Рассмотрим рисунок 1. На нём изображён пустотелый конус в осевом сечении с открытым раструбом. Со стороны раструба пустим в него частицу в произвольном направлении. Легко видеть, что после каждого отражения от внутренней поверхности конуса, следующий угол падения будет меньше предыдущего. Таким образом, после нескольких отражений частица, летящая в конус, вылетит обратно.
Теперь у конуса срежем вершину, создав в нём отверстие, как показано на рисунке 2, и пустим в него частицу. Легко видеть, что любая частица, залетающая в это отверстие, гарантированно пролетает диод и не возвращается обратно.
Таким образом, мы получаем устройство, могущее пропускать молекулы газа преимущественно в одну сторону. Не обязательно чтобы все до единой молекулы проходили через диод со стороны входа и все до единой не проходили диод со стороны выхода. Достаточно, если будет хоть какой-то перевес числа молекул, идущих в прямом направлении, над идущими обратно. Хотя бы в доли процента.
Возникает возражение: у усечённого конуса площадь входа меньше площади выхода, следовательно, на выход с обратной стороны падает больше молекул, чем на вход. Часть из них отражается в диоде, а часть всё-таки пролетает диод в обратном направлении и их число равно числу «прямолетящих» молекул.
Докажем, что это не так. Доказательство первое. Рассмотрим рисунки 3 и 4. Всё, как водится, идеальное. Размер входного отверстия устремим к нулю. Легко видеть, что в прямом направлении пролетают все молекулы падающее на вход – в угловом секторе 180 градусов. Пролететь диод обратно могут только молекулы из углового сектора Б. Их меньше. Стало быть: диод работает.
Доказательство второе. Рисовал я диод на бумаге в клеточку (рисунок 5). Выбрал размеры: диаметр входа – 4 см, диаметр выхода – 16 см, угол раструба – 20 градусов от оси диода, высота диода получилась – 16,5 см. Выбрал на линии входа 17 точек (по одной клеточке) от края до середины. Из каждой точки направлял «молекулы» на диод (две линейки: первая падающий луч, вторая – отражённый) в угловом секторе 180 градусов. Смотрел куда летит отражённая «молекула» и отмечал угловой сектор падающих молекул, которые пролетали диод в обратном направлении. Транспортиром измерял углы. Получилось во всех 17 точках примерно одинаково: угловой сектор из которого молекулы пролетают диод в обратном направлении – примерно равен 25 градусов. Все остальные молекулы – из сектора 155 градусов - от диода отражались. Получается, что при данной форме диода, в плоском сечении, примерно 15 процентов молекул пролетают диод в обратном направлении – остальные отражаются. На выход падает в 4 раза больше молекул, чем на вход – получается, что назад пролетит примерно 60 процентов молекул от числа «прямолетящих». Такие числа получаются в плоском сечении. Такие же числа получатся, если диод сделать в виде длинной щели – площади входа и выхода будут отличаться так же, как ширина входа и ширина выхода. То есть: диод, опять-таки, работает. Это легко при желании проверить самостоятельно. Считаю, что доказательства неравновесности числа молекул «туда и сюда» вполне достаточные.
Самым наглядным и убедительным доказательством неравенства числа «прямолетящих» и «обратнолетящих» молекул считаю компьютерную модель диода. Нужно составить программу, которая бы считала «прямолетящие» и «обратнолетящие» молекулы при любых формах диода. Я программировать не умею. Умеющие программировать и заинтересовавшиеся диодом, - действуйте.
Несложно догадаться где и как его можно использовать.
Первое:
Сосуд с газом перегораживаем перегородкой с диодами (рисунок 6) и по обе стороны перегородки, в результате действия диода, самопроизвольно устанавливается разность концентраций и, соответственно, давлений, которую мы можем превратить в работу. Вследствие отбора энергии из системы в виде работы, система будет непрерывно охлаждаться и, соответственно, непрерывно будет поглощать теплоту из окружающей среды, превращая её затем в работу. Типичный ВД2.
Второе:
В результате работы диода, по обе стороны пластины с диодами самопроизвольно создаётся разность давлений – подъёмная сила (рисунок 7). Что даёт возможность создания летательных аппаратов. Хотя бы и ковра-самолёта.
Обсудим теперь детали.
Первое.
Чтобы диод заработал, нужно, чтобы молекулы внутри него не сталкивались друг другом, иначе будут искажаться траектории молекул, определяемые законом – угол падения равен углу отражения. Этого можно достичь, если диод сделать очень маленьким, сопоставимым с длиной свободного пробега молекул. Трудновато, но в современной технике возможно: размер отдельных элементов в микросхеме достигает 1 мкм, длина свободного пробега молекул примерно такая же. К тому же длину свободного пробега можно неограниченно увеличивать, расширяя газ. То есть, это проблема разрешима современной техникой. Диоды можно будет, например, прожигать лазером в алюминиевой плёнке или делать методом фотолитографии, как микросхемы.
Второе.
Сам диод сделан из трясущихся атомов, следовательно, его поверхность корявая и отражения по закону «угол падения равен углу отражения» не получится. Разумеется, этот фактор сильно исказит работу диода. Для уменьшения этого искажения можно подобрать газ из крупных молекул –существенно крупнее атомов самого диода. Что-то органическое – у органики молекулы крупные. Тогда поверхность, состоящая из маленьких атомов, будет примерно ровной в сравнении с крупными молекулами газа.
Можно добавить, что конус – не единственная форма для диода. Их можно придумать – множество: комбинация конусов, щели, кольца и т.д. Например, рисунки 8 и 9 – здесь подобрана одинаковость площадей входа и выхода. Для тех, кто не верит в неравновесность диода при разных площадях входа/выхода – можно обсудить эту форму диода. Хорошо бы их все испытать на компьютерной модели. Пока всё
РС: Рисунки тут:
http://i84.fastpic.ru/big/2016/1122/02/ ... 056202.jpg
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать