Текст книги "Термодинамика реальных процессов"

Автор книги: Альберт Вейник

сообщить о нарушении

Текущая страница: 30 (всего у книги 40 страниц)

L12 = L21       (323)

Для доказательства своей теоремы Онзагер воспользовался принципом микроскопической обратимости из теории детального равновесия химических реакций. Он распространил этот принцип на неравновесные системы, находящиеся вблизи состояния равновесия, и таким образом доказал справедливость соотношений (323). Как линейные уравнения переноса, так и соотношения (323) написаны Онзагером для любого числа взаимодействующих потоков. При этом скорость возникновения теплоты диссипации в единице объема системы Т? (Вт/м3) находится для каждого отдельного потока из каких-либо соображений, выходящих за рамки теории. Полученное выражение расчленяется на поток и силу произвольно, однако с соблюдением требований теоремы Кюри (см. параграф 10 гл. XI). Очевидно, что найденные таким формальным способом потоки и силы не обязательно будут совпадать с потоками и силами ОТ. Соответствующие примеры различных вариантов выражения по методу Онзагера потоков и сил для вермического явления приводятся в работах [13, 18] [ТРП, стр.407-408].

 5. Обсуждение проблемы теплоты с позиции ОТ.

Опубликование Клаузиусом в 1865 г. своей термодинамики в виде двух начал и представление во втором начале количества тепла в форме соотношения (263) – это колоссальный шаг вперед в направлении правильного понимания физической сути вермического явления. Однако данное Клаузиусом теоретическое обоснование факта существования энтропии, связавшее ее с равновесными состояниями, принесло больше вреда, чем пользы, ибо предельно ограничило возможности термодинамики и привело к ряду ошибочных выводов, например, о необратимости реальных процессов, об одностороннем развитии мира и его тепловой смерти и т.д. Это вызвало к жизни всевозможные другие обоснования и толкования энтропии, в частности статистическое, информационное и т.п., что крайне запутало проблему и в конечном итоге завело науку в тупик.

Вместе с тем нельзя не отметить, что молодой французский поручик С. Карно, опубликовавший в 1824 г. книгу [46], хорошо понимал существо теплового явления. Об этом можно судить хотя бы по тому факту, что он везде пользуется двумя словами: chaleur (теплота) и calorique (теплород). Во всех случаях, проводя аналогию с падением воды, Карно неизменно говорит о падении (переносе) именно теплорода, а не теплоты, как Клаузиус, с верхнего температурного уровня на нижний. На такое словоупотребление в работе Карно впервые обратил внимание Оствальд. Следовательно, теплород Карно это есть по существу термический заряд ОТ. К сожалению, эти идеи не были поняты современниками и не получили дальнейшего развития.

Что касается термодинамики необратимых процессов, то Онзагер впервые в широком плане ввел в макроскопическую теорию идеи переноса, а также представление о взаимном и симметричном влиянии потоков. На фоне идей равновесия и покоя классической термодинамики это явилось достижением исключительной принципиальной важности. Оно революционизировало теорию и стимулировало появление большого множества исследований в рассматриваемой области. За свою работу Онзагер в 1968 г. был удостоен Нобелевской премии.

Однако термодинамика Онзагера опирается на классическую термодинамику с ее энтропией и на принцип микроскопической обратимости из теории детального равновесия химических реакций. Следовательно, в нее с самого начала заложены такие несовместимые понятия, как перенос (поток) и равновесие (покой), что является миной замедленного действия, заставляющей искать новые пути и неминуемо ведущей к взрыву. Об имеющихся трудностях в теории хорошо сказал Денбиг в книге [41]: «Всякая наглядная картина по отношению к потоку энтропии становится совершенно неуместной и трудности понимания очень сильно возрастают».

Парадокс ситуации заключается в том, что энтропия оказалась привязанной к состояниям равновесия и покоя случайно, только с помощью метода ее обоснования, развитого Клаузиусом. Это побудило и позволило Онзагеру для обоснования своей теории тоже прибегнуть к соответствующим идеям равновесия (химических реакций). Если отбросить оба обоснования, тогда под энтропией вполне можно будет понимать, например, теплород (calorique) Карно либо мой термический заряд. В результате термодинамика сразу же освободится от тяжести своих главных ограничений, и это станет первым шагом в направлении общей теории. И наоборот, если прибегнуть к соответствующим ограничениям, то из ОТ в частном случае получатся теории Клаузиуса и Онзагера [13, 15, 18].

Должен также добавить, что теоретически доказать факт существования энтропии в принципе невозможно, ибо она фактически призвана выполнять роль некоего субстрата, определяющего тепловое явление и имеющего смысл вещества. Но вещество дано нам независимо от наших теорий, факт его существования можно только постулировать, а постулат с помощью основанной на нем теории не доказуем [ТРП, стр.408-409].

 6. Определение кванта вермического вещества (вермианта).

Вермическое явление имеет все те общие и специфические свойства, которые упоминаются в параграфе 15 гл. XV. Например, на уровне наномира вермическое вещество должно обладать силовыми свойствами, а на уровне микромира – дискретными, порционными, квантовыми. В пятидесятых годах я начал развивать ОТ с попытки экспериментального определения силовых характеристик вермического нанополя, но потерпел неудачу из-за помех, создаваемых конвекцией воздуха, излучаемыми фотонами и т.д. Однако дискретность и величину порции (кванта) вермического вещества на уровне микромира мне удалось установить сравнительно просто, опираясь на известные опытные законы, а также на свои экспериментальные данные.

Грубое представление о величине вермианта  ?  можно получить с помощью элементарной молекулярно-кинетической теории газов. Для этого кинетическая энергия хаотического движения молекулы газа отождествляется с вермической энергией, которая равна Т? . Разделив энергию моля газа на число Авогадро, будем иметь [18, с.57; 20, с.334; 21, с.243]

?  = 3k = 4,14?10-23  Дж/К,     (324)

где k – постоянная Больцмана.

Другое значение вермианта получается на основе отождествления энергии микровибрационного движения фотона с его вермической энергией. Для этого в первом приближении можно приравнять частоту ? в формуле Планка (253) и частоту ?max , на которую приходится максимум излучения абсолютно черного тела в законе смещения Вина. Имеем [18, с.56]

?  = 3,89?10-23  Дж/К.       (325)

Эту величину можно уточнить, если учесть несимметричный по отношению к частоте  ?max  характер планковской кривой распределения спектральной интенсивности излучения абсолютно черного тела. Для этого надо найти центр тяжести площади, заключенной под этой кривой и определяющей полную лучеиспускательную способность абсолютно черного тела при данной температуре. Этому центру отвечает некая средняя частота  ?ср . Будучи умноженной на соответствующую среднюю спектральную интенсивность излучения, она дает полную лучеиспускательную способность. Отношение

    ?ср/Т = 7,98?1010  с-1?К-1

представляет собой закон, аналогичный закону смещения Вина. Приравняв  ?ср  и частоту ?  в формуле Планка (253), получаем следующее уточненное значение вермианта:

?  = 5,29?10-23  Дж/К.      (326)

Эксперименты с потоками теплоты и электричества на основе закона Видемана – Франца и соответствующего уравнения состояния дают значение [18, с.177; 20, с.334; 21, с.243]

?  = 3,87·10-23 Дж/К.      (327)

Необходимо отметить, что величины квантов различных простых веществ представляют собой фундаментальные, или мировые, константы [18, с.196; 21, с.242]. В этом свете имеющийся разброс в значениях ? весьма примечателен. Он объясняется тем, что каждый ансамбль – молекула, атом, электрон, фотон и т.д. – обладает несколькими степенями свободы. В результате взаимодействие даже только по линии одной из них обязательно сопровождается изменением различных составляющих энергии ансамбля. Это вносит погрешность в расчеты. Кроме того, сам метод отождествления различных степеней свободы является незаконным, хотя и широко применяется на практике. Например, значение (324) найдено через газовую постоянную, которая определяется из опыта и характеризует полную энергию, подводимую к газу при его нагреве на 1°. Однако фактически в процессе нагрева газа участвует не одна, как принято в молекулярно-кинетической теории, а минимум две степени свободы – вермическая и кинетическая, которая почти на порядок меньше вермической [21, с.244]. Аналогично в фотоне надо различать вермическую и микровибрационную степени свободы. Все сказанное заставит пересмотреть некоторые законы и входящие в них коэффициенты, в том числе постоянную Планка  h. Вермическое нанополе тоже заставит с собой считаться, например, при определении силового взаимодействия между телами высокой температуры, в частности между звездами, между звездами и фотонами и т.п., при этом не последнюю роль должны играть также хрональное и другие взаимодействия [ТРП, стр.409-411].

 7. Экспериментальное определение универсального взаимодействия.

Одним из важнейших понятий общей теории служит универсальное взаимодействие, отвергаемое современной наукой. Факт существования в природе этого взаимодействия подтверждается наличием бесчисленного множества эффектов взаимного влияния различных степеней свободы системы. Вместе с тем оно легко может быть обнаружено также в эксперименте на примере взаимного увлечения потоков, когда происходит силовое взаимодействие порций различных веществ, которые входят в состав носителя, распространяющегося в испытуемом проводнике.

В опыте под действием разности первого интенсиала переносятся порции первого вещества и увлекаются порции второго, а под действием разности второго интенсиала переносятся порции второго вещества и увлекаются порции первого. При этом соответствующие коэффициенты увлечения и энергии связи равны между собой (см. формулы (173) и (176)). В условиях одинакового хода времени на обоих веществах должны быть также равны пройденные пути и силы действия первой порции на вторую и второй порции на первую.

Этот опыт был осуществлен мною применительно к тепловой и электрической степеням свободы носителя – электрона, распространяющегося в железном проводнике; градиент температуры принят равным 1 К/м. Как уже отмечалось, в состав электрона входит один квант электрического вещества (электриант), а также кванты хронального, метрического, ротационного, вибрационного, вермического и т.д. веществ; они наделяют частицу временем жизни, размерами (массой), спином, колебательными, тепловыми и другими свойствами. В опытах использовались специфические вермическое и электрическое взаимодействия: под влиянием разности температур переносились вермианты электрона, а под действием разности потенциалов – электрианты. Благодаря универсальному взаимодействию в первом случае вермиантами увлекались электрианты, а во втором электриантами увлекались вермианты. Все эти потоки фиксировались. В результате при комнатной температуре сила универсального взаимодействия между электриантом и вермиантом электрона оказалась равной около 4·10-25 ? [21, с.352]. В этих же условиях сила специфического электрического взаимодействия между двумя электриантами равна около 2·10-19 ?, а сила специфического вермического взаимодействия между двумя вермиантами – около 4· 10-23 Н. Как видим, универсальное взаимодействие в 106 раз слабее известного специфического электрического, поэтому оно ранее и не было обнаружено. Специфическое вермическое тоже невелико по сравнению со специфическим электрическим [ТРП, стр.411-412].

Глава ХXI. Теоретические прогнозы ОТ:

 «движение за счет внутренних сил».

1. Условия нарушения третьего закона Ньютона.

Описанные простые явления в совокупности с семью началами ОТ позволяют сделать большое множество прогнозов, поддающихся непосредственной экспериментальной проверке и одновременно не вытекающих из современных теоретических представлений или даже противоречащих им. Вполне естественно, что наибольшее число интереснейших и принципиально важных теоретических выводов следует из новых,   неизвестных   ранее   начал   ОТ – второго, третьего, четвертого и седьмого. Однако новые знания и идеи приходят не только от новых законов: как это звучит ни парадоксально, весьма любопытные прогнозы можно извлечь также из того, что отсутствует в ОТ, – речь идет об энтропии и втором законе термодинамики, которых природа и ОТ не знают; одновременно в ОТ отсутствуют и все запреты второго закона.

Выше упоминались многие опытные факты, подтверждающие выводы ОТ, однако мне представляется, что для торжества новой парадигмы важно получить такие принципиально важные выводы, которые бы однозначно, ясно и недвусмысленно опрокидывали старую парадигму и приводили бы к опытам, находящимся в прямом противоречии с традиционными представлениями. Соответствующие опыты в науке принято именовать решающими экспериментами, ибо Его Величество Эксперимент – это единственный верховный судья, кто способен и должен решать споры между парадигмами и теориями и определять их судьбы.

Из всего арсенала средств ОТ я отобрал три наиболее наглядные, неожиданные и убедительные новые проблемы, которые задействовал в своих решающих экспериментах. Первая связана с нетрадиционным определением времени (и пространства). О времени с упоминанием экспериментов уже говорилось в гл. XVIII, говорится в настоящей и следующей, а также в некоторых других главах. Остальные две проблемы подсказаны «Указаниями по составлению заявки на открытие» Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий. В «Указаниях» говорится: «4. Не принимаются к рассмотрению в качестве заявок на открытия материалы, в которых описаны... д) ...движение за счет внутренних сил, получение КПД устройств, равного или более единицы и т.д.» Движение за счет внутренних сил нарушает известный закон сохранения количества движения механики Ньютона, а КПД, равный единице (100%), – второй закон термодинамики Клаузиуса.

Мне представляется, что нарушить запреты «Указаний», содержащих квинтэссенцию современных теоретических представлений, – это самый убедительный решающий эксперимент. Именно поэтому я без сожалений потратил на решение указанной проблемы более 35 лет. В гл. XXIII и XXIV описаны устройства, преобразующие теплоту окружающей среды в электроэнергию и работу с КПД 100%. В настоящей главе теоретически решается задача создания нескомпенсированной силы внутри изолированной системы, соответствующие эксперименты описаны в следующей главе.

В уравнении закона сохранения количества движения (315), как и в уравнении (312), масса m и пространство х подчиняются закону сохранения. Следовательно, нарушить закон (315) можно только в том единственном случае, если повлиять на оставшуюся величину ? – ход реального времени, сделав его различным на взаимодействующих телах.

Из общего уравнения состояния (308) видно, что это можно сделать с помощью всех наличных степеней свободы системы. Однако для упрощения и наглядности рассуждений ограничимся группой механических явлений, которые сами помогут нам нарушить свои собственные механические законы. С этой целью отбросим в уравнении (308) хрональный, вермический, электрический и магнитный экстенсоры. Остаются три: кинетический, кинетовращательный и колебательный, влияющие на хронал, а следовательно, и на ход реального времени через коэффициенты ?12 , ?13  и А14 . Числовые значения этих коэффициентов нам не известны, но мы твердо знаем, что благодаря универсальному взаимодействию они нулю не равны и, следовательно, с их помощью вполне можно подействовать на величину d?.

При качественном анализе первой строчки уравнения (308) вместо изменений экстенсоров можно воспользоваться изменениями сопряженных с экстенсорами интенсиалов, ибо связь между этими величинами отличается наибольшей интенсивностью, остальные величины влияют менее существенно и мы их не будем учитывать. Тогда интересующая нас зависимость примет вид

   d? = (?12/ ?22)d?2 + (?13/ ?33)d?2 + (?14/ ?44)d?2 + ...  (328)

или в идеальном случае, когда  А = const,

   ? = (?12/ ?22)?2 + (?13/ ?33)?2 + (?14/ ?44)?2 + ...   (329)

Из уравнения (328) видно, что изменение (приращение) хронала тем выше, чем сильнее изменяются (наращиваются) квадраты скорости тела и частот его вращения и колебания. В свою очередь приращения скорости и частот представляют собой соответствующие ускорения. Следовательно, на приращение хронала, а значит, и на приращение хода реального времени (см. второе равенство (237)) очень большое влияние оказывают разного рода ускорения системы. Напомню, что в данном случае приращение хода реального времени d? есть именно ускорение этого хода, а не малая длительность d?. Все сказанное легче себе представить, если левую и правую части уравнения (328) разделить на малый отрезок времени d? (или dt), для наглядности то же самое можно проделать и со вторым равенством (237).

Весьма интересно также уравнение (329). Согласно этому уравнению, высоким скоростям движения и частотам вращения и колебания тела отвечают большие значения хронала и малые значения хода реального времени (см. первое равенство (237)). При малых скоростях и частотах, наоборот, хронал невелик, а скорость хода реального времени высока.

