких, тепло вещественных позиций, а именно из них сложено всё описание, я тем не менее беру без каких либо изменений первоисточное изложение.
‘Карно цикл, обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту).’
Теплота не вещественна, поэтому я бы предложил говорить о следующем. Термодинамическое преобразование энергии это процесс превращения кинетической энергии молекул рабочего тела(р.т.), в кинетическую энергию движущихся частей машины или наоборот.
‘Р.т. последовательно находится в тепловом контакте с двумя тепловыми резервуарами(имеющими постоянные темп-ры) — нагревателем(с темп-рой Т1) и холодильником (с темп-рой Т 2 Ответить

«ВЕЧНЫЕ» ДВИГАТЕЛИ ВТОРОГО РОДА

Как известно, тепловой двигатель, работающий по замкнутому циклу, преобразует энергию из тепловой в механическую форму. При этом на одних этапах цикла двигателя к рабочему телу подводится энергия в тепловой форме, а на других — отводится в тепловой форме. Разница между подведенной и отведенной энергией в тепловой форме представляет собой результирующую работу W^ цикла. Чем больше тепловой энергии отводится от рабочего тела в цикле, тем меньше результирующая работа Жрез при одном и том же количестве подведенной тепловой энергии. КПД цикла снижается. Поэтому на практике стремятся уменьшить отвод энергии от рабочего тела в ходе циклического процесса.

Карно показал, что тепловой двигатель (машина) не может работать без подвода и отвода энергии в тепловой форме от рабочего тела. Тепловая машина работает между двумя источниками тепловой энергии — нагрева­телем и холодильником. Чтобы повысить эффективность такой тепловой машины, необходимо уменьшить отвод тепловой энергии в холодильник. Однако исключить вообще отвод тепловой энергии от рабочего тела в цикле теплового двигателя нельзя (на это указывает второй закон термодинами­ки).

Бели исключить отвод энергии в тепловой форме в холодильник, то КПД такого двигателя станет равным 1. В этом случае вся подведенная тепловая энергия Q должна быть преобразована в механическую форму W^ = Qi [Q2 = 0]. Следовательно, можно отказаться от холодильника. В этом случае двигатель должен работать только с одним источником тепловой энергии — нагревателем (термостатом[21]). Условная схема такого воображаемого двигателя (тепловой машины) приведена на рис. 8.44.

Так как температура термостата при отводе от него энергии в тепловой форме не изменяется, то тепловой двигатель (машина), представленный на рис. 8.44, можно назвать изотермическим. В этом двигателе тепловая энергия подводится к рабочему телу при постоянной температуре нагрева­теля (Ti = Idem).

Идея построения такого двигателя (рис. 8.44) является заманчивой, но не осуществимой. Второй закон термодинамики указывает, что невозможна работа тепловой машины при наличии только одного источника теплоты (нагревателя).

Напомним, что «вечные» двигатели первого рода никогда не работали, так как противоречили первому закону термодинамики — всеобщему закону сохранения энергии. «Вечные» двигатели второго рода не противоречат первому закону термодинамики (они соответствуют его положениям). Сколько энергии подведено к термодинамической системе (в данном случае Qi), столько же и отведено от нее (W^ = Qi), учитывая эквивалентность теплоты и работы.

Формально двигатель (рис. 8.44) не соответствует определению вечного двигателя. «Вечный» двигатель первого рода в идеале должен работать вечно (не останавливаясь), если исключить возможные его поломки. «Веч­ный» двигатель второго рода даже в идеале не может работать вечно. Его название обусловлено другим обстоятельством. Если в качестве на­гревателя использовать воду, сосредоточенную на Земле, то двигатель (рис. 8.44) мог бы работать миллионы лет. При этом температура воды на Земле понизилась бы всего на несколько градусов. За 1700 лет работы такого двигателя температура воды на планете понизилась бы всего на 0,01 К. Для нас такой двигатель казался бы вечно работающим двигателем. Именно поэтому немецкий ученый В. Оствальд (1853-1932 гг.) назвал такой двигатель «вечным», понимая при этом его невозможность.

Несмотря на то, что изобретатели и ученые, работающие во многих областях науки и техники, знают ограничения, накладываемые вторым законом термодинамики, попытки создания вечного двигателя второго рода имеют место и сейчас. Поощряет их на такую деятельность тот факт, что если удастся обойти второй закон термодинамики, то это сразу решит проблему энергии на все века. И это тогда, когда мир стоит на грани истощения энергетических ресурсов.

Идеи вечных двигателей второго рода, как правило, появляются в периоды великих научных открытий, когда сами эти открытия еще не полностью осознаны и понятны.

Напрямую второй закон термодинамики обойти невозможно, а поэтому изобретатели стремятся создать такой двигатель на основе комбинации большого количества физических явлений. При такой комбинации различ­ных физических явлений, положенных в основу работы тепловой машины, можно и не заметить наличие всех процессов, оговоренных вторым законом термодинамики.

Рассмотрим несколько примеров таких двигателей.

На рис. 8.45 показа конструктивная схема «нуль-мотора» американского профессора Гэмджи. Замысел этого двигателя базируется на достижениях в области холодильной техники. Как известно, к концу XIX в. были в основном изучены свойства веществ в области низких и сверхнизких температур. Прототипом двигателя послужили аммиачная холодильная машина и установка для сжижения воздуха.

В специальном котле (рис. 8.45) находится жидкий аммиак. Котел находится в контакте с окружающей средой, а поэтому аммиак нагревается до температуры Тг = 300К (27° С). При этой температуре аммиак кипит (переходит в пар). По мере кипения аммиака давление на его жидкую фазу возрастает. При давлении 1МПа (10 атмосфер) и температуре Т = 300 К
кипение аммиака прекращается[22]. Поэтому можно утверждать, что в котле будет находиться пар под давлением 1 МПа.

Таким образом, окружающая среда (воздух) является в рассматривае­мом двигателе верхним источником энергии в тепловой форме (Нагревате­лем]>. Этот факт соответствует второму закону термодинамики.

Из котла пар аммиака через впускной клапан направляется в рас­ширительную машину (детандер), где он расширяется. При расширении пара аммиака совершается работа над поршнем расширительной машины. Следовательно, энергия от пара передается поршню (окружающей среде), преобразуясь одновременно в механическую форму. В расширительной ма­шине происходит преобразование внутренней энергии рабочего тела (пара аммиака) в механическую энергию с одновременной отдачей ее поршню. Внутренняя энергия пара аммиака уменьшается, а поэтому уменьшается его внутренняя энергия. Внутренняя энергия пара зависит только от его температуры. Следовательно, в расширительной машине (детандере) температура пара аммиака уменьшается.

Читать еще:  Характеристики двигателя rotax 550

Подвод энергии в тепловой форме

^^^ / Отвод энергии в механической форме

Рис. 8.44. Конструктивная схема вечного двигателя второго рода

Вечный двигатель второго рода что это такое

Уже в античности философы собрали воедино свои наблюдения в принципе — «ничто не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда». Все наблюдаемые процессы в природе — это круговорот причин и следствий. С тех пор человечество углубило понимание, как устроена материя, как она взаимодействует. Результатом этих изысканий стал универсальный принцип сохранения (он верен для физических величин — энергии, импульса, массы, электрического заряда):

“В замкнутой системе тел полная энергия не изменяется при любых взаимодействиях внутри этой системы тел”.

Мы никогда не наблюдали процессов, противоречащих это лежит то, как устроена наша вселенная — однородность времени и изотропности пространства (пространство называется изотропным, если поворот системы отчета на произвольный угол не приводит к изменению результатов измерений).

Если бы вечный двигатель существовал, он должен был бы совершать работу, большую, чем затраченная энергия. Это противоречит принципу сохранения энергии — замкнутая система, в данном случае вечный двигатель и источник энергии, не могла бы порождать новую энергию.

Как правило, большинство «изобретенных» вечных двигателей нарушали один из следующих пунктов: система не была замкнута (система все-таки получала энергию извне) или убывание энергии шло с очень маленькими порциями (например, маятники способные колебаться годами). Невозможность реализовать вечный двигатель, как некоторое механическое устройство стало общепринятым. Но концепция создания подобного двигателя каждый раз пересматривается с новыми открытиями.

В 1824 году молодой французский инженер Сади Карно опубликовал свои научные работы, в будущем они стали основой для начал термодинамики. Это пример редких случаев, когда инженер заложил основу физической теории, а не наоборот. Карно описал закон сохранения энергии в терминах: газов, тепла и работы. Именно этими параметрами характеризуется чудо инженерной мысли того времени — паровой двигатель.

Первый закон термодинамики:
тепло, подведенное к газу, расходуется на работу, совершаемую газом, и на изменение его внутренней энергии

Второй закон термодинамики:
невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому

Первый закон термодинамики: тепло, подведенное к газу, расходуется на работу, совершаемую газом, и на изменение его внутренней энергии.

Q (энергия) = А (работа) + ∆U (изменение внутренней энергии)

Приведенный закон есть еще одна форма закона сохранения энергии.

Второй закон термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому.

Вы можете возразить, ведь есть холодильные машины. Но в холодильнике охлаждение не является единственным результатом процесса. Происходит изменения в работе внешнего источника энергии.

Обратите внимание: второй закон термодинамики не противоречит закону сохранения энергии. Он накладывает ограничения на то, как эта энергия может распределяться (от нагретого к холодному и никак иначе).

Нас интересуют прямое следствие первого и второго закона термодинамики, который формулируется очень лаконично:

«Вечный двигатель первого и второго рода невозможен».

Вечный двигатель первого рода: устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.

Вечный двигатель второго рода: машина, полностью переводящая тепло в работу.

Вечный двигатель первого рода отличается от второго только источником энергии. В первом случае, двигатель сам генерирует необходимую энергию для работы, в результате этой же работы. Во втором, двигателю необходим внешний источник «питания». На первый взгляд двигатель второго рода менее интересен, но с практической точки зрения эти двигатели могут быть одинаково полезными. Именно двигатель второго рода не давал покоя ученым. Идея того, что нечто может само по себе работать бесконечно — фантастична, но создать машину способную полностью переводить тепло в работу кажется не таким безумием.

В 1827 году Роберт Броун при помощи микроскопа, собранного своими рукам, обнаружил, что газ состоит из хаотично движущихся частиц. Некоторые из них перемещались очень быстро, а некоторые медленнее. Подобный беспорядочный вид движения в будущем назовут его именем. Позже в 1888 году Луи Жорж Гюи доказал, что движение этих частиц зависит от температуры (чем быстрее эти частицы движутся, тем выше температура). Такие наблюдения породили сомнение у Луи Жорж Гюи относительно невозможности вечного двигателя второго рода, ведь согласно наблюдениям, получалось что все тепло подводимое к газу уходило на работу (увеличение кинетической энергии атомов). Нельзя ли придумать хитрый механизм, который бы преобразовывал энергию в работу? Эта надежда дала толчок для новых поисков вечного двигателя.

В 1867 году Джеймс Максвелл предложил мысленный эксперимент (который в 2010 ученные из университетов Токио и Тюо смогут воплотить в реальность) целью которого было показать несостоятельность второго начала термодинамики. В дальнейшем один из участников эксперимента получит название — «Демон Максвелла». Давайте опишем этот эксперимент.

Представим, что сосуд с газом, разделен непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке есть маленькое отверстие, где сидит некое существо, назовем его Демоном Максвелла, который работает следующим образом: если к нему подлетает быстрая молекула, он ее пропускает из левой части в правую, а если медленная, то только из правой в левую.

Через некоторое время, в одной камере окажутся «быстрые» молекулы, а в другой «медленные». Температура есть среднеквадратичная скорость движения молекулы в газе, следовательно, в одной камере будет горячий газ, а в другой холодный. В результате работы Демона произошло следующее, если в начале эксперимента температура в обеих секциях сосуда была Т , то после эксперимента в правой части сосуда температура будет Т1, а в левой Т2 Т), что вообще противоречит второму закону термодинамики. Обратите внимание, что Демон не подводил и не отводил тепла из системы. На практике это выглядело бы так: левую сторону изначального сосуда мы бы просто открыли (иначе говоря, сделали бы ее равной объему Земной атмосферы), а правая бы нагревалась бы до чудовищных температур. В чем же разгадка? Неужели второй закон термодинамики несостоятелен?

Парадокс разрешается, если обратить внимание на роль Демона Максвелла. Несмотря на то, что Демон не участвует в тепловых взаимодействиях, зададимся вопросом: за счет чего он работает? Откуда он должен брать энергию и сколько ее должно быть?

В 1 см 3 идеального газа при нормальных условиях содержится 2.3 х 10 (19) молекул. Наш Демон должен мгновенно отслеживать траекторию (которая складывается из миллиардов и миллиардов соударений этих молекул). Для роли нашего Демона единственным реалистичным кандидатом является супер-компьютер чудовищной мощности. Но работа этого компьютера будет требовать такой же чудовищной энергии. Тем самым мы получаем устройство схожее работе холодильника. Даже если бы мы смогли собрать подобного демона, скорее всего потратили больше энергии, чем его полезная работа. Тем самым мы пришли к выводу о невозможности создания вечного двигателя.

Одним из важных следствий рассуждений касательно второго закона термодинамики является понятие обратимых процессов. Мы знаем, что тепло переходит от более горячего тела к менее горячему. Давайте заснимем этот процесс на пленку (например, как свеча растапливает кусок льда). При просмотре этой записи ничего удивительного мы не заметим. Если посмотреть ее в обратной «перемотке» мы увидим как лед, образуясь, заставляет гореть ярче свечу, то есть тепло переходит от холодного объекта к горячему. Это противоречит второму закону термодинамики. Именно этот закон объясняет, что время может идти только в одном направлении, от прошлого в будущее. Это в свою очередь, делает путешествие в прошлое невозможным.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector