Сторонники возможности опираются на бесспорное, однако, только теоретическое доказательство,— Первый закон термодинамики,— который разрешает превращения всех, без исключения, форм энергии, в том числе и превращение тепловой энергии одного источника в электрическую энергию. [1,2,3,4].

Сторонники невозможности признают это теоретическое доказательство возможности, но для кардинального решения многовекового спора, а главное, с целью получения изобилия экологически чистой энергии из неисчерпаемого источника, предлагают: "Создайте энергетическую установку мощностью хотя бы 50...100Вт, превращающую тепло окружающей изотермической среды в работу, и мы изменим свое убеждение на обратное."[5].

Исследованием возможности или невозможности осуществления на практике этой заветной мечты человечества, сулящей изобилие доступной для каждого человека, бестопливной, экологически чистой, неисчерпаемой энергии, наиболее глубоко и беспристрастно занимался в середине ХХ-го века немецкий ученый-теплофизик Richard Becker. Его книга "Theorie der Warme" 1955 j., издана в русском переводе [6].

I. АНАЛИЗ ЦИКЛА BECKER'A.

В цикле Becker'a получаемая работа в точности равна затрачиваемой, или, что тоже самое, количество отобранного от окружающей среды и термостата тепла при расширении газа равно количеству возвращенного окружающей среде и термостату тепла при сжатии газа.

В этой связи возникает вопрос:''Почему Becker предусмотрел установку термостата?"

Ответ: "Потому, что молекулы газов, в отличие от молекул твердых и жидких тел, Природа наделила свойством двигаться как по направлению действия силы тяжести, так и против направления ее действия и даже покидать пределы поля тяготения Земли за счет понижения своей температуры или за счет понижения температуры окружающей среды. При понижении температуры скорость хаотического движения молекул газа уменьшается, при повышении —увеличивается. Средняя квадратичная скорость молекул газа пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры[4]. Температура атмосферного воздуха, при его движении вверх против действия силы тяжести и адиабатном расширении, понижается на 1К, углекислого газа на 1,4К, паров аммиака, фреонов на 1,6...1,8К на каждые 100м подъема.

Учитывая это явление Природы, а также руководствуясь корректностью проведения опыта, Becker и предусмотрел: "Пусть одинаковая температура в столбе газа поддерживается с помощью термостата" [6].

Применение термостата привело Becker'a к следующему: "... Если теперь в нижнюю часть подвести газ, то за счет энергии термостата он будет перенесен в верхнюю часть. Это наводит на мысль использовать этот факт для получения механической работы..." [6].

Но охлаждающийся, адиабатно расширяющийся газ можно нагреть до температуры окружающей изотермической среды не только за счет энергии термостата, на привод которого необходимо затратить работу, а наоборот, использовать эту разность температур для получения работы, путем установки по всей высоте столба газа, например, полупроводниковых термоэлектрогенераторов или других преобразователей разности температур в работу.

И еще один факт не исследовал Becker.

В качестве рабочего тела Becker применил модельный, несуществующий в Природе идеальный газ, у которого: P₁V₁=P₀V₀=RT (1)

Но реальные газы, особенно пары, не подчиняются закону Бойля-Мариотта, не подчиняются уравнению (1). В реальных газах Р₁V₁ = z₁RT и P₀V₀ = z₀RT [4]. Так, например, у поверхности Земли на высоте h=0 при Т=260К давление углекислого газа равно P₀=2,418 МПа, удельный объем V₀=0,0155м³/кг, а на высоте h=775 м, при той же температуре, давление Р₁=2,0 МПа и удельный объем V₁=0,020м³/кг[7]. Нетрудно подсчитать, что удельная работа изобарно-изотермического расширения газа P₁V₁=40000 Дж/кг, а удельная работа изобарно-изотермического сжатия P₀V₀ =37480 Дж/кг, т.е. P₁V₁ > Р₀V₀ на 2520 Дж/кг.

Эту положительную разность работ в реальных газах легко определить на опыте. [7].

Таким образом, если в установке Becker'a заменить столб идеального газа на столб реального углекислого газа высотой 775м, то можно получить от окружающей изотермической среды за один цикл 2520 Дж/кг механической работы, а, установив по всей высоте столба термоэлектрогенераторы, вместо термостата, можно получить еще около 2000 Дж/кг работы в форме электрического тока, и, если каждый цикл будет совершаться за 1с, то теоретическая мощность такой установки окажется равной 3520 Вт (8,9).

Когда такая установка будет изготовлена и даст, за вычетом потерь, хотя бы половину теоретической мощности (1760 Вт), то многовековой спор будет кардинально решен в пользу сторонников возможности.

Однако, создание такого сооружения, весьма важного для развития фундаментальной науки, под силу только крупным фирмам и научно-исследовательским организациям, наша же цель заключается в создании автономной, малогабаритной, бестопливной энергоустановки высотой 5...10 м и мощностью 3...5 кВт.

Как же осуществить эту цель?

Практически, наиболее простым способом увеличения разности температур Т₀-T₁ является увеличение силы тяжести Mg , для чего необходимо ускорение силы тяжести g=9,8 Н/кг заменить на центробежное ускорение gц, превышающее g в сотни тысяч раз, т.е. поместить реальный газ в центрифугу.

В журнале "Rewiews of Modem Physics" [10] опубликовано сообщение S.Whitley'a, что им испытана высокоскоростная газовая центрифуга, адиабатный температурный градиент в которой составляет 15К/см. В этой центрифуге диаметром 40 см S.Whitley получил разность температур между "дном" и осью центрифуги около 3ООК, причем "...работа, затраченная на раскручивание газа, на создание потока газа от "дна" к оси центрифуги, т.е. на создание разности температур, может быть полностью рекуперирована" [10].

Рис. 1. Схема бестопливной лектростанции БЭС с центрифугой

Вооружившись этими теоретическими и практическими данными, рассмотрим схему бестопливной гравитационно-тепловой электростанции, в которой идеальный газ заменен на реальный, термостат на термоэлектрогенераторы и сила тяжести на центробежную силу.

II. БЕСТОПЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ БЭС.

На Рис.1 представлена схема БЭС, содержащая низкокипящую жидкость 1, ее пар 2, центрифугу 3, кожух 4, мотор-генератор 5, компрессор 6, электродвигатель 7, конденсатор 8, трубу конденсатную 9, пуско-регулирующий вентиль 10, трубу паровую 11 и полупроводниковые термоэлектрогенераторы 12.

Цилиндр компрессора, конденсатор и труба конденсатная теплопроводны, паровая труба — теплоизолирована. Центрифуга 3 окружена герметичным кожухом 4, атмосферный воздух из которого откачан.

Эксплуатировать БЭС можно в любой точке земного шара при любой температуре окружающей среды.

Схема БЭС отличается от схемы Becker'a тем, что вместо силы гравитации, идеального газа и термостата применены: центробежная сила, реальный пар — жидкость и термоэлектрогенераторы.

Для подготовки БЭС к работе из нее откачивают атмосферный воздух и заправляют рабочим телом, например, двуокисью углерода, аммиаком, фреоном или другой низкокипящей жидкостью.

Так как центробежная сила, в отличие от силы гравитации, возникает и взаимодействует с движущимися молекулами пара только при вращении центрифуги, то пуск и работа БЭС состоит из двух режимов: пускового и рабочего. В течение пускового режима электродвигатель 7 и мотор-генератор 5, работающий в этом случае как электромотор, потребляют электроэнергию из внешнего источника. Затем, когда разность температур в пару между "дном" и осью центрифуги станет равной заданной Т₀ -Т₁ , а температура пара в паровой трубе повысится с Т₁ до Т₀, благодаря работе термоэлетрогенераторов, и термоэлектрогенераторы выйдут на расчетную термо-э.д.с. и силу тока, тогда внешний источник электроэнергии отключается, (как пускач в двигателе Дизеля), и БЭС переходит в рабочий режим.

В рабочем режиме вектор скорости поступающего в центрифугу конденсата должен быть равным и однонаправленным с вектором линейной скорости "дна" центрифуги. Благодаря непрерывному движению молекул пара против центробежной силы, в центрифуге действует постоянный вращающий момент и мотор-генератор работает в режиме электрогенератора. На электропривод компрессора расходуется, примерно, треть электроэнергии вырабатываемой термоэлектрогенераторами и электрогенератором.

Таким образом, положительную работу БЭС производит путем отбирания тепла от окружающей изотермической среды, используя разность температур, искусственно создаваемую в самой термодинамической системе, а это значит, что БЭС, несмотря на превращение ею тепла одного источника в работу, не является вечным двигателем второго рода и не нарушает Второго закона термодинамики в формулировке основателя термодинамики Сади КАРНО, которая гласит: "Повсюду, где есть разность температур, превращение тепла в работу возможно".

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Весьма желательно и необходимо, чтобы с проектами предлагаемых бестопливных гравитационно-тепловых электростанций ознакомились представители различных фирм, НИИ, энтузиасты-умельцы, инженеры, студенты, школьники и, вообще, все, кто хочет и может изготовить или оказать финансовую помощь в изготовлении первых в мире автономных, бестопливных, экологически абсолютно чистых электростанций и, таким образом, предотвратить энерго-экологическую катастрофу на нашей планете. Затраты окупятся сторицей.

Консультации, расчеты и эскизные чертежи на основные узлы и детали БЭС можно получить в Южном отделении Украинской Международной Академии оригинальных идей — ЮО УМАОИ: Украина, 270014, г. Одесса, ул. Канатная 42, к. 322, 312, тел. (8-0482) 22-31-29 и 22-13-23, факс 253493. Или пишите: Украина, 270101, г. Одесса, ул. акад. Королева 2, кв. 155, Фролову А.А. тел. (8-0482) 44-00-45.

Ученый секретарь ЮО УМАОИ А.А.Фролов.

9.5.1997г.

Литература:

1. ЦиолковскийК.Э. Круговорот энергии в природе. Калуга. 1932.

2. Ощепков П.K. Жизнь и мечта. М.1984.4-ое изд.

3. Энгельс Ф. Диалектика природы. М.1930.

4. Телеснин Р.В. Молекулярная физика. М.1973.

5. Бродянский В.М. Вечный двигатель — прежде и теперь. М.1989.

6. Беккер Р. Теория теплоты. М.1974.Пер.с нем.

7. Богданов С.Н. и др. Свойства веществ. Справочник. М.1985.

8. Фролов А.А. Путь к изобилию энергии найден. Многовековой спор ученых решен! Брошюра. Одесса-Котовск.1993.

9. Фролов А.А. Энергетическая гравитационно-тепловая установка. Журнал ТЕМА. Издание ЮО УМАОИ.1994.N-2.(на русском, английском и немецком языках).

10. Whitley S. Rewiews of Modern Physics. 1986. Том 56.