Рис. 1. Диаграмма изменения сопротивления спиралевидного канала по данным экспериментов Шаубергера и Попеля (1952 г. Штутгарт, Технический колледж)

Рис. 1. Диаграмма изменения сопротивления спиралевидного канала по данным экспериментов Шаубергера и Попеля (1952 г. Штутгарт, Технический колледж)

Несмотря на то, что этот достигнутый авторами сосущий эффект является слабым и малопригодным для практического использования, он является поразительным, так как противоречит существующим фундаментальным законам. Вместе с тем, можно полагать, что при дальнейшем увеличении скорости или масштабов течения не исключено возникновение гораздо сильных эффектов (тем более, что с ростом масштабов влияние трения исчезает). К сожалению, возможности учёных изучать очень высокие числа Рейнольдса ограничены. Вместе с тем, окружающая нас природа сама ставит перед нами гигантские, загадочные эксперименты в виде таких природных явлении, как торнадо. В течений веков торнадо поражает нас своими возможностями. Учёных удивляет его живучесть и разрушительная мощь, которая не укладывается в рамках простой теории гравитации и законов термодинамики. Наличие спиралевидных течений в торнадо позволяет полагать, что в нём так-же возникает самоподдерживающий поток, т. е. нечто такое, что было обнаружено в лаборатории Шаубергером и Попелем, только в гораздо меньших масштабах - иными словами, имеются обоснованные причины полагать, что отмеченный выше эффект в спиралевидном канале является частным случаем генерации механической энергии из тепла (несмотря на ограничения со стороны второго закона). Но в чём заключается физический механизм возникновения такого явления?

В работах автора данного исследования показано, на основе теоретического анализа процессов в неравновесных системах, что классическая термодинамика не в состоянии охватить множество физических явлений и процессов. И многочисленные явления отмеченного рода подтверждают, что природа в состоянии организовать такие процессы, которые ещё не может охватить человеческий разум, когда множество простых физических тел ведёт себя гораздо более сложно и загадочно, чем это может вообразить “его величество человеческое сознание”. Несмотря на то, что в этом нет ничего удивительного (человеческий разум никогда не сможет охватить все тайны природы), ситуация выглядит довольно странно и пессимистично, ведь речь идёт о недоразумениях при объяснении довольно простых механических явлениё в потоках жидкости и газа. Нет сомнения, что тогда критическому рассмотрению могут подвергаться не только сложные, но и простейшие, фундаментальные законы физики. В таких условиях, для приближения к реальной физической сущности отмеченных выше странных природных процессов, мы берём на себя смелость подвергать сомнению принцип неуклонного роста энтропии и предлагаем обратить внимание на следующие логические постулаты, которые противоречат второму закону, как сомнительному результату равновесной термодинамики:

- С позиции дискретного строения Вселенной, все тела и системы находятся в неравновесном или слабо-неравновесном (условно равновесном) состоянии. Следовательно, равновесная, феноменологическая термодинамика и теория Карно справедливы лишь для процессов, которые, в принципе, в природе не существуют.

- Если в окружающем нас мире из хаотических, тепловых движениё самопроизвольно, без внешнего энергетического вмешательства могут возникнуть более крупные механические движения, то разумное существо в состоянии преобразовывать тепло равновесного пространства в механическую энергию путём искусственной синхронизации хаотических движений и внешних возмущений с затратой энергии только на начальном этапе этого процесса.

- Если в окружающем нас мире может самопроизвольно возникнуть порядок из хаоса без потребления внешней энергии, то при раскрытии физической сущности происходящих при этом неравновесных процессов разумное существо в состоянии организовать порядок и нарушить хаотическое равновесие с затратой энергии только на начальном этапе этого процесса.

Когда масса газа или жидкости приходит во вращательное или поступательное движение совместно с хаотическим движением молекул, то возникает упорядоченное, коллективное движение. В потоках при этом возникают одновременно градиенты температуры и давления, что однозначно определяет последующее направление распространения тепла и импульса, а следовательно, поток является порядком по сравнению с неподвижной средой, и его возникновение должно сопровождаться уменьшением энтропий. Возникновение турбулентности в потоках подтверждает появление порядка качественно другого уровня, а следовательно, при возникновении турбулентного порядка энтропия должна уменьшаться. Как свидетельствует математический анализ этого процесса [13, 14], возникновение турбулентности на самом деле приводит к снижению энтропии. С другой стороны, снижение энтропии должно привести к повышению возможности генерации энергии.

Рис. 2. Механическая энергия потока и энергия нагнетателя

На самом деле, появление турбулентных движении является наглядным примером генерации механической энергии из более мелких, хаотических (тепловых) движений молекул. Рассмотрим для примера механизм, который нагнетает жидкость в канале с выходным сечением (Рис. 2. ) и при этом создаёт поток в неограниченном пространстве (вертикально, допустим, в глубине большого водоема). В данном случае влияние гравитации играет только положительную роль, поэтому её можно не учитывать. Если длина канала невелика, то давления на входе и выходе канала будут одинаковы ( ). Средняя скорость потока на выходе равняется (соответственно, расход жидкости имеет значение ). Тогда для создания течения в канале требуется удельная мощность, которая зависит от скорости на выходе и трения потока на поверхности канала:

(1)

Здесь - коэффициент трения потока, как функция числа Рейнольдса Re’’. В общем случае, если выходящий поток является турбулентным, поле скоростей будет характеризоваться локальными отклонениями скорости и степенью турбулентности . Тогда поток (удельная мощность) механической энергии будет иметь значение:

(2)

Соответственно, отношение мощностей в этих двух случаях равно:

(3)

при . Таким образом, при сильном росте масштабов течения (d ) и числа Рейнольдса влияние трения исчезает (или создаётся отрицательное трение из теплового движения), при этом соотношение мощностей может стать больше 1 и механическая энергия турбулентного потока может оказаться больше той энергии, которая тратится на его создание. Это на самом деле фантастическое свойство турбулентности! Процесс возникновения турбулентности скрывает такие фантастические механизмы преобразования энергии, до которых еще не дошло человеческое сознание. Вот почему в безграничной природе мы наблюдаем всякие «странности», включая торнадо. К сожалению, данный очевидный факт не воспринимается как сенсация и не учитывается для объяснения феномена торнадо. Это вызвано тем, что из-за хаотичности турбулентных движений их энергия практически не реализуется в полезных целях и, как правило, бесполезно теряется вместе с исчезновением турбулентности - поэтому энергия турбулентности не воспринимается как полезная энергия. Но давайте зададимся вопросом, можно или нет внести порядок в турбулентные движения? Что будет, если турбулентный поток до его диссипации (рассеяния) начнёт вращение, допустим, внутри торнадо или в спиралевидном канале? То есть что будет, если турбулентные вихри станут двигаться в условиях синхронизации? Естественно, что при синхронизации хаотические вихревые движения вполне могут превратиться в более крупные движения, а энергия крупных вихрей уже вполне может рассматриваться как полезная энергия. При течении газа в торнадо происходит вращение потока, так что данный процесс вполне может сыграть роль синхронизатора турбулентности. Поэтому можно полагать, что внутри торнадо порождается механическая энергия, которая не требует нагнетателя, чтобы продолжать существование довольно долго. Также течения с возмущениями (турбулентность и кавитация) в закрученных каналах не исключает возможность генерации энергии при синхронизации возмущений, и странные результаты Шаубергера, а также эффекты в вихревых генераторах типа генератора Потапова следует рассматривать как примеры такого явления.

На данном этапе существует множество исследований, в которых опровергается универсальность второго закона - это означает, что разрушена теоретическая преграда к методам генерации энергии из равновесной окружающей среды. Вместе с тем, ещё неясно, на каких физических процессах основаны методы генерации энергии в равновесной среде. Учитывая, что процессы такого характера не укладываются в рамки существующих теорий, большинство учёных со скептицизмом относится к ним. Цель наших исследований - это разработка принципов генерации полезной энергии в равновесной среде.

Теория Карно гласит, что если в природе все тела имеют одинаковую температуру, то тепло невозможно преобразовать в полезную энергию - то есть, согласно Карно, в общем случае невозможно осуществить цикл теплового двигателя, который в T-s координатахвыходитза рамки цикла Карно, то есть характеризуется большей полезной площадью. Принято, что если рабочее тело охлаждается ниже температуры внешнего (природного) охладителя путём механического воздействия извне, то такой процесс может проходить только изоэнтропно или с ростом энтропии, но снижение температуры рабочего тела одновременно со снижением энтропии невозможно. В наших публикациях [6-14] показано, что охлаждение рабочего тела ниже температуры окружающей среды возможно при одновременном снижении энтропии, если учесть неравновесные процессы внутреннего перераспределения и циркуляции энергии. Такие процессы могут быть весьма разнообразными по своей физической сущности, и вместе с тем, все они имеют общую закономерность - создают кажущийся эффект охлаждения. Эффект кажущегося охлаждения отличается от реального охлаждения (охлаждения извне) тем, что в таких процессах энергия не теряется в окружающей среде, а аккумулируется внутри рабочего тела в энергиях другого рода и потом может вновь возвратиться к нему в виде тепла или другой энергии. Основной недостаток теории Карно и классической термодинамики заключается именно в том, что она рассматривает только равновесные тела и системы, которые не учитывают возможность таких внутренних циркуляций и преобразований энергии. Из-за сложности строения материи в любом произвольно малом объёме вещества всегда существуют внутренние механизмы аккумуляции и циркуляции энергии, которые могут вызывать эффекты кажущегося охлаждения или нагрева. На основе проведенного нами анализа можно привести перечень явлениё такого рода, характерных для неравновесных систем:

1. Кажущееся охлаждение из-за возникновения нарастающего теплового потока вдоль течения. Как показано в работах [7, 10, 12, 13, 14], нарастающий вдоль течения поток тепла в закрученных потоках с радиальным расходом (в течениях типа течения Куэтта) приводит к падению энтропии в радиальном направлении течения. Снижение температуры и одновременное падение энтропии сопровождается накоплением данной энергии в потоке тепла, который на внешнем радиусе течения вновь может привести к росту энтропии. В данной работе мы покажем, что аналогичный эффект можно наблюдать и в одномерном потоке теплопроводного газа.

2. Кажущееся охлаждение из-за возникновения турбулентности. Турбулентный хаос является порядком по сравнению с молекулярным хаосом. Уже данное качественное сравнение позволяет заключить, что возникновение турбулентности в энергоизолированном течении должно приводить к снижению энтропии. Это действительно подтверждается и на основе математического анализа: уравнение для энтропии в открытых системах (12) (смотрите работы [13-14]), а также другие уравнения, приведённые в работах [6, 8, 9, 11}, свидетельствуют, что рост кинетической энергии турбулентности происходит за счёт снижения температуры газа при одновременном снижении энтропии. Вместе с тем, последующая диссипация турбулентности вновь приводит к росту температуры и энтропии, т. е. происходит обратный процесс кажущегося нагрева.

3. Кажущееся охлаждение из-за возникновения Кавитации. Уравнение для энтропии открытых систем (12) свидетельствует, что уменьшение температуры и энтропии происходит не только при возникновении турбулентности, но и при пространственной неравномерности температуры и плотности (или давления). Как известно, сильнейшие неоднородности температуры и давления наблюдаются при возникновении кавитации - следовательно, возникновение кавитации может привести к кажущемуся эффекту охлаждения, а обратный процесс восстановления равновесия приведет к кажущемуся нагреву.

4. Кажущееся охлаждение из-за усиления крупномасштабных движений за счёт кинетической энергии молекул в результате синхронизации процессов колебания молекул и макроскопических движении. Данное явление по своей физической природе похоже на процесс зарождения турбулентности, с той разницей, что в последнем случае речь идёт о генерации вихревых движений гораздо более крупного масштаба, чем при регулярной турбулентности. Возможность существования таких явлении отмечается В. Шаубергером, об этом свидетельствуют и фундаментальные принципы теории синхронизации динамических систем.

5. Кажущееся охлаждение в процессе образования элементарных частиц. В работах специалистов из области квантовой физики и физики элементарных частиц отмечается, что в окружающем нас пространстве постоянно происходит зарождение и распад элементарных частиц вещества. В частности, распад гамма-квантов характеризуется выделением тепла - соответственно, зарождение таких частиц должно приводить к поглощению энергии.

6. Кажущееся охлаждение в эндотермических химических процессах. Из химии известно, что ряд химических реакций протекает в условиях поглощения тепла - соответственно, обратный процесс должен сопровождаться выделением энергии. В частности, ( http: //www. alpenparlament. tv/playlist/570-freie-energie-aus-der-feinstofflichkeit ), как отмечается немецкими специалистами, при определённом соотношении воды и углекислого газа между ними можно осуществить химическую реакцию, в результате чего получается углеводород ( ) и кислород, причём такой процесс протекает с поглощением энергии. Соответственно, обратный процесс окисления углеводорода протекает с выделением энергии: по сообщениям из Германии (профессор Клаус Волкамер), на основе данной реакции удалось получить полезную энергию (электричество) за счёт энергии окружающей среды, что ещё раз свидетельствует о наступлении переломного момента в энергетике.

Очевидно, перечень явлении такого характера может быть ещё шире, так как процессы превращения в природе, а также взаимодействия в таких процессах различных субстанции и полей изучены отнюдь не до конца. По нашему мнению, все эти процессы можно обобщить под термином “имплозия”, который был введен В. Шаубергером для обозначения странного явления возникновения самоподдерживающегося потока при их закрутке. Несмотря на то, что при объяснении физической сущности такого явления Шаубергер иногда менял свои представления, следует подчеркнуть, что в таком процессе он считал источником появившейся энергии внутреннюю энергию жидкости (отсюда снижение температуры). Однако особенность отмеченных процессов заключается в том, что при внутренней аккумуляции и циркуляции энергии они могут вызвать как имплозию (кажущееся охлаждение изолированной системы при аккумуляции), так и обратный эффект кажущегося нагрева за счёт аккумулированной энергии. Соответственно, основываясь на известных закономерностях анализа термодинамических циклов, можно сформулировать следующие принципы генерации энергии из равновесной окружающей среды:

• Если в циклическом процессе кажущееся охлаждение рабочего тела (или имплозия) происходит при низком давлении, а обратный процесс кажущегося нагрева протекает при более высоком давлении, то такой процесс может генерировать механическую энергию за счёт охлаждения окружающей среды.

• С целью организации процессов внутренней циркуляции энергии наиболее важно генерировать и синхронизировать процесс имплозии с другими процессами, для чего можно использовать различные способы (организация циркуляции тепла в теплопроводной жидкости, организация вращательного движения с кавитацией и турбулентностью оптимального характера, организация химических реакции и т. д. )

Рассуждая о возможности генерации энергии в равновесной среде, конечно, мы помним, что существует ограничение, которое следует из теории Карно и которая отрицает такую возможность. Поэтому мы, в первую очередь, покажем ещё раз, что теория Карно не является универсальной.

Цикл Карно, как частный случай. Можно сформулировать основные ограничения, из-за которых теория Карно может рассматриваться лишь как частный случай:

А. Равновесное состояние тел. При доказательстве теоремы Карно рассматривают систему, которая состоит из источника тепла с температурой , холодильника с температурой и рабочего тела с температурой (Рис. 3. ). Хотя температура рабочего тела может меняться по времени, внутри тел градиенты температур и внутренние потоки тепла отсутствуют (квазистатическое приближение), при этом на границе между телами градиенты температур являются бесконечно большими. В многократно повторяющихся циклических процессах при таких условиях следует категорически подчеркнуть, что подобная картина распределения температур попросту не может существовать: в реальных циклических процессах температура в пространстве меняется гладко как внутри тел, так и на границах их контакта - следовательно, внутри рабочего тела всегда существуют тепловые потоки, а наличие перераспределения тепла внутри рабочего тела (температурное неравновесие или наличие градиентов) радикально меняет сущность взаимного преобразования тепла и механической энергии.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: