Вічний двигун на вічній мерзлоті. Креслення, опис

ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Дитяча наукова лабораторія

Вічний двигун на вічній мерзлоті. Дитяча наукова лабораторія

Дитяча наукова лабораторія

Літак летить над тайгою. З десятикілометрової висоти добре видно русла річок, річок і струмків, що розтинають лісовий масив. Ми летимо годину, дві – і все це Якутія, простора та багата: золотом, хутром, алмазами. А ще... морозом! Адже якщо подумати – холод теж може бути багатством. Втім, ця думка належить не мені, а людині, на зустріч із якою я летіла до Якутська.

...Лев Іванович Файко зустрів мене в аеропорту. Він – вчений-гляціолог, вивчає природні льоди, їхню будову, походження, фізичні властивості. До своєї рідкісної професії Файко прийшов не одразу. Хлопчиськом захоплювався спортивною авіацією, літав на саморобних спортивних планерах; був професійним фотографом – кореспондентом ТАРС, об'їздив на оленях із фотоапаратом у руках усю Якутію. А ще – винаходив: покращену конструкцію розбірної якутської юрти, економну печурку-самовар для пастухів-оленярів та геологів, яка заразом виробляє електрику для живлення радіоприймача чи рації... На виготовлений ним насос, який качав з Олени воду та подавав її на високий берег , здалеку приходили подивитися навколишні жителі: чи не вічний це двигун? Насос не вимагав енергії, його рухало протягом води. Багато свого життя встиг Лев Іванович: воював у Велику Вітчизняну, закінчив інститут, став кандидатом географічних наук...

Тільки людина з різнобічними інтересами та знаннями може побачити те, на що інші дивляться та не бачать. Ну, кого спантеличували непромерзаючі озера на вічній мерзлоті? А він здивувався, задумався і відчув, що за цією маленькою таємницею природи ховаються небувалие можливості для... енергетики!

Почалося все з пошуків відповіді на просте житейське питання: чому лід на озерах у Якутії намерзає взимку 210 діб, а стоїть лише за 30 весняних днів?

Ви, можливо, скажете: що ж тут такого? Давайте подумаємо разом. Вічна мерзлота сковує землю Якутії на глибину до 1500 метрів і не збирається танути. А ось водойми поводяться не за правилами. Наприклад, середньорічна температура повітря в полярних областях - мінус 19 ° С, а води - близько нуля. Бувають, звичайно, дні з плюсовою температурою повітря, але в середньому протягом року вона негативна. Однак Льодовитий океан, незважаючи на свою назву, не промерзає з кожним роком все глибше і глибше. Зайва крига регулярно стоїть за рахунок тепла зовнішнього повітря. Повітря, в середньому холоднішого, ніж сам лід...

Адже це суперечить Другому початку термодинаміки, основу якого становить постулат Клаузіуса: ТЕПЛОТА НЕ МОЖЕ САМА САБОЙ ПЕРЕЙТИ ВІД МЕНШЕ НАГРІТОГО ТІЛА ДО НАГРЕТОМУ. Ще в XIX столітті Рудольф Клаузіус сформулював цю безперечну життєву істину, на якій тепер лежить струнка будівля сучасної науки.

Кому спаде на думку гріти воду в чайнику на шматку льоду. Всім зрозуміла марність витівки. Але ось заковика. Хоча ми і вважаємо кригу холодною, вона містить досить багато енергії. Адже в порівнянні з абсолютним нулем він на 273 ° С гаряче! Кожна його молекула має енергію і постійно обмінюється нею з іншими молекулами. То чому б молекулам льоду не віддати частину своєї енергії воді у чайнику? Нехай лід ще більше охолоне, а вода нагріється!

Словом, досвід досвідом, а теоретичного доказу постулат Клаузіус не має! І свого часу блискучий англійський фізик Максвелл жартома придумав такого собі "демона", який займався сортуванням молекул - "гарячі", з великими швидкостями, відправляв в один бік, "холодні" - в інший.

І такий "демон" обов'язково домігся, щоб чайник на льоду закипів!

Недоведеність постулату Клаузіуса давала лазівку багатьом винахідникам, одержимим ідеєю створення вічного двигуна другого роду - пристрою, яке без будь-яких витрат витягувало б енергію з хаотичного руху молекул довкілля.

Але в тому й річ, що корисну енергію можна отримати тільки від перепаду температур чи тисків, висот... Роботу виробляє не саме тепло, а лише різниця між теплом та холодом. Двигун внутрішнього згоряння діє тому, що різниця тисків усередині циліндра та зовні штовхає поршень. Електрична лампочка спалахує від того, що на неї подана різниця потенціалів. На гідроелектростанціях роботу виконує не висота води над рівнем моря, а різниця рівнів вгорі та внизу греблі. Тож вічний двигун неможливий.

А жаль. От якби справді існувало щось подібне до демона Максвелла... Пам'ятаєте, як ви першокласниками носилися коридором під час перерви? Енергії – хоч відбавляй! Щось на кшталт хаотичного теплового руху молекул. Директор, напевно, бурчав: "Вашою б енергією динамо-машину крутити!" А що? Роль демона Максвелла міг би виконати турнікет, що обертається в дверях на кшталт тих, що ставляться в магазинах. Продзвенів дзвінок на зміну - і першокласники, вибігаючи з класу, обертали б турнікет. А він з'єднаний з динамо-машиною - ось і відбувається корисна робота!

Так ось Файко, задумавшись над дивностями поведінки природних водойм, що замерзають, знайшов у них подібний заборонений класичною фізикою "турнікет". Таким одностороннім тепловим клапаном у природі є звичайний плавучий лід! Кількість тепла, що отримується під час танення льоду на озері за коротку якутську весну, і тепла, що віддається протягом довгої холодної зими, точно збігаються. Але річ у тому, що замерзання води відбувається на нижній поверхні льоду, а танення – на верхній. Причому, коли вода замерзає, це означає, що вона віддає тепло. І цьому теплу важко випаруватися назовні через шар льоду, оскільки теплопровідність його низька. Тепло йде з зимового водоймища дуже повільно, і так само повільно йде намерзання крижаного покриву. Зате навесні – зовсім інша справа. Під сонячними променями верхній шар льоду швидко стоїть, і тала вода, яка засвоїла так звану теплоту плавлення, забирає її у водойму. Таким шляхом воді дуже швидко повертається тепло, втрачене за довгу зиму. І зворотний процес йде в десятки та сотні разів швидше.

Виходить, крига неоднаково передає тепло у двох напрямках: зверху вниз - набагато швидше, ніж знизу вгору. Він той самий "демон", який вміло створює різницю температур. І виходить, що тепло переходить від холоднішого тіла до більш нагрітого.

Але як постулат Клаузіуса? Значить, він не такий уже вірний, і вічний двигун можливий? Вчена рада, якій Файко доповів про своє відкриття, спочатку звинуватила його в замаху на традиції термодинаміки. Але Лев Іванович авторитет Клаузіуса врятував: заборонена постулатом передача тепла відбувається не сама собою, а за допомогою сили земного тяжіння та сонячної енергії. Це тяжіння змушує випливати менш щільний, ніж вода, лід. (До речі, чому він менш щільний, коли всі інші речовини при охолодженні стискаються? Задовільного пояснення досі немає.) І тоді звільняється об'єм, куди може стікати тала вода. Але таке неможливо у пластах землі – і ось вам тисячометрова вічна мерзлота!

А тепер звернемося до земної енергетики. Не знаходячи в природі природних процесів, які б створювали необхідні для енергетики перепади температур, тисків, висот, люди стали створювати їх самі: спалювати ліси, рити землю в пошуках викопного палива, будувати на річках величезні водосховища і греблі, вторгатися в небезпечний світ атома. ..

- Та ось вам даровий нелінійний природний процес, який може бути вічним джерелом енергії! - каже вчений із Якутії.

Замерзаючі природні водоймища забезпечують перепади температур, які легко перетворити на роботу. А ще більші запаси тепла приховані у фазових перетвореннях води. Файко підрахував, що прихована теплота, що виділяється при замерзанні води, дорівнює енергії, яку можна отримати при скиданні цієї кількості води з двокілометрової греблі. Тож чи варто будувати греблі, коли можна успішно і без особливих витрат використати величезні запаси тепла, які даремно губляться? Давно планується будівництво в Якутії найбільшої Нижньо-Ленської ГЕС потужністю 22 мільйони кіловат. Але за розрахунками Файко, тільки з поверхні водосховища при замерзанні можна отримати енергію в 400 разів більше. Стільки її виробляється зараз у всьому світі! Втім, і водосховища для цього не потрібно: площа природних водойм, що замерзають, може в 1000 разів перекрити потребу людства! І екологія нашої планети від цього лише виграє.

Залишилося вигадати, як цю енергію видобувати. Але сучасна техніка до цього вже готова. Згадаймо тепловий насос - компресорний холодильник "навпаки". Рідина, що кипить у випарнику при температурі близько нуля, перетворюється на пару, під тиском надходить у компресор, штовхає поршні і виконує роботу.

Так аномальні властивості води відкривають перед нами безцінне, екологічно чисте та невичерпне джерело енергії. Дуже дивна, неправильна речовина, ця звичайна вода!

Автор: Н.Конопльова

Рекомендуємо цікаві статті розділу Дитяча наукова лабораторія:

▪ Атмосферна рефракція

▪ Барометр із лампочки

▪ Під тиском

Дивіться інші статті розділу Дитяча наукова лабораторія.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Пов'язка, що світиться для ран 30.08.2021

Протимікробну пов'язку з флуоресцентними датчиками розробили вчені австралійського Мельбурнського королівського технологічного інституту.

Пов'язка здатна світитися під ультрафіолетом, якщо рана не гоїться належним чином. Пов'язка сама по собі має антибактеріальні та протигрибкові властивості гідроксиду магнію і дешевше, ніж пов'язки на основі срібла.

Свічення виникає через те, що інфекція робить середовище рани більш лужним. Це призводить до флуоресценції магнію гідроксиду при впливі ультрафіолету.

На думку вчених, така пов'язка допоможе стежити за пацієнтами, оскільки лікарі зможуть перевіряти рани, не знімаючи пов'язки. Якщо ж звичайну пов'язну знімати, виникає ризик зараження патогенами.

Інші цікаві новини:

▪ Лівші добиваються більшого

▪ 2-кіловатний блок живлення Great Wall GW-EPS2000DA

▪ Біорозкладний бездротовий підшкірний зарядний пристрій

▪ Суперіонний лід

▪ Загроза стародавньому місту інків

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Регулятори тембру, гучності. Добірка статей

▪ стаття У бананово-лимонному Сінгапурі. Крилатий вислів

▪ стаття Як довго живуть тварини? Детальна відповідь

▪ стаття Тесляр. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття УКХ антена типу YAGI на 144 МГц Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Схема дистанційної установки частоти трансівера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт