Вечный двигатель

[juriy]

Source of the post
Тема о вечном двигателе это тема вечная. Его в принципе быть не должно. Тема о вечном двигателе это тема об использовании энергии которая окружает нас. Вот когда мы это сможем, тогда это и будет так называемый вечный двигатель

Да эта задумка провалилась, но недопустимо с водой выкидывать ребёнка. Совершенно понятно, что на свойствах макромира ВД не получится. Да и в микромире, на основе известных свойств, необходимо обоснование возможного решения поставленной задачи. Обсуждением этих возможностей мы и занимаемся.

[petrovic11]

Если вы не поняли, то это ещё не значит, что задумка провалилась.

Два цилиндра жестко соединены между собой перемычками. Внутри два поршня, соединены между собой. Площади поршней различны. Цилиндры соединяются трубкой, проходящей через нагреватель (красный). Пока нагреватель не нагревается, система в равновесии, поршни не двигаются. Нагреватель нагревается. Газ внутри также нагревается и расширяется. Давление повышается до 0,01 кгс/см². На оба поршня действует сила давления. Так как площадь правого поршня больше, то F1 больше и поршень начинает двигаться влево, вытесняя газ из малого цилиндра в большой через нагреватель. Так как при движении правого поршня происходит более значительное изменение объёма, то необходимо нагревать газ. Газ расширяется и его объём увеличивается. Поэтому давление внутри не падает. Допустим, площадь малого поршня такова, что в него происходит 2,25х10²¹ ударов избыточных молекул в секунду. В большой поршень - 2,7х10²¹ ударов избыточных молекул. Так как при ударе на поршень действует импульс 2mv, то суммарный импульс в малый поршень за секунду 4,5х10²¹mv. А в большой - 5,4х10²¹ ударов. Поэтому на большой поршень действует силаF1, которая больше чем F2. Так примерно работает двигатель Стирлинга. Конечно, там давления значительно больше.
Теперь чуть изменим это устройство.

Большой поршень жестко соединён с большим поршнем. Поэтому они двигаются только вместе. Малый цилиндр закреплён на опоре и поэтому неподвижен. Цилиндры также соединены трубкой, но без нагревателя. Трубка может изменять свою длину при движении большого цилиндра. В торце большого цилиндра отверстия с мембраной (красная). Поршень с цилиндров сдвигаются влево. Давление повышается до0,01 кгс/см², как в первом случае. И в малый поршень происходят 2,25х10²¹ ударов молекул в секунду. Суммарный импульс 4,5х10²¹mv. При движении поршень вытесняет в большой цилиндр 5,4х10²¹ молекул. Эти молекулы вылетают с суммарным импульсом 5,4х10²¹mv. В данном варианте Fp равняется F1. Причём эти обе сила действуют в одном направлении. И точно также поршень с большим цилиндром будут двигаться влево. Это тот же Стирлинг, только он использует тепло окружающей среды.

[petrovic11]

Вот такое устройство. В левой стенке большие отверстия в виде сопел. В боковой стенке трубка, по которой внутрь подаётся газ.

Внутрь цилиндра подаётся газ и давление внутри становится 0,01 кгс/см². На цилиндр действует сила избыточного давления Fи и реактивная сила Fp. При избыточном давлении 0,01 кгс/см² скорость вылета потока газа из сопел небольшая, порядка нескольких метров. Будем считать 5 м/с. Пока сопел немного, сила давления F превышает реактивную силу Fр. Поэтому цилиндр будет двигаться влево. С увеличением количества сопел будет увеличиваться реактивная сила. При достаточно большом количестве сопел реактивная сила Fp превысит силу избыточного давления Fи и цилиндр будет двигаться вправо, вытесняя газ из цилиндра. Но он будет двигаться не за счёт этого вытесняемого газа, а за счёт большого количества газа, поступающего по трубке извне. При больших отверстиях цилиндр не сможет перемещаться только за счёт реактивной силы от вытесняемого газа.
В чём причина? Избыточное давление создают удары молекул, сталкивающихся со стенкой со скоростью 500 м/с. А реактивная сила создаётся потоком газа, имеющим скорость всего 5 м/с. Так как через большое отверстие вылетает одновременно множество молекул, то скорость этого потока равна векторной скорости всех молекул. А в этом потоке молекулы движутся хаотично в разных направлениях.

Две молекулы двигаются в противоположных направлениях. Их скорость - 500 м/с. Но векторная скорость двух молекул равна 0. Центр масс остался на месте. В газовом потоке также векторная скорость хаотично движущихся молекул может быть небольшой и даже нулевой. Но скорость молекул при этом 500 м/с. Допустим, избыточное давление создают удары 100 молекул. Суммарный импульс 100 х 2mv = 200mv. Или 200m х 500 м/с. Через большое отверстие вылетает также 100 молекул в виде потока хаотично движущихся молекул со скоростью 5 м/с. Суммарный импульс 100 х mv = 100mv. Или 100m х 5 м/с. Суммарный импульс в первом случае в 200 раз больше. Необходимо, чтобы векторная скорость потока газа была равна также 500 м/с. Для этого достаточно поток газа уменьшить до одной молекулы. В этом случае векторная скорость потока равна тепловой скорости молекулы. А это сможет сделать только мембрана с отверстиями значительно меньшее длины свободного пробега молекулы. Через такое отверстие молекулы могут вылетать только поодиночке.

[petrovic11]

Каждая молекула сталкивается за 1 секунду примерно 4х10⁹ раз. Но так как удары в поверхность происходят через удар, то каждая молекула ударяется в стенку 2х10⁹ раз. Это в идеале. Но в реале каждая молекула в очень тонком слое газа у поверхности сталкивается хаотично. Поэтому каждая молекула сталкивается со стенкой примерно 2х10⁸ раз. За 1 секунду в поверхность 1 см² происходит 2,25х10²³ ударов молекул. Такое количество ударов производят 2,25х10²³ / 2х10⁸ = 10¹⁵ молекул. В 1 см³ воздуха примерно 2,7х10¹⁹ молекул. Если площадь поршня 1 см², то только примерно 0,00027 часть молекул непосредственно ударяются в торец цилиндра. Удары только этих молекул оказывают давление на торец. Остальная часть 9,99973 - это промежуточные молекулы, как промежуточные шары в шарах Ньютона.

[juriy]

Не важно, с какой скоростью двигаются молекулы, важно какое давление они при этом создают. И это давление и для маленьких сопел и для больших одинакова. Сила ударов молекул на определённую площадь не изменится, если мы разобьём эту площадь на очень маленькие участки. И если возникает поток, то работа потока тоже не зависит от сечения сопел, а равна давлению на объём прошедшего потока.

[petrovic11]

Вообще-то, давление оказывают молекулы, ударяясь в поверхность. При ударе каждой молекулы на стенку дейсвует импульс mv. То есть, давление, которое они оказывают, зависит от скорости молекул. Ещё раз повторяю - скорость газового потока - это векторная сумма скоростей всех молекул в этом потоке. Поэтому скорость потока может быть в сотни раз меньше скорости теплового движения молекул. Представим газовый поток в виде 1 молекулы. В таком случае есть только 1 вектор. То есть, скорость потока в виде одной молекулы равна тепловой скорости молекулы.

[juriy]

Source of the post
Вообще-то, давление оказывают молекулы, ударяясь в поверхность. При ударе каждой молекулы на стенку дейсвует импульс mv. То есть, давление, которое они оказывают, зависит от скорости молекул. Ещё раз повторяю - скорость газового потока - это векторная сумма скоростей всех молекул в этом потоке. Поэтому скорость потока может быть в сотни раз меньше скорости теплового движения молекул. Представим газовый поток в виде 1 молекулы. В таком случае есть только 1 вектор. То есть, скорость потока в виде одной молекулы равна тепловой скорости молекулы.

Как представим так и будет или будет то, что есть.

[petrovic11]

Интересно еще отметить, что у Карно приведенные рассуждения не сопровождались ни расчетами, ни графиками. Его книга была опубликована в 1824 г., но никакого резонанса не получила. Лишь через десять лет, в 1834 г., другой француз, Эмиль Клапейрон, придал термодинамике Карно канонический вид. Он ввел все необходимые обозначения, проделал описанные словами вычисления и построил диаграммы. Через три года статью Клапейрона перевели на английский язык и издали в Англии в сборнике Scientific Memoirs ("Ученые записки"). А еще через девять лет на нее обратил внимание немецкий физик и издатель И.Х. Поггендорф, перепечатал в своем журнале Annalen der Physik und Chemie ("Анналы физики и химии"), и только тогда теория Карно действительно увидела свет. Да, долго придётся ждать, пока народ поймёт.

[juriy]

Source of the post
Интересно еще отметить, что у Карно приведенные рассуждения не сопровождались ни расчетами, ни графиками. Его книга была опубликована в 1824 г., но никакого резонанса не получила. Лишь через десять лет, в 1834 г., другой француз, Эмиль Клапейрон, придал термодинамике Карно канонический вид. Он ввел все необходимые обозначения, проделал описанные словами вычисления и построил диаграммы. Через три года статью Клапейрона перевели на английский язык и издали в Англии в сборнике Scientific Memoirs ("Ученые записки"). А еще через девять лет на нее обратил внимание немецкий физик и издатель И.Х. Поггендорф, перепечатал в своем журнале Annalen der Physik und Chemie ("Анналы физики и химии"), и только тогда теория Карно действительно увидела свет. Да, долго придётся ждать, пока народ поймёт.

Вам не стоит мнить из себя непонятого гения, вы прекрасно понимаете, что давление даже у очень маленького сопла останется прежним, не смотря на наше желание представить увлекательный процесс молекулярного движения. Но в любом случае если молекулярный поток образовался, он будет совершать работу равную произведения давления на объём.
И всё же я вам советовал бы обратить свой пытливый ум не на собственные фантазии, а на парадоксальные явления. Так у Сивухина во втором томе на стр. 537 есть своеобразное явление «обратная конденсация». Так явление есть, а раскрыть его природу никто не может.

[Andrew58]

Source of the post
Да, долго придётся ждать, пока народ поймёт.

"Сколько ни говори "халва", во рту слаще не станет" (с)
Ничего, мы готовы подождать, пока до вас дойдет...