Применим изложенные соображения к процессу соударения двух тел – первого и второго, на которых реальное время течет с разными скоростями. С помощью уравнений (328) и (329) мы теперь вполне можем создать необходимую разность скоростей. Если для постороннего (внешнего) наблюдателя длительность соударения равна d? (или dt), то наблюдатель, находящийся на первом теле, зафиксирует по своим часам длительность d?1  , а находящийся на втором теле – длительность d?2 . Для определенности предположим, что

   d?1 > d?2

Обратимся теперь к уравнению второго закона Ньютона (312), связывающему силу Рх с ходом реального времени d? на телах. Легко видеть, что сила Рх2 , действующая со стороны второго тела на первое, превышает силу Рх1 , действующую со стороны первого тела на второе, то есть

    Рх2 > Рх1

ибо в первом случае знаменатель правой части формулы (312) меньше, чем во втором.

Следовательно, в процессе соударения двух тел с разным ходом времени на них образуется нескомпенсированная сила

    Рхв = Рх2 – Рх1  ? 0      (330)

Условно будем называть эту силу, вызванную хрональными причинами, внутренней, ибо она возникает внутри полностью изолированной системы и действует на окружающую среду. Если ход, времени на телах одинаков, то сила Рхв = 0, то есть сила действия равна силе противодействия.

Мы пришли к совершенно замечательному результату: если на соударяющихся телах время течет с разной скоростью, то сила действия по абсолютной величине не равна силе противодействия. Таковы условия, необходимые и достаточные для нарушения третьего закона механики Ньютона. При этом сила всегда меньше со стороны того тела, на котором больше скорость хода реального времени, и наоборот. Таков теоретический прогноз ОТ. Он в равной мере касается микромира (элементарных частиц, атомов, молекул), макромира (привычных нам тел), мега– и более грубых миров (планет, звезд, галактик и т.д.). Следует также добавить, что гравитационное взаимодействие планет, звезд и галактик тоже можно рассматривать как удар, только мягкий, причем на всех подобного рода телах ход реального времени, как правило, не одинаков со всеми вытекающими отсюда пикантными последствиями [ТРП, стр.413-416].

 2. Условия нарушения закона сохранения количества движения.

Несоблюдение в определенных условиях третьего закона Ньютона автоматически решает проблему нарушения закона сохранения количества (и момента количества) движения.

Действительно, из-за разного хода времени и нарушения третьего закона на тела действуют неодинаковые импульсы, причем

    Рх2 d?2 > Рх1 d?1

Это объясняется тем, что в уравнение (312) сила входит в первой, степени, а ход времени – в квадрате. Поэтому ускоренный ход времени на первом теле не в состоянии скомпенсировать уменьшение первой силы. Например, если первый ход больше второго в 2 раза, то первая сила окажется меньше второй в 4 раза. В результате импульс первой силы будет в 2 раза меньше импульса второй.

Импульсы сил  равны  изменениям  соответствующих количеств движения  (см. формулу (315)), поэтому

    d(m?)1 < d(m?)2

Это значит, что суммарное количество движения двух тел до взаимодействия  (?m?)’ оказывается не равным суммарному количеству движения тех же тел после взаимодействия (?m?)”, причем

    (?m?)’ > (?m?)”      (331)

ибо первое тело теряет часть своего импульса в ходе взаимодействия.

Следовательно, при механических взаимодействиях тел с разным ходом времени нарушается не только третий закон Ньютона, но и закон сохранения количества движения (импульса) (см. уравнения (330) и (331)). Все сказанное относится также к закону сохранения момента количества движения и к упомянутому в параграфе 14 гл. XV закону сохранения количества вибродвижения. В результате взаимодействия возникает нескомпенсированная внутренняя сила Рхв , направленная в сторону тела с ускоренным ходом времени; это же тело обладает заниженным количеством движения; суммарное количество движения обоих тел после взаимодействия тоже уменьшается. На практике соответствующая ситуация возникает, например, при бета-распаде ядер, где замедленным ходом времени располагает быстро движущаяся бета-частица.

В приведенных рассуждениях величины d?1 , d?2 и dt характеризуют ход реального времени на первом и втором телах, а также ход эталонного времени; они могут быть равны длительности взаимодействия (удара) или быть пропорциональными этой длительности. В общем случае имеет место соотношение

    d?1 ? d?2 ? dt      (332)

Это неравенство определяет условия нарушения третьего закона Ньютона и закона сохранения количества движения. Возникающие нарушения тем значительнее, чем больше различаются между собой указанные величины.

Для нас привычными являются случаи, когда ход реального времени на взаимодействующих телах практически одинаков и его можно принять равным ходу эталонного времени. Это соответствует условию

    d?1 ? d?2  ? dt      (333)

при котором упомянутые законы практически сохраняют свою силу. Именно при подобных условиях выполняли свои опыты Рен, Мариотт, Ньютон и другие авторы.

Таковы выводы-прогнозы ОТ. Они в корне противоречат существующим представлениям и поэтому ставят вопрос жестко: быть или не быть ОТ. Для реализации в опыте этих выводов я рассмотрю несколько схем механических устройств, в которых возникает нескомпенсированная внутренняя сила и которые получили наименование безопорных движителей (БМ) [ТРП, стр.416-418].

3.  Возникновение внутренней силы в устройствах типа БМ-28.

При выборе соответствующих устройств я буду руководствоваться идеей, чтобы они отличались наибольшей простотой, наглядностью и доступностью. Это обстоятельство мне представляется крайне важным: я придаю особое значение тому, чтобы каждый желающий мог легко повторить эксперимент и убедиться в правильности выводов ОТ. Принципиальная схема механического БМ описана в книге [21, с.214]. Простейшим устройством подобного рода могут служить, как уже говорилось, два соударяющихся тела. Однако удар – это слишком грубый процесс, другой недостаток простого удара – его однократность.

Очевидно, что надо осуществить непрерывный круговой процесс изменения состояния движения тела, повторять его быстро и многократно, тогда получится безостановочно действующая внутренняя сила, которую нетрудно измерить. Например, соответствующий процесс возникает в случае мягкого удара, если заставить тело двигаться с переменной скоростью по схеме, показанной на рис. 17, а.

Для конкретности предположим, что в зоне А тело имеет большую скорость ?А , в зоне С – малую ?С , а в зонах В и D – промежуточную ?В и ?D , ибо в зоне В тело тормозится, а в зоне D разгоняется и затем вновь приходит в исходное состояние А. Чтобы детально проанализировать силовую ситуацию в этих условиях, надо знать закон изменения скорости и интегрировать процесс по всей окружности. Однако для грубого качественного анализа вполне достаточно ограничиться рассмотрением лишь четырех наиболее характерных зон – А, В и С и D.

В зонах А и С скорости изменяются мало, поэтому ускорениями можно пренебречь и ориентироваться на первое равенство (237) и уравнение (329). Согласно этим уравнениям, центробежная сила тела в зоне А претерпевает максимальное хрональное уменьшение на величину РхА , а в зоне С – минимальное на величину РхС (рис. 17, б). Реакция опоры, не имеющей такой высокой скорости, как тело, испытывает пренебрежимо малые хрональные изменения. Поэтому в системе появляется за цикл (за один оборот) нескомпенсированная внутренняя (хрональная) сила  Рхх = РхА – РхС , действующая со стороны опоры и направленная вверх.

Что касается зон В и D, то здесь на эффект скоростного ослабления центробежной силы накладывается также эффект, обусловленный ускорением. О последнем эффекте можно судить по второму равенству (237) и уравнению (328). При симметричном процессе скорости и ускорения в зонах В и D одинаковы по величине и противоположны по знакам, поэтому нескомпенсированные силы гасят друг друга (РхВ = – РхD ). В результате  равнодействующая  всех четырех  сил  за  цикл  остается равной Рхх .

На первый взгляд может показаться, что эта сила должна быть направлена вниз, то есть в сторону, где скорость и центробежная сила тела максимальны. Чтобы такого ощущения не возникало, надо не упускать из виду, что речь идет не о самой центробежной силе Рц , а только о ее хрональном уменьшении, избыточные же по отношению к хрональным силы благополучно гасятся внутри системы. При этом направление хрональной силы Рхх от направления вращения тела не зависит, оно целиком определяется относительной ориентацией максимальной и минимальной скоростей: сила Рхх всегда направлена в сторону минимальной скорости. Это важно помнить при обсуждении опытных данных.

На примере группы механических явлений (и БМ) полезно еще раз оговорить разницу, существующую между малой скоростью хода (малым ходом, малым отрезком) реального времени d?, входящей в уравнения (312), (315) и т.д., и ускорением (изменением, приращением) хода реального времени d?, входящим во второе равенство (237). Ускорение хода времени всегда обусловлено только изменением (приращением) хронала (второе равенство (237) и уравнение (328)), а скорость хода времени обычно рассматривается при постоянном значении хронала или приводится к нему, то есть к постоянному ходу реального или эталонного времени.

Описанный круговой процесс можно осуществить с помощью самых различных механизмов. Например, можно применить простейшее устройство БМ-28 (рис. 17, в), в котором шарики, ролики или стерженьки 1 катятся или скользят по кольцу 2, скрепленному с корпусом электродвигателя 7 [9, с.44]. Водилом служит диск 3 с отверстиями 4, насаженный на вал 5 двигателя. Ось кольца 2 смещена относительно оси двигателя на величину ?. При равномерном вращении двигателя в зоне А шарики катятся на большем радиусе, чем в зоне С, поэтому обладают большей скоростью. Для общего повышения скорости шариков путем уменьшения их трения о кольцо в качестве последнего целесообразно использовать соответствующий шариковый или роликовый подшипник, состоящий из подвижного кольца 2 и неподвижного 6.

Если бы хрональный эффект отсутствовал, тогда центробежная сила Рц изменялась бы симметрично относительно нулевой линии, изображенной на графике рис. 17, г горизонтальными штрихами, а все устройство работало бы как обыкновенный вибратор. Наличие хронального эффекта приводит к появлению нескомпенсированной силы РхВ , направленной вверх, что равносильно смещению на графике нулевой линии вниз. Вообще, в данном устройстве сила РхВ всегда ориентирована в сторону, обратную эксцентриситету ? кольца, и при перемене направления вращения мотора не изменяется. Эту силу нетрудно измерить на достаточно чувствительных технических, аналитических или крутильных весах, она вызывает уменьшение веса работающего устройства. Величина силы зависит от числа оборотов, эксцентриситета, числа и массы шариков, радиуса кольца 2 и т.д. При нулевом эксцентриситете нескомпенсированная внутренняя сила обращается в нуль, так как в условиях равномерного движения шариков все силы – центробежные и внутренние – гасят друг друга [ТРП, стр.418-421].

4. Устройства БМ-29 и БМ-30.

Необходимый круговой процесс можно осуществить также с помощью гироскопа, представляющего собой тело, вращающееся вокруг некоторой оси. Но с целью получения хронального эффекта гироскопу надо придать дополнительное перемещение (колебание) с переменной скоростью. При этом гироскоп можно использовать двумя различными способами – путем колебаний поперек (БМ-29) или вдоль (БМ-30) оси вращения, а сами колебания должны быть несимметричными: в одном направлении гироскоп надо перемещать с большой скоростью, а в обратном – с малой. В результате отдельные точки тела будут двигаться с переменной за цикл скоростью, то есть будет совершаться круговой процесс, и возникнет описанный выше нескомпенсированный силовой хрональный эффект.

Неодинаковое по скорости прямого и обратного движений контролируемое перемещение вращающегося гироскопа можно проще всего задать с помощью кривошипно-шатунного или эксцентрикового механизма, в котором ось вращения кривошипа (эксцентрика) смещена на величину ? относительно линии перемещения гироскопа (рис. 18, а). Гироскоп 7, заключенный в кожух 6, прикреплен к ползушке 4, которая двигается вправо и влево вдоль направляющих 3 и 5. Если кривошип 1 вращается в сторону, показанную стрелкой, то гироскоп перемещается вправо быстрее, чем влево. Разница в прямой и обратной скоростях тем выше, чем больше смещение ? и радиус R кривошипа и меньше длина 1 шатуна 2. При ? = 0 движение гироскопа является симметричным и обсуждаемый эффект не возникает: этот случай на рис. 18, б изображен штриховой линией, которая показывает смещение гироскопа от крайне правого положения (точка 0) до крайне левого (точка F) на величину 2R и затем вновь до конца направо (точка Е).

При ? ? 0 процесс описывается несимметричной сплошной линией, при этом несколько возрастает амплитуда колебаний и увеличивается длительность tл  движения гироскопа влево по сравнению с длительностью tп его движения вправо, именно поэтому скорость справа больше, чем слева.