Представим высокую, вертикальную, теплоизолированную трубу с нулевой теплоёмкостью. В трубе находиться некий газ-наполнитель, температура конденсации которого достаточно низкая. В нижней части трубы находится закрытый отсек с рабочим газом, температура конденсации которого выше, нежели у газа-наполнителя.
Начинаем работу двигателя с открытия нижнего отсека. Рабочий газ будет выходить из сосуда, вырастая из него столбом, подниматься против силы тяжести. Напоминаю, труба теплоизолированная, достаточно высокая, если надо, то бесконечно высокая, подвода тепла извне нет. Центр масс газа поднимается снизу вверх за счёт своей внутренней энергии и внутренней энергии газа-наполнителя. Чем закончится этот процесс?
По мере подъёма рабочего газа, температура в трубе снизится до температуры сжижения рабочего газа и этот газ, будучи реальным газом, сконденсируется. Капли образовавшейся жидкости будут падать вниз. Вот и произошло превращение тепловой энергии в механическую. Для сбора энергии на разных высотах трубы устанавливаются собирающие воронки с турбинами, которые вращают генераторы и, полученная таким образом электроэнергия, выводится наружу. Скорость капель после прохождения через турбины уменьшится и, при падении на дно трубы, превращения жидкости в газ уже не произойдёт. Таким образом, жидкость собирается в нижнем отсеке, после чего отсек герметично закрываем, теплоизоляцию с него снимаем. Тепло из окружающей среды, например, из воздуха, нагревает рабочее вещество, которое, находясь в закрытом сосуде, снова превратится в сжатый газ. Теперь теплоизоляцию нижнему отсеку возвращаем. Первый цикл закончен. Далее всё повторяется.
В данном проекте можно обойтись и без газа-наполнителя. Тогда, рабочий газ, расширяясь в вакууме, будет не только конденсироваться, а даже кристаллизоваться, что затруднит или сделает невозможной работу турбин.
Работа этой установки будет приводить к охлаждению окружающей среды, например, воздуха и за счёт этого будет получена электроэнергия.
Расчёты показывают, что высота этой трубы, в зависимости от характеристик газов, должна измеряться километрами. Понятно, что осуществить такой проект технически нереально. Но силу тяжести в вертикальной трубе можно заменить центробежной силой во вращающейся системе. Легко рассчитать, что при размере установки в несколько метров, частота вращения должна быть несколько сотен оборотов в секунду. Это технически уже реально.
ВОПРОСЫ, ОТВЕТЫ, КОММЕНТАРИИ.
За длительное время обсуждения накопились некоторые узловые моменты-вопросы, на которых нужно заострить внимание.
1. Зачем нужен газ-наполнитель?
Его роль вспомогательная. Рекомендую для простоты рассуждение его из рассуждений исключить. Работоспособность проекта сохраняется и без газа-наполнителя. А нужен он для того, чтобы появляющаяся жидкая фаза не становилась твёрдой и для того, чтобы конденсация шла успешней — появляющаяся капля будет со всех сторон «обжиматься» давлением газа-наполнителя и будет покрепче.
2. Как высоко будет подниматься рабочий газ?
Самый неожиданный для многих вопрос. Как показало обсуждение, многих ответ почему-то очень сильно удивляет. Отвечаю — газ будет подниматься в бесконечность. Доказательство — барометрическая формула для общего случая, т.е. для гравитационного поля убывающего по квадратичному закону.
P=P(0) EXP(- Mgr(0)/RT *(1-(r(0)/r(0)+x))
Анализ этой формулы показывает, что, как ни странно, давление газового столба в бесконечности не равно нулю. При x стремящемся к бесконечности:
P(бесконечности)=P(0)EXP(-Mgr(0)/RT)
Подробно вывод этой формулы изложен, например, в учебнике «Молекулярная физика» Кикоина, страница 52. Физический смысл этой формулы - газ, пока он газ, будет подниматься в бесконечность и равновесия в таком газовом столбе никогда не будет.
Большинству форумских физиков, как показало обсуждение, барометрическая формула известна в упрощенном виде для однородного гравитационного поля:
P=P(0)EXP(-Mgx/RT)
Согласно этой упрощённой формуле газ в бесконечность улететь не может, ведь для этого нужна бесконечная энергия. И газовый столб в таком поле уже может быть в равновесии.
У этих двух формул принципиально разный смысл: по общей формуле — атмосфера планеты может разлететься в бесконечность; по упрощённой — не может.
Доказательство справедливости общей формулы — Луна. Как известно, на Луне атмосфера когда-то была — теперь её нет. Разлетелась.
На более тяжёлых планетах атмосфера сейчас разлетается, разумеется, чрезвычайно медленно, но всё-таки разлетается.
Улететь с планеты могут молекулы скорость которых, как минимум, равна второй космической скорости. Для Земли это, например, 11.2 км/с, а средняя скорость молекул земной атмосферы 550 м/с. Поэтому из-за очень малой доли молекул со скоростью свыше 11.2 км/с атмосфера разлетается очень медленно, но всё-таки разлетается. В предлагаемом проекте газ, в отличии от реальных планет поднимается вверх без внешнего подогрева, только за счёт своей внутренней энергии. За счёт внутренней энергии максимум только несколько процентов газа может улететь в бесконечность - остальное вещество должно перейти в иную фазу.
ВНИМАНИЕ. Предлагаемый проект обсуждается на уровне его теоретической возможности, т.е. с учётом многомиллирднолетнего улетания молекул в бесконечность. Обращаю внимание участников форума, цикл нужно рассматривать за громадный интервал времени, ну, например, триллионы лет. Пусть молекулы улетают в бесконечность, интересно, что с оставшимся газом будет. А уж как цикл перевести на уровень реальной техники — это вопрос второй (и решаемый).
3. Газовый остаток.
Чтобы очень долго не ждать завершения цикла, предлагается сжимать газ, который ещё не сконденсировался. И загонять его в нижний отсек, разумется, с частичными затратами полезной работы.
4. Переход к вращающейся системе.
Разумеется, строить бесконечно высокую трубу технически нереальная задача. Но силу тяжести можно заменить силой инерции во вращающейся системе. Подбирая частоту вращения, можно иммитировать любое гравитационное поле. Так что перевести проект на уровень техники, хоть и трудно, но всё-таки возможно.
Информация для сторонников ВД2 и для тех, кто ещё думать может.
В 1989 году Георг Демельт получил Нобелевскую премию за удержаение единичной частицы в ловушке. В 1959 г. ему удалось продержать в магнетронной ловушке (впоследствии названной ловушкой Пеннинга) 1 электрон в течение 10 секунд. В 1973 г. ему удалось провести длительное хранение одного электрона.
Казалось бы, при чём тут моя тема? Вспомните про “демона Максвелла”. Ведь никто из ортодоксов толком не обосновал, почему же не может существовать устройство, сортирующее молекулы по скоростям. Обычные заклинания – “невозможно, потому что невозможно”.
А сейчас вот кто-то единичные электроны ловит и держит в ловушке. А ведь молекула гораздо более крупный объект нежели электрон. Во что может вылиться разработка Демельта? Ведь его методы можно совершенствовать, развивать и применять ДЛЯ СОРТИРОВКИ МОЛЕКУЛ ПО СКОРОСТЯМ. Создание “демона Максвелла” не за горами. Если, конечно, ортодоксы мешать не будут со своими невозможностями.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
