Текст книги "Термодинамика реальных процессов"

Автор книги: Альберт Вейник

сообщить о нарушении

Текущая страница: 32 (всего у книги 40 страниц)

Хрональное поле экспериментатора тоже влияет на внутреннюю силу, но не так заметно, как поле гироскопа. При установке весов на нуль и при измерениях надо не бегать по комнате, а сидеть смирно и не изменять позу. Это влияние есть лучшее экспериментальное  доказательство того факта, что главной составной частью биополя служит именно хрональное поле, изменяющее ход времени.

Зависимость величины внутренней силы от частоты вращения гиромотора показана на рис. 29, б, где кривая 1 соответствует начальным моментам (действует в основном ускорение), а кривая 2 – стационарному режиму (действует только скорость), причем о частоте приходится судить по напряжению ? постоянного тока, подаваемому на клеммы преобразователя. Слабое изменение силы от ускорения объясняется резким падением оборотов преобразователя в начальный период, при включении гиромотора, что ограничивает величину достижимых ускорений. О связи напряжения с частотой вращения тоже можно судить лишь по косвенным признакам, например по длительности t вращения гиромотора после его выключения (он перестает выть) (рис. 29, в). Непосредственному измерению частоты препятствует заводской герметичный кожух. Кстати, длительные опыты с воющим гиромотором пагубно отражаются на слухе экспериментатора.

После выключения прибора появляется слабое отрицательное ускорение (торможение от трения), оно вызывает небольшой скачок силы, который направлен в сторону, противоположную основному эффекту. Но так бывает только тогда, когда вначале отключается трехфазный ток.

Если выключить однофазный, то гиромотор превращается в генератор трехфазного тока, питающий преобразователь. Торможение скачкообразно возрастает, при этом отрицательное ускорение может даже превосходить по величине первоначальное положительное. Соответственно появляется и большая по величине обратная внутренняя сила. В таком состоянии гиромотор останавливается уже в 2 и более раз быстрее, чем без принудительной нагрузки со стороны преобразователя. Через 1-1,5 мин после выключения маховик обычно входит в резонанс с корпусом устройства, возникают сильные вибрации, сбрасывающие хрональный заряд с прибора, в результате сила возвращается примерно к исходному значению, определяемому скоростью гироскопа. Вспомним, что аналогично снимается заряд с воды путем легкого удара пузырька о стол (см. параграф 7 гл. XVIII).

Опыты показывают, что величина внутренней силы изменяется в течение суток, зависит от времени года, широты местности и т. д. Об этом говорил и Н.А. Козырев, экспериментировавший с вращающимися волчками. Теперь должно быть ясно, что причина заключается в изменении величины и направления переносной скорости ?п точки Земли, где находится вращающийся маховик (см. рис. 19, б).

Интересно, что свои опыты Н.А. Козырев проводил с волчками и гироскопами, но физическая суть обнаруженного явления была ему не известна, поэтому успех опытов целиком определялся случайными причинами: «Условия, при которых появлялись эти эффекты, не удавалось воспроизводить по желанию. Необходимый для этого режим устанавливался случайными обстоятельствами» [50, с.74]. И далее: «При взвешивании гироскопов, несмотря на большое число опытов, не удалось даже точно установить условия, при которых обязательно должен получиться эффект» [50, с.80]. Эффект по неизвестным причинам мог неожиданно изменить не только свою величину, но и знак. «Бывали дни, когда некоторые опыты просто не удавались. Но через некоторое время в тех же условиях снова получались прежние эффекты» [51, с.191].

В первых своих опытах Н.А. Козырев использовал плохо сбалансированные школьные волчки. Это случайно привело к несимметричным вибрациям, как в БМ-30, и дало уменьшение веса волчка. Более точно выполненные авиационные гироскопы эффекта не обнаруживали, пришлось их специально вибрировать с помощью мотора с эксцентриком либо электромагнитного реле – очень существенная догадка Н.А. Козырева. Но при этом только случайно могли возникнуть условия, когда вибрация оказывалась несимметричной и нужного направления, что обеспечивало требуемый круговой процесс и создавало нескомпенсированную силу соответствующего направления. Естественно, что в такой ситуации без знания истинного физического механизма явления успешно управлять опытом было в принципе невозможно. Что касается возможности получения на волчках эффекта типа БМ-35, то для этого потребны слишком высокие частоты вращения, которых у Н.А. Козырева не было.

На этом я закончу описание моих экспериментов с устройствами типа БМ. Эти приборы существенно различаются принципами своего действия, но одновременно во всех деталях в точности воспроизводят нарисованную выше теоретическую картину (я не буду ее здесь повторять). Это подтверждает правильность основных положений ОТ: о необходимости включения времени и пространства в общий круговорот простых явлений природы, о возможности произвольного управления ходом реального физического времени, о нарушении законов механики в определенных условиях и т.д. Никакая другая теория не способна предсказать и объяснить полученные экспериментальные результаты, следовательно, имеются все основания отнести описанные опыты к категории решающих, призванных определять судьбы теорий [ТРП, стр.440-445].

7. Перспективы применения «движения за счет внутренних сил».

Мне известно, что многие энтузиасты, пытаясь создать безопорный движитель, способный летать, вращают всевозможные тела, изощряются в придании своим хитроумным устройствам самых замысловатых движений и т.д. с целью обойти законы механики Ньютона. Этим занимаются даже целые институты. Однако я вынужден сразу же огорчить всех этих энтузиастов: обмануть механику Ньютона в принципе невозможно. Есть только один путь достигнуть желаемого – это воздействовать на ход времени, другого пути Бог не предусмотрел. Но и на этом пути вращение монолитных тел проблему не решит, ибо требуются такие высокие скорости, с которыми не справятся никакие материалы и подшипники.

На основе теоретических соображений я знал, что закон сохранения количества движения можно нарушить, и вначале пытался использовать для этого различные механические, электрические, магнитные и другие системы [21, с.213 и 359]; одна из них (электрическая, БМ-15) изображена на рис. 28 работы [21]. Однако мне были неизвестны числовые значения коэффициентов состояния в уравнении (308), поэтому я не знал конкретных условий нарушения этого закона. Пришлось идти на ощупь, методом проб и ошибок.

Намек на то, какие скорости по душе механическим системам, я нашел в работах Гольдсмита и Эйчельбергера и Кайнике, изучавших явления удара. Например, при скорости стального шарика около 50 м/с, ударяющегося об алюминиевый стержень, изменение количества движения ударника и импульса мишени «различаются на ±2%, что находится в пределах экспериментальной ошибки» [33, с.177]. При скоростях порядка 2-5 км/с (например, при ударе стали о свинец) картина резко изменяется, ибо «экспериментальные результаты существенно расходятся с предсказаниями, вытекающими из закона сохранения импульса» [89, с.219]. Мне стало ясно, почему Реп, Мариотт, Ньютон и другие авторы, проводившие свои опыты при значительно меньших скоростях, не обнаружили нарушения закона сохранения импульса и почему не хотели работать мои первые механические БМ. Заметные нескомпенсированные внутренние силы появились лишь после того, как в моих БМ скорости стали приближаться к 50 м/с, начиная с БМ-28. Сравнительно большие силы возникают при частотах вращения порядка нескольких сот тысяч оборотов в минуту. Например, по сообщению агентства АПН от 8 июня 1987 г., в одном из московских НИИ маховики вращаются с потерей веса 14%. Однако объяснить этого никто не может, да и полететь на такой машине тоже невозможно. Нужны другие подходы.

Мое обращение к механическим системам, описанным в настоящей монографии, объясняется их предельной простотой и наглядностью. Мне было важно не полететь, а убедительно нарушить закон сохранения импульса. В этой проблеме количественная сторона принципиального значения не имеет. Простота устройств позволила мне все опыты провести дома, ибо на поддержку официальной науки я рассчитывать не мог. Благодаря той же простоте мои результаты легко может проверить и подтвердить каждый желающий. К сожалению, ограниченные возможности не позволили мне изготовить и испытать еще десяток БМ, различающихся своими главными параметрами, чтобы получить красивые завершающие графики. Однако бедность – не порок... [ТРП, стр.445-446].

Глава ХXIII. Теоретические прогнозы ОТ:

    «получение КПД устройств, равного единице».

1. Запреты второго закона Клаузиуса.

Обратимся теперь к изложению другого рода прогнозов, которые посягают на второй закон термодинамики Клаузиуса и допускают в реальных условиях «получение КПД устройств, равного единице». По терминологии В. Оствальда, устройство, нарушающее второй закон термодинамики, именуется вечным двигателем второго рода (устройство, нарушающее первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии, называется вечным двигателем первого рода, или просто вечным двигателем – perpetuum mobile). Если вечный двигатель первого рода, получающий энергию из ничего, в принципе невозможен, то с вечным двигателем второго рода дело обстоит совсем иначе. Вечный двигатель второго рода (этого типа перспективный двигатель я для краткости буду именовать ПД) преодолевает запреты второго закона Клаузиуса, которые заключаются в следующем. В общем случае, согласно Клаузиусу, для осуществления любого теплового двигателя надо обязательно иметь два источника разной температуры, чтобы теплота могла переходить от более нагретого из них к менее нагретому. Чем больше разность температур, тем выше КПД. КПД, равный единице, получается, если один из источников имеет либо бесконечно большую температуру, либо температуру, равную абсолютному нулю. Практически это неосуществимо, поэтому принято считать, что такого КПД достичь невозможно. С уменьшением разности температур КПД уменьшается и в пределе становится равным нулю, когда температуры источников сравниваются, то есть когда два источника фактически превращаются в один. Следовательно, по Клаузиусу, в принципе невозможно использовать безграничные запасы теплоты такого грандиозного источника, как окружающая нас среда (воздух, вода или земля).

Кроме того, второй закон с его энтропией утверждает необратимость реальных процессов, ибо всем им присущи эффекты диссипации, трения. В результате одностороннего развития миру угрожает тепловая смерть. То же самое можно сказать и о любой ограниченной по размерам изолированной системе: все процессы в ней рано или поздно обязаны затухнуть, прекратиться. Иными словами, вечное самопроизвольное движение с трением в принципе невозможно [ТРП, стр.447-448].

2. Условия, необходимые и достаточные для осуществления

    вечного двигателя второго рола (ПД).

В противоположность теории Клаузиуса в ОТ нет энтропии и второго закона и вытекающего из них понятия необратимости реальных процессов. Согласно ОТ, все реальные процессы в конечном итоге обратимы, поэтому у нас нет никаких оснований бояться ни энтропии, ни второго закона, ни тепловой смерти Вселенной.

Еще более утешительным является вывод ОТ о реальной возможности использовать даровые запасы теплоты окружающей среды, да еще с КПД, равным единице. С такой эффективностью теплота по желанию может быть преобразована в электрическую энергию, механическую работу и т.д. в устройствах ПД, в которых происходит вечная самопроизвольная циркуляция вещества.

Подробный анализ проблемы показывает, что для осуществления ПД необходимо соблюсти два важнейших условия. Первое заключается в том, чтобы обратиться к тем явлениям природы, которые при данной температуре (при температуре одного источника) сопровождаются самопроизвольным возникновением различного рода неоднородностей и образованием соответствующих разностей интенсиалов – температур, электрических потенциалов, давлений, химических потенциалов, хроналов и т.д. К таким явлениям относятся, например, испарение жидкости, термоэлектричество, осмос, диффузия, химические превращения и многое другое. В частности, при испарении жидкость автоматически охлаждается ниже температуры окружающей среды, а при конденсации нагревается – так появляется необходимая разность температур. Термоэлектрические явления характеризуются тем, что при данной температуре между различными телами возникает некоторая разность электрических потенциалов. В явлениях осмоса образуется разность давлений. При химических превращениях появляются разности температур, давлений, электрических потенциалов, хроналов и т.д. Все эти разности интенсиалов могут быть использованы для создания ПД.

Однако соблюдение первого требования необходимо, но его далеко не достаточно для осуществления обсуждаемого устройства. Второе важнейшее требование состоит в том, чтобы создать условия, при которых вещество, сопряженное с возникшей разностью интенсиалов, самопроизвольно и непрерывно подавалось бы на эту разность. Необходимо умудриться сконструировать замкнутый циркуляционный контур для сопряженного вещества, в контуре должен происходить круговой процесс изменения состояния этого вещества.

Второе требование выполнить неизмеримо труднее, чем первое, но в нем-то и заключается вся соль проблемы. Поэтому запрет, наложенный Клаузиусом на подобную непрерывную циркуляцию, долгое время казался вполне естественным и правильным: согласно Клаузиусу, необратимость реальных процессов должна неизбежно привести к деградации энергии циркулирующего вещества и прекращению самой циркуляции.

С целью удовлетворения второму требованию в принципе возможно вместо простой замкнутой циркуляции вещества осуществить какой-либо другой, более сложный круговой процесс, или цикл, например типа того, что происходит в паровой машине, холодильнике и т.д. Главное заключается в том, чтобы система периодически возвращалась в исходное состояние и благодаря этому устройство было бы способно работать неограниченно долго. Однако здесь я буду говорить только о циркуляционных вечных двигателях второго рода, отличающихся наибольшей простотой и наглядностью и не требующих для своего осуществления никаких уникальных и дорогих устройств.

Должен сказать, что круговая циркуляция вещества обычно обладает малой интенсивностью, так как самопроизвольно возникающие разности интенсиалов весьма невелики. Это одна из причин, почему ранее ее обнаружить не удавалось. Вторая, более важная причина – запрет теории Клаузиуса: если кому-либо из ученых и доводилось когда-нибудь наблюдать в опыте соответствующую циркуляцию, то он не верил глазам своим – такова сила догмы. Для создания устройств большой мощности требуется, возможно, пойти по тому же пути, по какому пошел живой организм (он объединяет в себе многие миллиарды подобных однотипных контуров). Обычно эти контуры представляют собой самофункционирующие термодинамические пары, входящие в главный эволюционный макроряд.

Весьма существенно, что каждая такая самофункционирующая система нарушает, помимо закона Клаузиуса, еще какой-нибудь известный закон либо опирается на некий новый закон, неизвестный ранее. Например, термофазовый ПД нарушает уравнение Томсона-Кельвина (см. параграф 4 гл. XXIII), один из термоэлектрических ПД нарушает закон Вольта (см. параграф 5 гл. XXIII), а другой имеет в своей основе новый закон, обнаруженный в рамках ОТ (см. параграф 6 гл. XXIII), и т.д.

Должен заметить, что в природе существует бессчетное множество уже готовых термодинамических неоднородностей, обеспеченных соответствующими круговыми процессами. К их числу относятся, например, разности температур между различными слоями воздуха, воды и Земли, разности давлений насыщенного пара над соленой водой моря и пресной водой втекающей в него реки (намек на это содержится, в частности, в работе Трайбуса [76]) и т.п. Все эти и многие другие подобные разности и круговые процессы, несомненно, нарушают второй закон термодинамики, но делают это очень ненаглядно, ибо в качестве рабочего тела иногда приходится рассматривать большие участки атмосферы, воды и земли либо даже всю Землю или Солнечную систему. Это запутает кого угодно, поэтому такой ПД не убедителен. Надо использовать разности интенсиалов и круговые процессы, намеренно осуществляемые в небольшом контролируемом объеме, чтобы все происходило на глазах изумленного экспериментатора. Иными словами, для создания ПД необходимы разности интенсиалов, которые образуются самопроизвольно и затем поддерживаются тоже самопроизвольно и вечно на определенном уровне благодаря осуществлению непрерывного или периодически повторяющегося кругового процесса, происходящего в контролируемом объеме под действием указанных разностей интенсиалов. Наиболее твердый орешек здесь – это круговой процесс [ТРП, стр.448-450].

3. Нарушение теории фазовых превращений Томсона-Кельвина.

Теперь можно приступить к описанию различных реально действующих циркуляционных вечных двигателей второго рода (ПД). Первый из них основан на использовании процессов фазовых превращений – испарения жидкости и конденсации пара. Принято считать, что эти процессы подчиняются теории Томсона-Кельвина. Однако детальный теоретический и экспериментальный анализ с позиций ОТ покажет, что это не соответствует действительности, и поможет нам создать соответствующие фазовые ПД. Рассмотрим этот вопрос более подробно. Хорошо известно уравнение Томсона-Кельвина (1871 г.), определяющее давление насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости. Согласно этому уравнению, давление над выпуклым мениском должно быть выше, а над вогнутым – ниже, чем над плоским (в справочниках обычно приводится давление насыщенного пара над плоским мениском, оно принимается за основу и считается равным 100%). Это значит, что в среде с давлением насыщенного пара 100% в несмачиваемом капилляре жидкость, имеющая выпуклый мениск, должна испаряться, а в смачиваемом, наоборот, благодаря вогнутому мениску конденсироваться.

Другими словами, если принять за основу теорию Томсона-Кельвина, то надо признать, что в закрытом сверху несмачиваемом жидкостью капилляре достаточно большого диаметра давление пара по краям мениска должно быть выше, чем в средней плоской части, где оно равно 100%. В результате жидкость должна самопроизвольно испаряться с краю и конденсироваться в середине, то есть должна возникать вечная в целом бездиссипативная макроскопическая непрерывная циркуляция жидкости и пара, показанная на рис. 30, а [21, с.335]. В смачиваемом жидкостью капилляре циркуляция должна иметь обратное направление. Оба вида циркуляции суть необходимые следствия уравнения Томсона-Кельвина, которое выведено из второго закона термодинамики. С другой стороны, подобная циркуляция категорически запрещена самим вторым законом – это первое противоречие в существующей теории фазовых превращений, которое достойно быть упомянутым. Второе, еще более разительное противоречие заключается в следующем.

В работах [26, 30] показано, что процесс испарения разыгрывается в тончайшем поверхностном слое жидкости, охватывающем по толщине всего несколько молекул. Поэтому физический механизм этого процесса должен целиком определяться термодинамическими условиями (температурой, давлением и т.д.) и практически не зависеть, вопреки уравнению Томсона-Кельвина, от кривизны мениска, если только радиус кривизны много больше размеров молекулы испаряющейся жидкости. Задать термодинамические условия – значит задать конкретную паропроизводительность элемента площади поверхности любого мениска (выпуклого, плоского или вогнутого). При данной паропроизводительности элемента парциальное давление пара должно определяться суммарной площадью всех элементов, заключенных в рассматриваемом объеме.

Например, в цилиндрическом капилляре парциальное давление пара над искривленным мениском – выпуклым или вогнутым – должно быть во столько раз больше парциального давления над плоским мениском, во сколько раз площадь поверхности искривленного мениска F превышает площадь поперечного сечения капилляра F0 , то есть воображаемого плоского мениска. Иными словами, при данной паропроизводительности давление целиком определяется условиями отвода пара от поверхности мениска. Отношение площадей (критерий конфигурации мениска)

    В = F/ F0

используется для количественной оценки движущей силы процесса циркуляции пара в фазовом вечном двигателе второго рода.

Все эти соображения были подтверждены в многочисленных экспериментах с единичными капиллярами, помещенными в среду различной влажности (см., например, [17, с.263; 20, с.300 и др.]). Здесь я приведу наиболее характерные опытные данные, они хорошо иллюстрируют выводы ОТ, касающиеся теории Томсона-Кельвина, и позволяют судить о количественной стороне работы фазового ПД (из совместной работы с Л.А. Матулис).

На рис. 31 изображены результаты экспериментов по испарению воды из стеклянных вертикально ориентированных смачиваемых капилляров различного диаметра d. Капилляры находятся в герметически закрытой стеклянной банке диаметром 95 мм и высотой 180 мм, на дно банки налита вода, так что пар в банке является насыщенным, его влажность равна 100%. Расстояние от верхнего края капилляра до поверхности воды Н = -105 мм, знак минус говорит о том, что уровень воды в банке расположен ниже начального мениска капилляра. Нижний конец капилляра во всех случаях заглушен. Банка помещена в термостат с постоянной температурой Т = 35 К. В различные моменты времени t с помощью микроскопа измеряется заглубление h мениска в капилляре (здесь величины h и ? имеют другой смысл, чем на рис. 30).

На рис. 31, а изображена зависимость h от t для d = 30 (кривая 1), 50 (кривая 2) и 105 мкм (кривая 3). Те же данные, кроме кривой 2, приведены на рис. 31, б и в в виде зависимости потока массы (скорости испарения) Jm с поверхности мениска от времени t (б) и глубины h (в). На рис. 31, г показана скорость испарения влаги в функции диаметра капилляра d при h = 0,6 (кривая 4) и 1,0 мм (кривая 5). Из рисунка видно, что в среде с влажностью 100%, создаваемой плоским мениском жидкости, с поверхности вогнутого мениска вода испаряется, что подтверждает выводы ОТ и опровергает теорию Томсона-Кельвина. Скорость этого испарения сильно падает с ростом глубины h (времени t) и диаметра капилляра. Максимальная скорость соответствует начальному моменту (t = 0), когда мениск находится у верхнего края капилляра (h = 0).

Точно в тех же условиях проведены опыты с несмачиваемыми водой капиллярами и получены аналогичные кривые (рис. 32). Эффект несмачивания достигается путем пропускания через капилляр 30%-ного раствора парафина в бензине под избыточным давлением газа гелия. Сопоставление несмачиваемых (рис. 32) и смачиваемых (рис. 31) капилляров показывает, что характер процесса испарения воды в обоих случаях практически одинаков (рис. 33). Несколько большая скорость испарения из несмачиваемых капилляров объясняется разницей в кривизне выпуклого и вогнутого менисков, ибо в опытах очень трудно достичь одинакового или полного (совершенного) несмачивания и смачивания. На результатах может также сказаться уменьшение свободного диаметра несмачиваемых капилляров из-за наличия тонкого слоя парафина. Таким образом, эксперименты подтверждают выводы работ [26, 30] о практически одинаковой скорости испарения жидкости из несмачиваемого и смачиваемого капилляров в среду с насыщенным паром этой жидкости, образованным плоским мениском.

Большой интерес представляют эксперименты, в которых испытываются жидкости различной плотности при неодинаковом расположении по высоте капилляра плоского парообразующего мениска. Испарение происходит в банке диаметром 120 мм и высотой 240 мм, насыщенный пар создается жидкостью, налитой в дополнительную плоскую чашу диаметром 60 мм, помещенную в банку. В одном случае уровень жидкости в чаше располагается выше верхнего края капилляра (Н положительно), в другом оба мениска находятся на одной высоте (Н = 0), в третьем чаша располагается ниже капилляра (Н отрицательно). Все остальные условия опытов прежние.

Данные, приведенные на рис. 34, относятся к воде (Н2О) и смачиваемому капилляру (для кривых а-в  d = 15 мкм, для кривых г  h = 0,6 мм). Пары воды легче воздуха, находящегося в банке, поэтому они из капилляра охотнее поднимаются к чаше вверх (кривые 1, Н = 85 мм), чем опускаются вниз (кривые 3, Н = -85 мм). При одинаковой высоте менисков в капилляре и чаше скорость испарения имеет промежуточные значения (кривые 2, Н = 0).

Прямо противоположная картина наблюдается у спирта, ацетона и эфира, пары которых тяжелее воздуха: они охотнее опускаются к чаше вниз, чем поднимаются вверх. Например, у спирта С2Н6О (рис. 35) при прочих равных условиях кривые 1 относятся к нижнему расположению чаши (Н = -85 мм), а кривые 3 – к верхнему (Н = 85 мм), нулевому уровню чаши отвечают кривые 2 (Н = 0). Аналогичные результаты получены для ацетона С3Н6О (рис. 36), только у него кривым г соответствует h = 2 мм.

Наконец, на рис. 37 дается сравнение скоростей испарения ацетона (кривые 1), спирта (кривые 2) и воды (кривые 3) для расположений чаши: нижнего (а), среднего (б) и верхнего (в). Наибольший интерес представляет рис. 37, г, который непосредственно определяет тепловой поток, поглощаемый при испарении жидкости из капилляра и выделяемый при ее конденсации на плоском мениске (d =15 мкм; Н = -85 мм). Именно эффекты поглощения и выделения теплоты создают фиксируемую в опыте разность температур. Приведенные опытные данные содержат все необходимое для количественной оценки эффективности процесса самофункционирования фазового вечного двигателя второго рода.

Из рис, 31-37 видно, что общий характер закономерное гей испарения из смачиваемых и несмачиваемых капилляров остается одинаковым для различных жидкостей и уровней относительного расположения капилляра и чаши с плоским мениском. Скорость испарения заметно больше у жидкостей с повышенным давлением насыщенного пара, при этом уровень плоского мениска играет меньшую роль, хотя на рис. 37, в вода при больших заглублениях мениска в капилляре начинает конкурировать со спиртом. Во всех случаях максимальная скорость испарения наблюдается в начальный момент, поэтому смачиваемые капилляры предпочтительнее несмачиваемых, ибо у первых испарение всегда происходи г на конце капилляра, где заглубление мениска равно нулю. Скорость испарения определяет паропроизводительность, а следовательно, и разность парциальных давлений пара между искривленным и плоским менисками; эта разность есть рабочее давление, под действием которого самофункционирует ПД [ТРП, стр.450-459].

4. Термофазовые ПД.

Установленные закономерности позволяют по-новому взглянуть на уравнение Томсона-Кельвина, а также рассчитать мощность фазового вечного двигателя второго рода. Становится ясно, что в среде с давлением насыщенного пара 100% , создаваемым плоским мениском, жидкость из смачиваемого капилляра с вогнутым мениском должна испаряться, а не конденсироваться, как того требует уравнение Томсона-Кельвина. Следовательно, в закрытом сверху смачиваемом жидкостью капилляре возникает точно такая же вечная макроскопическая циркуляция жидкости и пара, как и в несмачиваемом (см. рис. 30, б).

Изображенная на рис. 30, а и б непрерывная макроскопическая круговая циркуляция жидкости и пара – это и есть дозволяемый ОТ простейший вид искомого вечного двигателя второго рода. В работе [21, с.335] по этому поводу сказано: «Эта циркуляция представляет собой любопытный пример вечного в целом бездиссипативного макроскопического движения жидкости и пара в условиях, если система полностью изолирован от окружающей среды». К сожалению, очень трудно непосредственно наблюдать или тем более эффективно применить на практике эту циркуляцию. Поэтому нами были осуществлены более наглядные и удобные схемы фазовых устройств, действие которых в полном согласии с законами ОТ основано на реализации упомянутой выше разности давлений насыщенного пара над менисками жидкости неодинаковой кривизны.

Очень простой фазовый вечный двигатель второго рода (ПД-1) изображен на рис. 30, в; в нем зоны испарения 1 и конденсации 3 заметно удалены друг от друга по сравнению с рис. 30, а и б, что облегчает наблюдение и практическое использование устройства (см. авторское свидетельство № 822713 на «Источник электроэнергии» с приоритетом 9 июля 1979 г.). Замкнутый циркуляционный контур состоит из парового 2 и жидкостного 4 участков. Капиллярно-пористое тело (мембрана) 1 содержит множество смачиваемых жидкостью капилляров. Вогнутые мениски формируются под действием разности уровней Н. На поверхности менисков жидкость испаряется, парциальное давление пара над ними выше, чем над плоским мениском 3. Под действием возникшей разности парциальных давлений пар устремляется по контуру 2 к поверхности 3 и там конденсируется. Благодаря силам поверхностного натяжения в капиллярах жидкость по участку 4 подсасывается к мембране 1, круг замыкается и круговой процесс изменения состояния жидкости завершается. Подсасывание происходит, если высота ? не превышает капиллярного поднятия жидкости, которое может быть определено, например, по Лапласу, через коэффициент поверхностного натяжения и радиус кривизны мениска в капиллярах мембраны.

Процесс испарения сопровождается поглощением тепла Q на мембране 1, а конденсация – выделением тепла Q на мениске 3 (показано стрелками). В результате мембрана 1 охлаждается, а мениск 3 нагревается, между ними образуется разность температур, которая фиксируется дифференциальной термопарой. О наличии круговой циркуляции пара и жидкости судят по этой разности температур либо по вращению вертушки (турбинки), которую можно поместить на пути движения жидкости или пара.

Возникающая разность температур возрастает на порядок и более, если от схемы в перейти к схеме г, где с целью уменьшения теплообмена между зонами 1 и 3 жидкостный участок циркуляционного контура – мембраны 1, стеклянная трубка 4 и кольцевой стакан с плоским мениском 3 – заключен в герметичный сосуд из обычного или органического стекла и подвешен на электродах дифференциальной термопары со спаями 5.

В отличие от схемы в, где поверхность конденсации 3 одновременно определяет и напор Н, под действием которого формируются вогнутые мениски в капиллярах, в устройстве г (ПД-21) паровой участок циркуляционного контура максимально укорочен до величины h, а напорный максимально увеличен до значения Н. Это снижает гидродинамическое сопротивление парового участка и повышает кривизну менисков (растет отношение площадей В). В результате мощность ПД резко увеличивается, возрастает также разность температур, причем верхний спай термопары 5 получается холоднее нижнего. Из кольцевого стакана жидкость по сливной трубке 6 самотеком попадает на лопасти вертушки 7 и приводит последнюю в периодическое движение. Так завершается круговой процесс изменения состояния жидкости.