Виктор Бродянский - Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии

• Название: Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии
• Автор: Виктор Бродянский
• Издательство: ФИЗМАТЛИТ
• Жанр: Физика
• Год: 2001
• ISBN: 5-9221-0202-8

В популярной форме рассказывается об истории вечного двигателя от первых попыток его создания до современных «изобретений». Раскрывается значение для энергетики двух фундаментальных законов — первого и второго начал термодинамики. Показана бесполезность попыток обойти эти законы независимо от сложности предлагаемых для этого устройств.

Для широкого круга читателей, интересующихся историей техники и ее современными проблемами.

---

Идеи М.А. Мамонтова не остались без продолжателей. Не дожидаясь реализации этих идей (ждать пришлось бы долго), канд. техн. наук Н.Е. Заев тоже предложил двигатель, в цилиндр которого впрыскивается жидкий азот (температура —196 °С). Эта мысль, родственная предложенной Триплером, действительно обеспечит движение двигателя. Азот, получая теплоту из окружающей среды, будет испаряться, давление вырастет и пневматический двигатель заработает. Но, восхищаясь этой блестящей идеей, и ее автор, и его поклонники [3.10] забывают ту же «мелочь», что и М.А.Мамонтов. Ведь жидкий азот надо получить! А это потребует затраты куда большей работы, чем даст двигатель.

Опять эта старая термодинамика со своей неизбежной «компенсацией»!

В другом труде проф. М.А. Мамонтова [3.18] излагается несколько иная концепция, которую он непосредственно связывает с той, которую мы разобрали. Эта «новая доктрина» изложена в статье, скромно названной автором «От структуры Карно к структуре Прометея». Она сводится по существу к уже известным положениям о возможности осуществления двигателя, работающего за счет «круговорота тепла». Если устранить терминологические наслоения вроде «термогенный», «термомассогенный», «структура Хоттабыча», «реверторная работа», «термомодераторная работа», «топливная система Прометея», «многопозиционная система Уатта» и т. д., то останется старая идея, основанная на полном непонимании свойств теплового насоса.

Автор подобно другим «инверсионщикам» думает, что тепловой насос может сделать то, чего он на самом деле не может — совершить чудо. Получив работу от тепловой машины, он должен выдать ей на верхнем температурном уровне столько теплоты, чтобы ее не только хватило на производство этой работы, но был бы и некоторый избыток. За счет этого избытка и будет произведена дополнительная работа, отдаваемая внешнему потребителю. Однако мы знаем, что насос такую задачу в принципе решить не может.

Корень заблуждения здесь тот же, что и у других теоретиков ppm-2, — непонимание качественной стороны энергетических превращений. Радуясь, что тепловой насос дает много теплоты («больше, чем затрачено работы»), они забывают об ограниченной работоспособности — эксергии этой теплоты, которая в идеальной установке равна затраченной работе, а в реальной — меньше ее. Поэтому утверждение: «…постулат Клаузиуса, в обычной его формулировке, неполно отображает закономерность действия тепловых насосов; Реальная закономерность выражается расширенным постулатом Клаузиуса: «Регенерация тепла сама собой, без компенсации, неосуществима: при ее осуществлении количественно компенсация значительно меньше регенерированного тепла» неверна.

На этой основе вместо «структуры Карно» создается «структура Прометея». Чтобы дать представление о ней, приведем несколько цитат. Комментировать их нет необходимости: они говорят сами за себя. Нужна только расшифровка мудреных терминов. Отметим для начала, что ТСП означает «теплосиловое превращение», ТНП — «теплонасосное превращение», а ТМП — «тепломеханическое превращение».

«Как уже отмечалось, невозможность полного превращения тепла в работу в закрытых ТСП обусловлена значительным отводом тепла от рабочего агента в охлаждающую воду.

Так как согласно постулату Карно исключить этот отвод тепла невозможно, то остается только один путь полного превращения тепла в работу — каким-либо способом вернуть все тепло, отданное охлаждающей воде, обратно рабочему агенту в термоприточном органе.

В порядке решения рассматриваемой задачи ниже, в качестве «пристройки» к структуре закрытых ТСП, использован однофидерный теплонасосный блок». Полученный таким путем гибрид теплового двигателя и теплового насоса автор называет «топливной структурой Прометея».

«Характерная особенность синтезированной структуры заключается в том, что органы механизма ТСП выполняют функции периферийных органов ТНБ и наоборот. Для того, чтобы топливная структура Прометея могла действовать (выдавать полезную работу), необходимо, чтобы работа, переданная теплонасосному блоку от теплосилового, была меньше работы, производимой теплосиловым блоком.

Указанное условие выполняется в ходе подбора органов синтезированной системы.»

Отсюда смелый вывод:

«…Изложенным устанавливается, что полезная работа природной системы Прометея равна (при идеальном исполнении системы) теплоте, введенной в механизм системы из окружающей природной среды, и что термический КПД системы равен единице.»

И заключение, в котором взамен устаревших положений Карно, Клаузиуса, Кельвина и Оствальда вводятся новые, «безусловно достоверные» замены:

«Указанные структуры приводят к утверждению, прямо противоположному постулату Кельвина-Оствальда: «Полное превращение тепла в работу и превращение природного тепла в работу осуществимы». Если постулат Кельвина-Оствальда по его физическому содержанию может быть назван законом диссипации тепла, то данное утверждение с учетом его физического содержания можно условно именовать законом круговорота тепла.

Доказательство правомерности закона круговорота тепла заключено не только в структурах, адекватно отображающих действительные ТМП, но и в факте существования тепловых насосов и их особых закономерностей».

И, наконец, расширенная окончательная формулировка:

«…закон круговорота тепла выразится следующей расширенной формулировкой:

1. Полное превращение тепла в работу осуществимо, если компенсация за регенерацию сточного тепла будет меньше работы, полученной за счет регенерированного тепла.

2. Превращение природного тепла в работу осуществимо, если компенсация за регенерацию природного тепла будет меньше работы, полученной за счет регенерированного природного тепла.

Безусловная достоверность расширенного постулата Клаузиуса означает безусловную достоверность закона круговорота тепла и безусловную реальность структур Прометея».

Все это было бы замечательно, если бы «если» в пп. 1 и 2 превратились в «поскольку». Мы видели, что это, увы, не так. В этом и причина невозможности создать такой действующий гибрид тепловой машины и теплового насоса. Казалось бы, чего проще — и то, и другое есть в любой приличной теплотехнической лаборатории: соединить их и показать «структуру Прометея» в работе. Со «структурой Карно» и другими классиками было бы покончено одним нокаутирующим ударом.

Остается сделать только одно замечание: едва ли стоило беспокоить для всего этого тень титана Прометея, давшего, по преданию, людям огонь. Ведь его имя в переводе с греческого означает «провидец» — человек, смотрящий далеко вперед. Покровителем теории «круговорота тепла», которая смотрит назад почти на два века, нужно взять другое лицо. Здесь больше подходит кандидатура брата Прометея. Эта фигура менее популярная, что и неудивительно. Эпиметей (что значит «крепкий задним умом») представлял собой полную противоположность своему героическому брату. «Круговорот тепла» — «принцип Эпиметея» — не заменит принципа Карно.

5.3. Новые идеи: химические, оптические и электрохимические ppm-2

Несмотря на все попытки, вплоть до привлечения в союзники самого Прометея, бесполезность создания ppm-2 на классических термомеханических принципах становится постепенно очевидной даже для самых закоренелых его сторонников. Поэтому многие из них переключились на новые области в поисках таких эффектов, которые помогли бы обойти второй закон.

Эти надежды большей частью основаны на одной из двух ошибочных предпосылок (или обеих сразу).

Первая из них связана с тем, что изобретатели не видят задачу в целом. Ведь независимо от цепочки любых промежуточных преобразований энергии, на входе любого ppm-2 обязательно должна вводиться теплота, т. е. и энтропия, а на выходе выводиться работа (иногда и теплота тоже). Следовательно, независимо ни от чего с этой энтропией что-то должно происходить, чтобы она «по дороге» преобразовалась; ppm-2 связан с энтропией неразрывными узами. А где энтропия, теплота, «микробеспорядок» — там и второй закон.

Вторая ошибочная предпосылка опирается на представление, что химические, оптические, электрические, магнитные и некоторые другие явления «не подвластны» второму закону. Эта наивная иллюзия возникла вследствие непонимания того факта, что любые явления, в которых есть (или может появиться) микробеспорядок, неизбежно связаны с энтропией, а следовательно, и со вторым законом. От него никуда не уйдешь, даже используя для создания ppm-2 любые, самые хитрые эффекты.

Можно было бы привести здесь много вариантов ppm-2 такого рода: их изобретают более чем достаточно. Однако мы приведем для примера только три наиболее характерных — химический, оптический и электрохимический.