Казалось бы, топливо из воды и больше ничего - что может быть проще и в то же время гениальнее? Внешняя энергия нужна только для начала рабочего цикла двигателя: некая сила воздействует на молекулы воды так, что они распадаются на два атома водорода и один атом кислорода каждая. Потом водород, как нас учили, с лающим звуком сгорает в кислороде. Как итог - образуется вода. Часть энергии идет на то, чтобы толкать поршни двигателя, а часть - на новую реакцию. Получилась бы идеальная машина: окружающую среду не загрязняет, да и воды ей требуется не так и много.

Однако физики по отношению к таким изобретениям настроены весьма скептически: сама идея вечного двигателя противоречит второму началу термодинамики. Напомним: «Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому». В применении к нашему гипотетическому топливу из H 2 O можно его переформулировать так: на расщепление воды уйдет больше энергии, чем получится в результате сгорания водорода.

Тем не менее, изобретатели уверены, что где-то здесь закралась ошибка. И есть способ расщепить воду с наименьшими затратами энергии.

1. Самая конспирологическая модель

Некоторые утверждают, что американский изобретатель Стэн Майер (на фото) изобрел свой водный двигатель еще в конце прошлого века. И даже успел получить на него патент. Но негодяи из топливных корпораций (или из Мирового правительства - кому как больше нравится) погубили механика-самоучку, чтобы его изобретение никогда не вышло в массы. В марте 1998 года изобретатель поужинал в ресторане, дошел до парковки и умер в своей машине. Ему было всего 48 лет. Предположительная причина смерти - отравление, а по официальной версии - аневризма сосудов головного мозга.

Итак, двигатель мистера Майера был устроен следующим образом. Главное в устройстве - некий «водный топливный элемент». Именно в нем вода с помощью электролиза распадается на водород и кислород, образуя так называемый гремучий газ, HOH (гидроксид водорода).

Именно эту штуку Майер установил в двигатель багги, заменив также свечи зажигания на специальные инжекторы, впрыскивающие гремучий газ в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Машинку изобретатель собрал еще в 1990 году и продемонстрировал ее корреспонденту телеканала штата Огайо. По его словам, всего 83 литров воды было бы достаточно для того, чтобы совершить путешествие из Нью-Йорка в Лос-Анджелес. А это, ни много, ни мало, почти пять тысяч километров.

История изобретения довольно печальна. Стэн продал патент на багги двум инвесторам за 25 тысяч долларов. А в 1996 году, после того, как багги исследовали именитые эксперты из Лондонского университета Куин Мэри и Королевской инженерной академии наук Великобритании, суд признал его виновным в подлоге и обязал его вернуть деньги инвесторам.

2. Воздух и вода

В 2008 году мир потрясла очередная новость о двигателе, работающем лишь на воздухе и воде. На этот раз добрая весть прилетела из Японии: корпорация Genepax заявила, что для работы их двигателя требуется только вода и воздух. Как и в версии Стэна Майера, двигатель внутреннего сгорания от Genepax работает на водороде, который выделяется из воды. А вся соль устройства - в особой конструкции электродов, которые, собственно, и расщепляют воду на водород и кислород. Это изобретение японцы назвали MEA - Membrane Electrode Assembly (мембранное электродное устройство).

Работает оно так: гидрид металла взаимодействует с водой, а в результате получается водород. Правда, с помощью нового устройства эта реакция длится дольше - пока работает двигатель. А значит, нет нужды в особом баке для перевозки крайне взрывоопасного водорода. Как утверждают представители компании Genepax, для реакции нужны катализаторы - например, платина.

В последнее время о водном двигателе ничего не слышно - то ли революционности в открытии никакого нет, то ли ресурсодобывающие компании не дают уникальному автомобилю стать массовым.

3. Пакистан избавляет себя - и весь мир заодно - от топливного кризиса

Именно с таким посылом правительство мусульманского государства, обделенного ресурсами, решило вложиться в работу одного инженера, который заявил о создании уникального водного двигателя. Агха Вакар Ахмад создал специальное устройство, которое методом электролиза расщепляет воду на водород и кислород и может быть установлено на любой двигатель внутреннего сгорания. Что, кстати, и было продемонстрировано пакистанским ученым и экспертам из министерства энергетики.

Изобретение пакистанского механика не снимет ваш автомобиль с углеводородной иглы полностью. Тем не менее, после подключения его к стандартным цилиндрам бензинового или дизельного двигателя у автомобиля резко снижается расход топлива. И само топливо сгорает практически полностью - а значит, уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу.

Разработки водно-бензинового двигателя сейчас пока продолжаются. В обстановке полной секретности, разумеется.

Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечных двигателей попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.

Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII века.

В Англии, например, по земельной описи было 5000 водяных мельниц. Но водяное колесо применялось не только в мельницах; постепенно его стали использовать и для привода молота в кузницах, ворота, дробилки, воздуходувных мехов, станков, лесопильных рам и так далее. Однако «водяная энергетика» была привязана к определенным местам рек. Между тем техника требовала двигатель, который мог бы работать везде, где он нужен. Совершенно естественной поэтому была мысль о водяном двигателе не зависимом от реки, действительно половина дела -- использовать напор воды -- была ясна. Тут накопился достаточный опыт. Оставалась другая половина -- создать такой напор искусственно.

Способы непрерывно подавать воду снизу вверх были известны еще с античных времен. Самым совершенным из нужных для этого устройств был архимедов винт. Если соединить такой насос с водяным колесом, цикл замкнется. Надо только для начала залить водой бассейн наверху. Вода, стекая из него, будет крутить колесо, а насос, приводимый от него, снова подаст воду вверх. Таким образом, получается гидравлический двигатель, работающий, так сказать, «на самообслуживании». Никакой реки ему не нужно; он сам создаст необходимый напор и одновременно приведет в движение мельницу или станок.

Для инженера того времени, когда понятия об энергии и законе ее сохранения еще не было, в такой идее не было ничего странного. Множество изобретателей работало, пытаясь воплотить ее в жизнь. Только некоторые умы понимали, что это невозможно; одним из первых среди них был универсальный гений -- Леонардо да Винчи. В его тетрадях был найден эскиз гидравлического вечного двигателя. Машина состоит йз двух, связанных между собой устройств А и В, между которыми установлена чаша, заполняемая водой. Устройство А представляет собой архимедов винт, подающий воду из нижнего резервуара в чашу. Устройство В вращается, приводимое в движение водой, сливающейся из чаши, и крутит насос А -- архимедов винт; отработавшая вода сливается снова в резервуар.

Леонардо вместо известного в то время водяного насоса употребил водяную турбину, сделав мимоходом одно из своих изобретений. Эта турбина В -- обращенный насос -- архимедов винт. Леонардо понял, что если лить на него воду, то он будет вращаться сам, превратившись из водяного насоса в турбину.

В отличие от современных ему и будущих изобретателей гидравлических вечных двигателей такого типа (водяной двигатель + водяной насос) Леонардо знал, что он работать не сможет. Воду, в которой нет разности уровней, он назвал очень образно и точно «мертвой водой» (aqua morta). Он понимал, что падающая вода может в идеальном случае поднять то же воды на прежний уровень и только; никакой дополнительной работы она произвести не может. Для реальных условий проведенные им же исследования трения дали основание считать, что и этого не будет, так как «от усилия машины надо отнять то, что теряется от трения в опорах». И Леонардо выносит окончательный приговор: «невозможно привести мельницы в движение посредством мертвой воды».

Эта идея о невозможности получения мертвой воды «из ничего» была развита потом Р. Декартом и другими мыслителями; в конечном итоге она привела к установлению всеобщего закона сохранения энергии. Но все это произошло намного позже. Пока же изобретатели гидравлических perpetuum mobile разрабатывали все новые их варианты, объясняя каждый раз свои неудачи теми или иными частными недоработками.

Одно из ухищрений, призванных обойти трудности конструирования гидравлического вечного двигателя, состояло в том, чтобы заставить воду подниматься (или сливаться) в меньшем перепаде высот. Для этого предусматривалась каскадная система из нескольких последовательно соединенных насосов и рабочих колес. Такая машина описана в книге уже известного нам Д. Уилкинса. Подъем воды осуществляется винтовым насосом, состоящим из наклонной трубы, в которой вращается ротор. Он приводится в движение тремя рабочими колесами, вода на которые подается из трех расположенных каскадом сосудов. В оценке этого двигателя Уилкинс, как и в описанных ранее случаях, оказался на высоте. Он не только отверг этот двигатель из общих соображений, но даже подсчитал, что для вращения спирали нужно «втрое больше воды для вращения, чем то количество, которое она подает наверх».

Отметим, что Уилкинс, как и многие его современники, начал заниматься механикой и гидравликой с попыток изобрести вечный двигатель. Еще один пример стимулирующего действия perpetuum mobile -1 на науку того времени.

Уилкинс также дал первую классификацию способов построения вечных двигателей:

• 1). С помощью химической экстракции (эти проекты до нас не дошли);
• 2). С помощью свойств магнита;
• 3). С помощью сил тяжести

Гидравлические вечные двигатели он относил к третьей группе.

В итоге Уилкинс написал четко и однозначно: «Я пришел к выводу, что это устройство не способно работать». Этот любитель науки дал в XVII веке достойный пример того, как надо преодолевать заблуждения и находить истину.

Среди других гидравлических вечных двигателей следует отметить машину польского иезуита Станислава Сольского, который для приведения в движение рабочего колеса использовал ведро с водой. В верхней точке насос наполнял ведро, оно опускалось, вращая колесо, в нижней точке опрокидывалось и пустое поднималось вверх; затем процесс повторялся. Королю Казимиру эта машина, когда Станислав Сольский ее демонстрировал в Варшаве (1661 г.), очень понравилась. Однако даже светские успехи титулованных изобретателей не могли скрыть того факта, что гидравлические вечные двигатели системы «насос -- водяное колесо» на практике не работали. Нужны были новые идеи, используя которые, можно было бы поднять воду с нижнего уровня на верхний без затраты работы, не применяя механический насос. И такие идеи появились -- как на основе использованных уже известных явлений, так и в связи с новыми физическими открытиями.

Первая из идей, о которой нужно вспомнить, -- использование сифона. Это устройство, известное еще с античных времен (оно упоминается у Герона Александрийского), использовалось для переливания жидкости из сосуда, расположенного выше, в другой, расположенный ниже. Принцип работы его такой: два сосуда, находящихся на разных уровнях, соединяют трубкой, состоящей из двух колен, одно из которых (верхнее) меньше другого (нижнего). Преимущество такого простого устройства, используемого и до сих пор, заключается в том, что можно отбирать жидкость из верхнего сосуда сверху, не делая отверстия в его дне или стенке. Единственное условие работы сифона -- полное предварительное заполнение трубки жидкостью. Поскольку между верхним и нижним сосудом существует разность уровней, жидкость будет самотеком переливаться из верхнего сосуда в нижний.

Возникает вопрос -- как же можно использовать сифон для подъема воды, если его назначение обратное -- слив воды? Однако именно такая парадоксальная идея была выдвинута около 1600 г. и описана в книге «Новый театр машин и сооружений» (1607 г.) городским архитектором города Падуи (Италия) Витторио Зонка. Она заключалась в том, чтобы сделать короткое верхнее колено сифона толще -- больше по диаметру (D >> d). В этом случае, считал Зонка, вода в левом, толстом колене несмотря на его меньшую высоту перевесит воду в тонком колене и сифон потянет ее в противоположном направлении -- из нижнего сосуда в верхний. Он писал: «Сила, которая проявляется в толстом колене, будет тянуть то, что входит через более узкое колено». На этом принципе и должен был работать вечный двигатель Зонки. Сифон забирал воду из нижнего водоема в узкую трубу; вода из широкой трубы сливалась в сосуд, расположенный выше водоема, откуда она подавалась на водяное колесо и сливалась снова в водоем. Колесо через вал вращало мельничий жернов.

Эта оригинальная машина, естественно, работать не могла, так как по законам гидравлики направление движения жидкости в сифоне зависит только от высот столбов жидкости и не зависит от их диаметра. Однако во времена Зонки об этом четкого представления у практиков не было, хотя уже в работах Стевина по гидравлике вопрос о давлении в жидкости был решен. Он показал (1586 г.) «гидростатический парадокс» -- давление жидкости зависит только от высоты ее столба, а не от ее количества. Широко известным это положение стало позже, когда аналогичные опыты были вновь и более широко поставлены Блезом Паскалем (1623-1662 гг.), но и они не были поняты многими инженерами и учеными, по-прежнему считавшими, что чем шире сосуд, тем больше давление содержащейся в нем жидкости. Жертвами подобных заблуждений были иногда даже люди, работавшие на самом переднем крае современной им науки и техники. Примером может служить Дени Папин (1647-1714 гг.) -- изобретатель не только «папинова котла» и предохранительного клапана, но и центробежного насоса, а главное первых перовых машин с цилиндром и поршнем. Папин даже установил зависимость давления пара о температуры и показал, как получать на основе ее вакуум, и повышенное давление. Он был учеником Гюйгенса, переписывался с Лейбницем и другими крупными учеными своего времени, состоял членом английского Королевского общества и Академии наук в Неаполе. И вот такой человек, который по праву считается крупным физиком и одним из основоположником современной теплоэнергетики, работает над вечным двигателем! Более того, он предлагает такой perpetuum mobile , ошибочность принципа которого была совершенно очевидна и современной ему науке. Он публикует этот проект в журнале «Философские труды» (Лондон, 1685 г.).

Идея вечного двигателя Папина очень проста -- это по существу перевернутая «вверх ногами» труба Зонки. Из широкого сосуда выходит тонкая трубка, конец которой расположен сверху над сосудом. Папин полагал, что, поскольку в широком сосуде вес воды больше, его сила должна превосходить силу веса узкого столба в тонкой трубке, вода будет постоянно сливаться из конца тонкой трубки в широкий сосуд. Остается только подставить под струю водяное колесо и вечный двигатель готов!

Очевидно, что на самом деле так не получится; поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в сосуде, как в любых сообщающихся сосудах.

Судьба этой идеи Папина была той же, что и других вариантов гидравлических вечных двигателей. Автор к ней больше не возвращался, занявшись более полезным делом -- паровой машиной.

В дальнейшем было предложено еще много гидравлических вечных двигателей и с другими способами подъема воды, в частности капиллярных и фитильных. В них предлагалось жидкость поднимать из нижнего сосуда в верхний по смачиваемому капилляру. Действительно, поднять жидкость на определенную высоту таким путем можно, но те же силы поверхностного натяжения, которые обусловили подъем, не дадут жидкости стекать с капилляра в верхний сосуд.

| Разгар дискуссии о вечном двигателе. | Споры вокруг перпетуум мобиле.

Гидравлические вечные двигатели.

Один из неписаных законов жизни утверждает, что авторы самых важных открытий и изобретений часто остаются безвестными - время уносит имена этих людей раньше, чем окружающие успевают заметить их свершения. Вот уже тысячи лет вертятся лопатки водяного колеса - замечательнейшей машины давнего прошлого, машины, сопровождавшей развитие цивилизации с самого начала ее зарождения до настоящего времени. Тысячи мельниц, пил и насосов приводил в действие этот двигатель, который наряду с мускульной силой человека и животных столетиями являлся единственным реальным источником их двигательной силы. Правда, несмотря на свою простоту, водяное колесо обладало и существенным недостатком - оно нуждалось в достаточном количестве проточной воды вне зависимости от времени года. Должно быть, именно поэтому большой популярностью пользовалась идея работы водяного колеса в замкнутом цикле, что позволило бы сделать его независимым от изменчивых водяных потоков и тем самым обеспечить более широкое его использование. Слабость же этой идеи заключалась в том, что оставалось неясным, как доставлять воду обратно, к лотку, питающему лопатки водяного колеса.

На рисунках 37 , 38 , 39 представлены старинные, относящиеся к 1661 г., гравюры, изображающие так называемые сухие водяные мельницы. Подобные мельницы приобрели широкое распространение в конце XVII в., создание их часто связывается с именем Хайне , кузнечных дел мастера из Лемсала. Водяные мельницы Хайне привлекли внимание графа Меллина , составившего подробный обзор этих устройств - «Иллюстрированное описание так называемой сухой водяной мельницы в городе Лемсале в Лифляндии », опубликованный в «Торговой газете » в 1796 году. С аналогичными рисунками и чертежами мы встречаемся и у Каспара Шотта , Атанасия Кирхера , Якобо де Страды и др. Авторы всех этих проектов, взятых из книги Бёклерна «Новый театр машин », изданной в Нюрнберге в 1661 г., использовали для подачи воды в верхний лоток так называемую коклею (водяную спираль), или архимедов винт. К наиболее интересным элементам, изображенным на этих рисунках, относится пропеллерная (лопаточная) турбина, постепенно заменявшая привычное водяное колесо. Предложенный де Страдой в 1629 году проект вечного двигателя, в котором использовалось водяное колесо с верхней подачей воды (по внешнему виду он был аналогичен вечным двигателям, представленным и книги Беклерна), предназначался для привода шлифовальных кругов.

Рисунок 37 Рисунок 38

Рисунок 39

Схемы сухих водяных мельниц, создававшихся по принципу гидравлического перпетуум мобиле, так никогда и не были реализованы на практике. Об этом свидетельствует целый ряд проектов, отличающихся друг от друга лишь некоторыми деталями конструкции. В попытках увеличить количество воды, подаваемой к верхнему лотку колеса, авторы подобных проектов часто прибегали к объединению двух или более архимедовых винтов рисунок 39 . Гидравлическим перпетуум мобиле с архимедовым винтом занимался также английский епископ Джон Уилкинс , подробно описавший его в своем сочинении «Математическая магия », опубликованном в 1648 г. Еще один проект гидравлического вечного двигателя, чертеж которого приведен на Рисунок 40 , представляет собой нечто среднее между трехступенчатым водяным колесом и турбиной в тройном каскаде, сидящими на общем наклонном валу. Внутри этого вала размещался архимедов винт, поднимавший воду из нижнего резервуара на лопатки самого верхнего колеса. Чтобы выяснить всю несостоятельность этих проектов, проанализируем кратко работу водяного колеса и проведем примерную оценку его энергетического баланса. Рассмотрим сначала водяное колесо с подачей воды сверху - этот единственный гидравлический двигатель, в котором непосредственно используется потенциальная энергия падающей воды. Действительно, находящаяся в верхнем лотке вода падает в ковши рабочего колеса и своей тяжестью заставляет их двигаться вниз до тех пор, пока колесо не повернется примерно на пол-оборота и вода не выльется в отводящий канал. Диаметр водяных колес обычно выбирался приблизительно равным высоте используемого перепада уровней. Следовательно, в случае значительных перепадов водяное колесо теряло ряд своих преимуществ, поскольку оно становилось слишком большим и тяжелым. Мощность, развиваемая колесами водяных мельниц и пил, составляла обычно от 3,5 до 11 кВт при перепаде от 3 до 12 м и секундном расходе воды порядка 0,1-0,8м 3 . При этом колесо всегда располагалось строго над поверхностью воды в отводном канале, с тем чтобы при повышении уровня в нем нижний край колеса не оказывался бы в воде. Именно это обстоятельство не позволяло полностью использовать всю потенциальную энергию воды, определявшуюся теоретически только разностью высот верхнего и нижнего уровней. Общая сумма потерь даже у тщательно изготовленного водяного колеса с верхней подачей воды достигала примерно 20%, так что коэффициент полезного действия такого колеса никогда не превышал 80% В эту цифру не включены, однако, потери энергии в передаточном механизме, представляющем собой необходимый элемент каждого двигателя. Таким образом, после подсчета всех потерь и пассивных сопротивлений собственно колеса и передаточных звеньев коэффициент полезного действия всего устройства падает уже до 50-60%; эффективность же колес с подачей воды на среднем и нижнем уровне оказывается еще более низкой. В случае использования водяного колеса в качестве движущего элемента перпетуум мобиле приводимое им в действие перекачивающее устройство должно было доставлять к верхнему лотку ровно такое же количество воды, которое в тот же самый момент вытекало на лопатки самого колеса. Даже если при этом не учитывать потери в перекачивающем насосе, то потребляемая насосом мощность должна в точности соответствовать потенциальной энергии воды, которая определяется упомянутой разностью верхнего и нижнего уровней и которую, как говорилось выше, никакое водяное колесо полностью использовать не может. Это обстоятельство уже само по себе доказывает, почему не может существовать сухая водяная мельница с замкнутым круговоротом воды.

Рисунок 40

К аналогичному выводу еще в 1724 г пришел Якоб Леупольд , подробно рассматривавший этот вопрос в своей книге «Всеобщий театр машин », изданной в Лейпциге; свою отрицательную точку зрения на подобные устройства он выразил следующими словами: «Один фунт (т.е. груз) способен удержать другой фунт в равновесии, но никогда не сможет привести его в движение».

Рисунок 41

Рисунок 41 , заимствован из рукописи, в которой содержится описание двух любопытных машин, предложенных в 1788 г. флорентийским аббатом Винсентом Ольми . Ведущее колесо изображенного здесь гидравлического перпетуум мобиле имеет лопатки ложкообразной формы, несколько напоминающей форму лопаток современной турбины Пелтона (ковшовой турбины). Подача воды осуществляется с помощью сужающегося желоба, направленного на определенную лопатку в нижней части колеса, которое вращается в вертикальной плоскости; тем самым используется как потенциальная, так и кинетическая энергия воды. Интересно, что это техническое решение оказывается очень похожим на сопловой аппарат турбины Пелтона. Сам Ольми утверждал, что его перпетуум мобиле способен перекачивать большие объемы воды и при том сам приводится этой водой в движение. Вместо архимедова винта для подъема воды из нижней емкости в сборный резервуар выходного сопла здесь используются два черпаковых насоса. В безупречности своего проекта, которому на самом деле нельзя отказать в определенной доле оригинальности, сам Ольми, судя по всему, абсолютно не сомневался, поскольку на последующих страницах рукописи он приводит даже подробные чертежи отдельных его частей. Кроме перпетуум мобиле Ольми занимался разработкой и проектированием других интересных машин. Например, в том же сочинении он описывает и дает чертежи устройства для подъема и транспортировки тяжестей на горных склонах, а также различных вспомогательных приспособлений, предназначенных для военных целей.

Рисунок 42

На старинном Рисунок 42 из парижского «Журнала ученых », относящемся к 1678 г., показан другой вечный двигатель - гидравлический перпетуум мобиле Станислава Сольского , который он демонстрировал при дворе польского короля в 1609-1610 гг. Принцип его работы, по замыслу автора, заключался в следующем. Главными частями этого вечного двигателя являлись водяной насос и колесо mm . По мере опускания груза V ушат P постепенно поднимается вверх. Одновременно с ним поднимается клапан в насосе, и вода начинает поступать в сосуд abcd . Через выпускной канал n она попадает в круглый резервуар g , открывает в нем заслонку и через кран r выливается в ушат P . В результате ушат P под тяжестью воды начинает опускаться, однако в некоторый момент посредством натянувшейся веревки t , прикрепленной с одной его стороны, он наклоняется и опорожняется. Пустой ушат P вновь поднимается наверх, груз V опять начинает опускаться, и вся процедура повторяется заново. Колесо mm в этом случае должно совершать только колебательные движения.

Рисунок 43

Два следующих перпетуум мобиле, описания которых приводятся далее, должны были работать в соответствии с законом Архимеда о подъемной силе в жидкостях. Главной частью первого из них, как ясно из Рисунок 43 , является вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с наглухо закрытыми торцами. Внутри барабана располагались две взаимно перпендикулярные перекрещивающиеся тяги с насаженными на них большими пробковыми шарами. На внешних концах этих тяг, пропущенных сквозь боковую поверхность барабана через водонепроницаемые вводы, укреплялись металлические грузы. При этом пробковые поплавки должны были отклонять тяги в соответствующем направлении, что обеспечивало бы необходимое неравновесие сил, приводившее барабан в непрерывное и равномерное вращение.

Рисунок 44

Гораздо более сложный тип гидравлического вечного двигателя представлен на Рисунок 44 . В бак с жидкостью погружен ротор, от которого отходят 6 трубчатых рычагов с пузырями на концах. Сами же рычаги укреплены в специальной обойме, вращающейся на полом валу. При вращении ротора через щель в валу воздух из полости вала последовательно поступает в трубки рычагов. Создание избыточного давления и перекачивание воздуха производятся с помощью специального меха, расположенного под баком и приводимого в действие непосредственно от кривошипа на валу ротора Выпускание воздуха из пузырей обеспечивает обозначенный на рисунке черным кружочком специальный кулачок, находящийся над поверхностью жидкости в баке. Для закрывания заслонки в трубке служит другой кулачок, остающийся ниже поверхности жидкости. Принцип действия этого вечного двигателя вполне очевиден из чертежа.

Рисунок 45

Очень простым по устройству представляется и гидравлический перпетуум мобиле, показанный на Рисунок 45 . Погруженная в воду часть деревянного барабана, согласно закону Архимеда, подвергается действию выталкивающей силы. Автор этого проекта исходил из предположения, что если эта выталкивающая сила окажется больше силы трения в оси барабана, то барабан будет непрерывно вращаться в направлении, указанном на рисунке стрелкой. В действительности же движения не будет вообще, поскольку архимедова сила будет направлена не вверх, а перпендикулярно к поверхности барабана. В самом деле, если разбить искривленную поверхность барабана на элементарно малые плоские участки и представить, что на каждый из этих участков действует элементарная выталкивающая сила, направленная к центру вращения колеса, то результирующая сила, будучи суммой элементарных сил, также окажется направленной к оси колеса. Понятно, что сила, действующая в радиальном направлении, не сможет вызвать никакого вращательного движения колеса.

Рисунок 46

Несколько непривычный вид имеет гидравлический вечный двигатель, изображенный на Рисунок 46 . Основной его частью является равноплечее коромысло с двумя шарнирно-подвешенными бачками на концах. Находясь в верхнем положении, один из бачков автоматически открывает отверстие в дне верхнего резервуара и наполняется вытекающей из него водой. Под тяжестью наполненного водой бачка плечо коромысла начинает опускаться до тех пор, пока бачок не коснется поверхности воды в нижнем резервуаре. При этом специальный неподвижный штырь открывает заслонку в самом бачке и выпускает из него воду в нижний резервуар. В тот же самый момент начинается аналогичный рабочий цикл для бачка на противоположном конце коромысла. Перекачивание воды обратно в верхний резервуар автор намеревался предоставить двум поршневым насосам, приводимым в действие самим коромыслом.

Особую группу гидравлических перпетуум мобиле составляли устройства, в которых использовались известные законы капиллярного поднятия жидкостей. Мы довольно часто сталкиваемся с описанием вечного двигателя, в котором вода или масло поднимаются по капиллярам ткани фитиля в расположенный выше сосуд, далее по другому фитилю рабочая жидкость поднимается еще выше и т.д., пока наконец она не достигает самого верхнего сосуда, откуда и подается по желобу к лопаткам водяного колеса. Колесо поворачивается, жидкость стекает в нижний сосуд, и весь процесс капиллярного поднятия повторяется заново. Если бы мы на самом деле изготовили такое устройство, то оказалось бы, что лопастное колесо этой машины никогда не станет вращаться, поскольку в верхнем сосуде не окажется ни капли воды. Дело в том, что капиллярные силы хотя и позволяют преодолеть силу тяжести, поднимая жидкость в ткани фитиля, но они же и удерживают ее в порах ткани, не позволяя ей вытечь из них. Допустив тем не менее, что под действием капиллярных сил жидкость все-таки может попасть в верхний сосуд, мы одновременно должны считаться и с тем, что она точно так же может стекать по фитилю обратно в нижний сосуд.

Рисунок 47

В литературе очень часто упоминается еще об одной попытке создания вечного двигателя, использующего капиллярные свойства жидкостей, - о вечном двигателе Вильяма Конгрева , подробно описанном Иоганном фон Поппе в его книге «Перпетуум мобиле и искусство управления », изданной в Тюбингене в 1832 году. С точки зрения механики устройство экспериментальной машины Конгрева было очень простым, как это видно из Рисунок 47 . Она представляла собой надетую на три ролика бесконечную замкнутую ленту из пористого материала с цепочкой грузов, укрепленных по ее внешнему контуру. Автор предполагал, что его машина будет работать следующим образом. При погружении всей системы в воду так, чтобы оба нижних ролика оказались ниже поверхности воды, погруженная часть ленты пропитается водой. При этом за счет капиллярных сил вода будет подниматься до определенной высоты и по передней, вертикальной части ленты. Грузы же на наклонной части ленты выдавят из нее воду, впитавшуюся в поры материала в то время, пока эта часть ленты находилась под водой. При выдавливании воды из наклонной части ленты нарушится равновесие сил, определяемых весом воды на вертикальном и наклонном участках ленты. Поскольку вертикальная часть ленты, не сдавливаемая грузами, сохранит впитавшуюся в поры воду и тем самым окажется тяжелее ровно на вес воды, поднятой в ней за счет капиллярных сил. Так, если в соответствии с приведенными рассуждениями вода на вертикальном участке ленты поднимется на 1 дюйм (2,54 см), то лента шириной и толщиной в 1 фут будет обладать тяговым усилием за счет пропитавшей ее воды, равным примерно 30 фунтам (133,4H). Если же лента придет в движение, в чем Конгрев абсолютно не сомневался, то поверхность воды в местах ее соприкосновения с лентой немного прогнется, в результате чего высота поднятия воды за счет капиллярных сил окажется несколько большей. Автор считал, что при высоте капиллярного поднятия около 5 дюймов движущая сила достигнет 150 фунтов (667 H), а при высоте 9 дюймов и окружной скорости движения ленты 13,7 м/мин эта сила возросла бы до 180 фунтов (801 Н). В этом случае машина Конгрева по своей производительности уже значительно превзошла бы возможности человека. Несмотря на свои утопические представления относительно увеличения размеров подобной машины, по сообщению «Лондонского журнала ремесел » за май 1827 г., автор сумел разработать вечный двигатель огромных размеров полезной мощностью 58,7 кВт.

Рисунок 48

Примерно около 1640 г. неким А. Мартином были изобретены и построены знаменитые «гидравлические часы », изображенные на Рисунок 48 . Самодвижущийся механизм этого устройства предназначался для вращения стрелок на циферблате часов. Находящаяся в герметически закрытом сосуде вода под действием капиллярных сил должна была подниматься по длинной, узкой, загибающейся наверху трубочке и вытекать из нее на лопатки водяного колеса. Уже при первом взгляде на схему «вечного » хронометрического устройства Мартина становится очевидным, что у его создателя также было несколько преувеличенное представление о возможностях капиллярных сил. Дело в том, что явление капиллярности основано на различии величины межмолекулярных сил между отдельными частицами жидкости и сил взаимодействия между этими частицами и твердой стенкой трубки. Именно результирующая этих двух сил определяет, что будет наблюдаться в капилляре: повышение или понижение уровня жидкости, т.е. так называемое капиллярное поднятие или капиллярная депрессия. Это явление ограничивается, однако, определенными рамками. Изобретатель, по-видимому, и не предполагал, что вода в узкой трубке поднимается лишь на такую высоту, при которой гидростатическое давление поднятого водяного столба не превышает величину капиллярных сил сцепления. Так, в стеклянной трубке с внутренним диаметром 1 мм вода, например, поднимется на 30, спирт - на 12, а эфир - на 10 мм.

Авторы проектов механических и гидравлических перпетуум мобиле всегда оказывались в затруднении при решении вопроса о доставке грузов или жидкости назад, в исходное положение, что позволяло бы обеспечить непрерывность рабочего цикла их машин. Вместе с тем на всех этих примерах мы могли убедиться, что пути, которыми шли многие из них, оказывались весьма извилистыми и с самого начала не сулили им много успехов. Большинство их экспериментов походило на блуждания в заколдованном круге, где одни изобретатели повторяли ошибки других в надежде оказаться более удачливыми.

Джамбаттиста Порта , знаменитый ученый, экспериментатор и изобретатель «волшебного фонаря », изучая устройство сифона, предложенного еще Героном Александрийским , пришел к идее нового вечного двигателя, который он намеревался использовать для перекачивания воды. Между тем его замыслы побудили архитектора Витторио Цонку заняться непосредственной разработкой проекта такого «сифонного» перпетуум мобиле. Необъяснимое поведение жидкостей в сифоне (например, тот факт, что вода сама поднимается по одной трубке сифона, протекает через изгиб и через вторую трубку вытекает в расположенный ниже сосуд) дало повод к появлению нового понятия - так называемой боязни пустоты (horror vacui ). Сам великий Галилей утверждал, что природа действительно боится пустоты. По его мнению, именно стремление воспрепятствовать возникновению безвоздушного пространства заставляет воду подниматься и опускаться в трубках сифона. В свое время анализу понятия вакуума посвятил часть своих философских рассуждений еще Аристотель . Так, он утверждал, что вакуум никогда не может появиться в природе, потому что для возникновения стремительного движения всегда необходим воздух, который бы сначала расступался перед телом, а затем опять смыкался за ним. Из учения Аристотеля, благодарно воспринимавшегося консервативно настроенными схоластическими кругами, постепенно и развилась средневековая теория «боязни природы перед пустым пространством », которая послужила основой многих фантастических попыток использовать эту «боязнь » в своих целях.

Известно, что работа, затрачиваемая на подъем жидкости в сифоне, производится давлением воздуха, обусловленным разницей уровней жидкости в сосудах, которые соединяют оба колена сифона. В то же время для того, чтобы жидкость могла протекать через сифон, максимальная высота его изгиба не должна превосходить высоту столба жидкости, уравновешиваемого давлением внешнего воздуха. Для ртути, например, эта высота при нормальном барометрическом давлении составляет 76 см, а для воды - около 10 м. Конечно, Джамбаттиста Порта всего этого мог тогда и не знать - ведь он был уверен, что с помощью своего «вечного » сифона сможет перекачивать воду даже через высокие горы.

Рисунок 49

Как мы уже упоминали, перенос этой идеи в область разработки перпетуум мобиле впервые осуществил городской архитектор из Падуи Витторио Цонка. Правда, в отличие от Порты он вовсе не собирался строить гигантские сифоны для перекачивания воды через горные хребты. На Рисунок 49 представлено изображение предложенной им сифонной мельницы с турбинным водяным колесом. Работу этой «сухой мельницы » Цонка представлял себе примерно так. После закрытия обоих концов трубы через отверстие в ее наивысшей точке трубу до самого верха заливают водой. Затем верхнее отверстие закрывается; при открытии же обоих нижних отверстий сифона в мельнице, по мнению автора, автоматически должно возникнуть установившееся течение воды.

В 1607 г., когда Цонка опубликовал описание своего изобретения в книге «Новый театр машин и сооружений », свойства барометрического давления практически еще не были известны. Впрочем, это следует уже из самого рисунка машины Цонки. Ведь если отверстие всасывающего колена сифона лежит ниже выходной горловины, то перекачка воды оказывается невозможной, даже если высота точки изгиба трубы удовлетворяет указанному ранее условию. Цонка попытался преодолеть возникшую перед ним трудность, расширив сечение трубы вблизи выпускной горловины в надежде, что увеличение массы воды, сосредоточенной в этой части сифона, увеличит всасывающий эффект в другом его колене.

Горняки и колодезных дел мастера в своей работе часто сталкивались с эффектом «боязни пустоты », однако в своих рассуждениях они не считали полностью правыми ни Порту, ни Цонку, поскольку, например, оказывалось, что обычные поршневые насосы не в состоянии были выкачивать воду больше, чем с десятиметровой глубины. Сам Галилей признавал, что «боязнь пустого пространства » в природе имеет свои границы, определяемые «неспособностью водяного столба удерживать в трубе собственный вес ». Только после его смерти Торричелли сумел раскрыть сущность этого явления, использовав в своих опытах с вакуумом вместо воды ртуть. При этом он экспериментально установил, что столбику ртути высотой в 76 см соответствует десятиметровый столб воды - это и была как раз та граница, которую не могли преодолеть копавшие колодцы мастера, не раз старавшиеся увеличить высоту всасывания своих насосов. При этом Торричелли указал, что не «страх » перед безвоздушным пространством, а давление окружающего воздуха удерживает ртуть или воду в запаянной наверху трубке с открытым нижним концом. Своим открытием Торричелли одновременно решил две проблемы: во-первых, он нанес тяжелый удар общепризнанной до того времени механике Аристотеля и, во-вторых, показал, насколько нереальными являлись представления Порты и Цонки по поводу мнимого «страха » природы перед пустотой с точки зрения создания перпетуум мобиле.

Рисунок 50

К сожалению, неудачи в попытках построения вечных двигателей на основе использования законов гидростатики и эффекта капиллярности не являлись для сторонников гидравлических перпетуум мобиле достаточно весомым аргументом в научных спорах. Исследованию подобных возможностей отдали дань даже некоторые известные ученые-физики. На Рисунок 50 приведен перпетуум мобиле, предложенный знаменитым математиком Иоганном Бернулли -старшим . Принцип действия этого вечного двигателя основывался на использовании явления осмоса - взаимной диффузии двух жидкостей, разделенных пористой стенкой. Устройство Бернулли не имело никаких движущихся частей - непрерывное движение обеспечивалось одной из использовавшихся в нем жидкостей. Главной и но существу единственной его частью являлся сосуд со вставленной в него стеклянной трубкой, нижний конец которой закрывался мембраной, пропускавшей через свои поры только более легкую жидкость. Автор предполагал заполнить сосуд тяжелой жидкостью B , а снабженную мембраной трубку - менее плотной жидкостью A . При этом длину трубки a и высоту жидкости b в сосуде он рекомендовал выбирать таким образом, чтобы выполнялось соотношение

b/a > 2В /(А+В) .

По мнению автора, при выполнении этого условия более легкая жидкость проникала бы через мембрану из сосуда в трубку, в результате чего смесь обеих жидкостей переливалась бы через верхний край трубки и вновь попадала в сосуд - весь этот процесс должен был продолжаться бесконечно. Сам Бернулли утверждал, что принцип, использованный им в этом устройстве, является, собственно, не его идеей, а чистой аналогией грандиозного естественного явления - круговорота воды в природе. С его точки зрения, природа сама доказывает возможность существования перпетуум мобиле с замкнутым циклом влагооборота. Ведь именно в природе вода сама поднимается из глубин океана к поверхности и, испаряясь, выпадает потом на склоны гор, откуда через родники, ручьи и реки стекает обратно в океан. Морская же вода содержит много солей, следовательно, ее плотность больше, чем у чистой воды. Мембраной, или по существу гигантским фильтром, является здесь сама Земля, задерживающая в себе соли и пропускающая к родникам одну лишь чистую воду. Иоганн Бернулли -старший был не единственным, кто интересовался принципом двухжидкостного перпетуум мобиле.

Рисунок 51

Его современник, французский аббат Жан д"От-Фей , известный физик, механик и часовых дел мастер, исходя из тех же предположений, выбрал, однако, более сложный путь - создать вечный двигатель с использованием химической реакции. Полость A его устройства, изображенного на Рисунок 51 , заполняется растворами винного камня и купороса. При их перемешивании начинается реакция с выделением газов, которые, закрывая клапаны у отверстий на концах двухколенной изогнутой трубки C , выдавят часть смеси в камеру D где с определенного момента возникает избыточное давление. Это давление закрывает действующий лишь в одну сторону клапан на конце трубки B и отделяет тем самым жидкость в камере D от жидкости, оставшейся в полости A . Аббат От-Фей предполагал, что смесь из камеры D будет постепенно отфильтровываться так, что в одном колене трубки C окажется чистый раствор винного камня, а в другом - раствор купороса. При этом через нижние клапаны оба раствора должны были снова вытекать в полость A и объединяться в исходную смесь. К сожалению, рассуждения автора основывались на неправильном допущении, что по окончании химической реакции, возникшей при смешивании первичных веществ, возможно вновь получить оба компоненты в исходном их состоянии и тем самым продолжать процесс бесконечно.

Рисунок 52

В 1685 г. в одном из выпусков лондонского научного журнала «Философские труды » был опубликован предложенный французом Дени Папеном проект гидравлического перпетуум мобиле, принцип действия которого должен был опровергнуть известный парадокс гидростатики. Как видно из изображенного на Рисунок 52 , это устройство состояло из сосуда, сужавшегося в трубку в форме буквы C , которая загибалась кверху и своим открытым концом нависала над краем сосуда. Автор проекта ошибочно предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда обязательно будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, т.е. в более узкой его части. Это означало, что жидкость своей тяжестью должна была бы выдавливать саму себя из сосуда в трубку, по которой ей вновь приходилось бы возвращаться в сосуд, - тем самым достигалась требуемая непрерывная циркуляция воды в сосуде. К сожалению, Папен не осознавал того, что решающим фактором в данном случае является не разное количество (а с ним и различный вес жидкости в широкой и узкой частях сосуда), а прежде всего свойство, присущее всем без исключения сообщающимся сосудам: давление жидкости в самом сосуде и изогнутой трубке всегда будет одинаковым. Гидростатический парадокс как раз и объясняется особенностями этого по существу своему именно гидростатического давления. Называемый иначе парадоксом рисунок 61

и рисунке 62 . Они привлекают наше внимание несколько необычным решением своих кинематических механизмов. Первый из них рисунок 61 представляет собой вечный двигатель, относящийся к тому небольшому классу машин, в которых в качестве рабочего тела использовался сыпучий материал - песок. Ковши, укрепленные на специальных рычагах рабочего колеса, подавали песок в верхний наклонный желоб. Далее по нижнему желобу песок возвращался обратно, в камеры, размещенные между щеками рабочего колеса. По мере вращения колеса камеры поочередно оказывались в крайнем нижнем положении, в этот момент песок из них высыпался и затем снова подхватывался ковшами, в результате чего весь цикл должен был повторяться вновь. На рисунке 62 изображен вечный двигатель, который приводился в движение сжатым воздухом, поступавшим к нему от кузнечного меха. При этом работа меха обеспечивалась с помощью неравноплечего рычажного механизма, связанного с кривошипом, который в свою очередь должен был приводиться в действие зубчатой передачей от вала лопастного колеса воздушного мотора.

Анализ собрания старинных чертежей и рисунков из рукописи Хольтцхамера вновь подтверждает тот факт, что исследование проблемы вечного движения являлось весьма благодарной темой для ученых и инженеров эпохи позднего Возрождения и раннего барокко; при этом среди большого количества стандартных технических решений и однотипных идей мы обнаруживаем и такие, которые выделяются известным остроумием и значительной долей оригинальности.

Если бы мы захотели подвергнуть рассмотрению и разбору проекты всех без исключения гидравлических перпетуум мобиле, это заняло бы у нас слишком много места и времени. Правда, с некоторыми из них мы еще встретимся в другом разделе, где описываются попытки создания вечных двигателей в XIX и XX веках. Однако и на этих примерах мы опять сможем убедиться в главном - основой для комбинаций, из которых современные изобретатели создавали десятки конструктивных вариантов, всякий раз выдавая их за оригинальное решение, почти всегда служили все те же несколько основных физических принципов.

Возможно ли создание вечного двигателя? Какая сила будет при этом работать? Возможно ли вообще создание источника энергии, который бы не использовал обычные энергоносители? Эти вопросы были актуальны во все времена.

Что такое вечный двигатель?

Прежде чем мы перейдем к обсуждению вопроса о том, как сделать вечный двигатель своими руками, надо сначала определить, что означает этот термин. Итак, что такое вечный двигатель, и почему никому до сих пор это чудо техники сделать не удалось?

На протяжении тысяч лет человек пытался изобрести вечный двигатель. Это должен быть механизм, который использовал бы энергию, не задействуя обычные энергоносители. При этом они должны вырабатывать энергии больше, чем потреблять. Иными словами, это должны быть такие энергетические устройства, у которых КПД больше 100%.

Виды вечных двигателей

Все вечные двигатели условно делятся на две группы: физические и естественные. Первые - это механические устройства, вторые - приборы, которые проектируются на основе небесной механики.

Требования к вечным двигателям

Так как такие устройства должны работать постоянно, то и требования к ним должны предъявляться особые:

• полное сохранение движения;
• идеальная прочность деталей;
• обладание исключительной износостойкостью.

Вечный двигатель с научной точки зрения

Что говорит по этому поводу наука? Она не отрицает возможность создания такого двигателя, который будет работать на принципе использования энергии совокупного гравитационного поля. Она же - энергия вакуума или эфира. В чем должен заключаться принцип работы такого двигателя? В том, что это должна быть машина, в которой непрерывно действует сила, вызывающая движение без участия внешнего влияния.

Гравитационный вечный двигатель

Вся наша Вселенная равномерно заполнена звездными скоплениями, именуемыми галактиками. Они находятся при этом во взаимном силовом равновесии, которое стремится к покою. Если понизить плотность какого-нибудь участка звездного пространства, уменьшив количество вещества, которое в ней содержится, то вся Вселенная обязательно придет в движение, стараясь выровнять среднюю плотность до уровня остальной. В разреженную полость устремятся массы, выравнивая плотность системы.

При увеличении количества вещества будет иметь место разлет масс из рассматриваемой области. Но когда-нибудь общая плотность все равно будет одинакова. И не суть важно, понизится плотность данной области или повысится, важно, что тела придут в движение, сравняв среднюю плотность до уровня плотности остальной Вселенной.

Если же на микродолю замедлится динамика разлета наблюдаемой части Вселенной, а энергию от этого процесса использовать, мы и получим нужный эффект бесплатного вечного источника энергии. А двигатель, запитанный от него, станет вечным, так как нельзя будет зафиксировать потребления самой энергии, пользуясь физическими концепциями. Внутрисистемный наблюдатель не сможет уловить логическую связь между разлетами части Вселенной и потреблением энергии конкретным двигателем.

Очевидней будет картина для наблюдателя извне: наличие источника энергии, измененная динамикой область и само потребление энергии конкретным устройством. Но это все иллюзорно и нематериально. Попробуем построить вечный двигатель своими руками.

Магнитно-гравитационный вечный двигатель

Магнитный вечный двигатель своими руками можно сделать на основании современного постоянного магнита. Принцип работы заключается в попеременном перемещении вокруг основного статорного магнита вспомогательных, а также грузов. При этом магниты взаимодействуют силовыми полями, а грузы то приближаются к оси вращения мотора в зоне действия одного полюса, то отталкиваются в зоне действия другого полюса от центра вращения.

Двигатели второго рода - машины, уменьшающие тепловую энергию резервуара и полностью превращающие ее в работу без изменений в окружающей среде. Их применение нарушило бы второе начало термодинамики.

Хотя за прошедшие века были изобретены тысячи всевозможных вариантов рассматриваемого прибора, остается вопрос о том, как сделать вечный двигатель. И все же надо понимать, что такой механизм должен полностью находится в изоляции от внешней энергии. И еще. Всякая вечная работа любой конструкции осуществляется при направлении этой работы в одну сторону.

Это позволяет избежать затрат на возвращение в исходное положение. И последнее. Ничего вечного на этом свете не бывает. И все эти так называемые вечные двигатели, работающие и на энергии земного притяжения, и на энергиях воды и воздуха, и на энергии постоянных магнитов, не будут функционировать постоянно. Всему приходит конец.

В этом разделе будут описаны некоторые действительно работающие (или могущие работать) двигатели, которые по всем внешним признакам соответствуют ррш. На са­мом деле, естественно, они никакого отношения к ррш не имеют. Отсюда и приставка «псевдо» - «не настоящие, поддельные».

Секрет работы некоторых из них теперь известен, од­нако есть и такие, которые можно принять (или выдать) за ррш, так как найти и объяснить причину их движения не всегда просто.

Эти двигатели появились давно. Они очень разнообраз­ны по устройству; чаще всего их применяли для привода «вечных» часов, не нуждавшихся в заводе, движущихся игрушек, моделей машин и т. д. Общая черта таких мо­делей ррш заключается в том, что они действительно ра­ботают неограниченно долго, казалось бы, без каких-либо видимых причин. На людей, не знакомых с принципами их действия, они производят сильное впечатление. У не­которых сторонников «энергоинверсии» эти игрушки воз­буждают даже надежды как «прототипы» ррш-2. Однако вполне научное объяснение всегда находится. Но есть и та­кие псевдо-ppm, секрет которых пока не открыт; сведения об одном из них мы приведем ниже.

Насколько известно, первым изобретателем, придумав­шим и осуществившим двигатель, который работал, извле­кая без помощи какого-либо постороннего источника нуж­ную энергию из окружающей среды, был голландский ин­женер и физик Корнелиус Дреббель (1572-1633 гг.). Этот очень знаменитый в свое время человек, о котором теперь незаслуженно редко вспоминают, был несомненно выдаю­щимся исследователем и изобретателем с необычайно ши­роким кругозором, исключительным даже при сравнении с другими светилами конца XVI - начала XVII в. Биографы писали о нем, например, так: «Он был человеком высокого разума, остро мыслящий и переполненный идеями, касаю­щимися великих изобретений... Он жил как философ...». Большая часть его работ была проделана в Англии, где он служил при дворе короля Иакова I.

Его книга на латинском языке с характерным для тех времен на­званием «Послание к просвещеннейшему (sapientissimus) монарху Бри­тании - Иакову - об изобретении вечного двигателя» была издана в 1621 г. в Гамбурге. Насколько далеко он смотрел вперед, можно видеть из краткого перечисления только некоторых его достижений.

Дреббель разработал первый известный в истории техники термо­стат - устройство, в котором автоматически поддерживалась заданная температура независимо от ее изменений снаружи. Он сам изготовил и наладил всю необходимую для этого, говоря по-современному, «систему автоматического регулирования». Идея этого термостата была исполь­зована в инкубаторе, честь изобретения которого тоже принадлежит Дреббелю.

Дреббель изобрел, сконструировал, построил и испытал на Темзе подводную лодку, которая успешно преодолела дистанцию от Вестмин­стера до Гринвича (около 12 км). Она представляла собой нечто вроде вытянутого в длину водолазного колокола. Приводилась лодка в дви­жение гребцами (от 8 до 12), сидящими внутри на скамейках, уста­новленных так, что ноги людей не доходили до уровня воды. Самое, пожалуй, интересное, это навигационные средства и особенно система жизнеобеспечения экипажа, которые тоже были созданы Дреббелем.

Направление определялось традиционным путем - посредством компаса, но глубина погружения - по-новому, посредством ртутного барометра Это был достаточно точный прибор, так как каждый метр глубины погружения соответствовал 76 мм высоты ртутного столба.

Дня обеспечения дыхания экипажа изобретатель применил селитру, которая при нагревании выделяла кислород. Оценить талант (если не гениальность) Дреббеля можно, если учесть, что кислород был открыт шведским химиком К. Шееле в 1768-1773 гг., т. е. только через пол­века. Дреббель, несомненно, был отличным химиком. Об этом свиде­тельствуют не только разработка им химической системы жизнеобес­печения, но и другие изобретения - детонаторы для мин из грему­чей ртути Hg(ONC)2, технологии получения серной кислоты действием азотной кислоты на серу (это отметил Д. И. Менделеев в «Основах хи­мии»), использования солей олова для закрепления цвета при окраске тканей кошенилью. Если ко всему перечисленному выше добавить, что Дреббель был специалистом по оптическим приборам, линзы для ко­торых он шлифовал на изобретенном им самим станке, то этого будет вполне достаточно, чтобы оценить его заслуги.

Дреббель занимался и вечным двигателем. Однако такой человек, как он, не мог пойти стандартным путем, очередной раз изобретая ко­леса с грузами или водяные мельницы с насосами. Ему было совершенно ясно, что таким путем вечный двигатель не создать.

В 1607 г. он продемонстрировал Иакову I «вечные» часы (запатентованные им еще в 1598 г.), приводимые в движение, естественно, столь же «вечным» двигателем. Од­нако в отличие от многочисленных других устройств с та­ким же названием, он действительно в определенном смы­сле был «вечным». После показа королю часы были вы­ставлены во дворце Этлхем на обозрение всем желающим и вызвали сенсацию среди лондонцев.

В чем же был секрет этих часов (вернее, их двигателя)? Вечные часы Дреббеля работали от привода, использую­щего, как и любой другой реальный двигатель, единствен­ный возможный источник работы - неравновесности (раз­ности потенциалов) во внешней среде. Мы уже говорили о них - разностях давлений, температур, химических со­ставов и других, заторможенных и незаторможенных, на которых основана вся энергетика.

Но неравновесности, которые использовал Дреббель, - особого рода, отличные от тех, о которых говорилось в гл. 3, хотя они и связаны тоже с разностями температур и давлений. Они могут действовать в совершенно равно­весной окружающей среде, во всех точках которой совер­шенно одинаковые температура и давление. В чем же тут дело и откуда тогда берется работа?

Секрет в том, что разности потенциалов (давлений и температур) здесь все же существуют, но они проявляются не в пространстве, а во времени. Наиболее наглядно это можно пояснить на примере атмосферы. Пусть в том рай­оне, где находится двигатель, в ней нет никаких суще­ственных разностей давлений и температур1: все тихо и спокойно. Но общие (во всех точках) давление и темпера­тура все же меняются (например, днем и ночью). Эти-то разности и можно использовать для получения работы (в полном согласии с законами термодинамики). Энтропия здесь, естественно, как и при всяком выравнивании разно­сти потенциалов, будет расти.

Простейший способ использования колебаний параме­тров равновесной окружающей среды - поместить в нее барометр или термометр с подвижными элементами и за­ставить их работать - делать что-нибудь полезное. Именно так и поступил Дреббель. В его часах находился жидкост­ной «термоскоп», в котором уровень жидкости поднимался или опускался при изменении температуры и давления. Со­единить поплавок на поверхности жидкости с приводом ча­сов было уже делом механики, которой изобретатель вла­дел в совершенстве.

Дреббель объяснял работу своего двигателя действием «солнечного огня». Это было не только в духе времени, но и совершенно правильно с современных позиций. Дей­ствительно, все изменения температуры и давления атмо­сферы определяются в конечном счете солнечным излуче­нием.

Чертеж атмосферного двигателя Дреббеля до нас не до­шел. Однако его вечного привода повторялась в раз­ных модификациях и многократно использовалась другими изобретателями. По описаниям их приборов можно в опре­деленной степени судить о том, каким мог быть двигатель Дреббеля.

Около 1770 г. англичанин Кокс предложил баромери- ческий двигатель. На рис. 5.11 приведена его принципи­альная схема. Сосуд, заполненный ртутью, привешен на тросах, соединенных с ободом колеса. Сосуд уравновеши­вался грузом, установленным на стержне, жестко связанном с колесом. В сосуд погружена барометрическая трубка, за­крепленная в верхней части. При изменениях атмосфер­ного давления высота столба ртути в трубке менялась; со­ответственно часть ртути либо выливалась из трубки в со­пели, разумеется, пренебречь несущественными различиями, не имеющими практического значения.

Суд (падение давления), либо вталкивалась в нее из сосуда (повышение давления).

В первом случае сосуд стано­вился тяжелее и опускался вниз; во втором, напротив, поднимался. Это возвратно-поступательное дви­жение заставляло колесо попе­ременно вращаться в противопо­ложных направлениях. Посред­ством установленной на нем со­бачки храповому колесу сообща­лось однонаправленное движение.

Эта машина была довольно крупной (в сосуде было около 200 кг ртути) и могла постоянно заводить большие часы. Вот ка­кой отзыв дал о ней Фергюсон в 1774 г.: «Нет основания полагать, что они когда-нибудь остановятся, поскольку накапливающаяся в них двигательная сила могла бы обес­печивать их ход в течение целого года даже после полного устране­ния барометра1. Должен сказать со всей откровенностью, что, как показывает детальное ознакомле­ние с этими часами, по своей идее и исполнению они представляют собой самый замечательный ме­ханизм, который мне когда-либо приходилось видеть...».

Точно так же, как колебания давления, могли использоваться для привода часов и колебания температуры. Очень простой и

Остроумный двигатель такого рода создал швейцарский ча­совщик П. Дроз (ок. 1750 г.).

Он изготовил двухслойную пружину (рис. 5.12), внеш­няя часть которой была сделана из латуни, а внутрен­няя - из стали. Уже тогда было известно, что коэффи­циент теплового расширения латуни существенно больше,

Это означает, что мощность этого двигателя была намного больше той, которая требовалась для действия часов.

Чем стали. Поэтому при повышении температуры пружина будет сгибаться (сплошная стрелка), а при понижении -

Распрямляться (штриховая стрелка) С помощью системы рычагов это разнонаправленное движение пре­образуется в однонаправленное вращение зубчатого колеса, под­нимающего груз или заводящего пружину. Сейчас идея Дроза ши­роко используется в самых разно­образных тепловых приборах.

В дальнейшем было создано довольно много таких барических или термических двигателей, кон­структивно более совершенных, но повторяющих по существу идеи Кокса и Дроза. Если скрыть весь механизм двигателя под кожухом, то доказать, что это не ррт, прак­тически невозможно.

Нужно отметить, что такие и им подобные двигатели, основан­ные на использовании колебаний температуры и давления окружаю­щей среды, весьма выгодны эконо­мически вследствие своей простоты и практически неогра­ниченного ресурса.

Иногда в литературе, в том числе и посвященной вечным двигате­лям, появляются оценки устройств такого рода, которые могут дезори­ентировать читателя.

Нельзя, например, признать правильными расчеты экономичности микродвигателя, которые приводятся в . Автор рассуждает так: «...для суточного завода обычных ручных часов требуется работа при­мерно 0,4 Дж, что составляет около 5 10"6 Дж на каждую секунду хода часов. А поскольку 1 кВт равен 1000 Дж/с, то мощность пружины нашего часового механизма составляет всего 5-Ю-9 кВт. Если расходы на изготовление основных частей такого устройства, действующего по принципу теплового расширения, принять равными 0,01 кроны, то за машину мощностью 1 кВт нам пришлось бы заплатить 2 млн. крон (250 тыс. руб.)». Отсюда делается вывод: «Конечно же, создание и использование таких дорогих источников энергии в широком масштабе абсолютно нерентабельно».

Конечно, так рассуждать нельзя. Расходы, особенно в малых тех­нических системах, при сравнении их с большими нельзя считать про­порциональными их размерам. (Тогда, например, железнодорожный ко­
стыль будет дороже булавки в 10000 раз!). Таким путем можно по­лучить совершенно фантастические цифры. На самом деле суточные (и сезонные) колебания, например, температуры воздуха или воды мо­гут успешно, с большим экономическим эффектом ипользоваться для решения локальных энергетических задач. Кроме работы возможно по­лучение и других полезных результатов. В общем случае возможный полезный эффект определяется максимальной работой (эксергией), ко­торую можно получить, приаодя какое-либо тело в равновесие со средой дважды: сначала при одних ее крайних параметрах (Ро. с» ^о. с)» а затем при других (р"о. с Ф Ро. о То. с Ф То. с)- если, например, зимой при То. с запасти большое количество льда с температурой, скажем, -10 °С, то летом при Т"с = 20 °С 1 кг льда (даже если учитывать только его теплоту плавления) будет обладать большой эксергией. Точно так же нагретый летом до температуры окружающей среды грунт может слу­жить (и уже используется) для теплоснабжения в зимнее время.

Использование таких энергетических резервов может дать суще­ственный экономический эффект (и в малом, и в крупном масштабе).

Другая группа псевдо-ррш не связана с изменением па­раметров окружающей среды. Их действие происходит, на первый взгляд, без использования каких-либо разностей потенциалов.

Среди них особенно известны «самобеглый шарик» и «пьющая утка», которую иногда называют у нас в стране «утка Хоттабыча»1.

«Самобеглый шарик»устроен очень просто (рис. 5.13). На свинцовые кольцевые концентрические «рельсы» тре­угольного сечения кладется медный или бронзовый шар, диаметр которого в 2-3 раза больше размера колеи. Как только экспериментатор отпускает шар, поставленный на рельсы, он начинает без всякой видимой причины катиться по рельсам, описывая безостановочно один круг за другим. Если шар остановить, а затем отпустить, то он покатится снова. Этот опыт производит большое впечатление, так как, на первый взгляд, причина движения шарика совер­шенно непонятна. Однако объяснение здесь очень неслож­ное. Шарик предварительно нагревают. Теплопроводность свинца сравнительно невелика. Поэтому шарик, соприка­саясь с рельсами, нагревает места контакта. Свинец, рас­ширяясь, образует небольшие бугорки на рельсах, с кото­рых шарик скатывается; дальше такие бугорки образуются

Почему эту игрушку назвали именем старика Хоттабыча - героя известной книги Н. Лагина - можно только догадываться. Скорее всего потому, что Хоттабыч мог творить всякие чудеса. Мы уже видели, что его имя даже связали с ррш-2 («структура Хоттабыча»).

Непрерывно вслед за движением шарика и постоянно тол­кают его дальше. К тому моменту, когда он вернется к исходному месту, рельсы успевают остыть, и образование бугорков на них продолжается. Так шарик будет кататься довольно долго, пока его температура и температура свин­цовых колец рельсов практически выравняются.

Этот опыт очень на­глядно иллюстрирует прин­цип Карно. Есть разность температур - есть движение; нет разности температур - движения нет (а внутренней энергии и в шарике, и в плите с рельсами - хоть отбавляй, почти столько же, сколько было и перед началом движе­ния; она только распредели­лась равномерно).

«Утка Хоттабыча», внеш­ний вид и разрез которой по­казаны на рис. 5.14, не нужда­ется в предварительном на­греве, она и не останавлива­ется так быстро, как шарик (а может и вообще не оста­навливаться). Она исправно качается вокруг горизонталь­ной оси, каждый раз опуская клюв в воду, чтобы напиться, и снова поднимая голову вверх. Эти движения все время повторяются без всякой видимой причины и продолжаются, пока в стаканчике есть вода. Никакой разности температур между этой водой и окружающим воздухом, которую можно было бы исполь­зовать для движения, тут нет: их температуры одинаковы.

Причина движения утки становится ясной, если позна­комиться с ее устройством. «Голова» утки представляет со­бой сосуд, соединенной прямой трубкой с «туловищем»-- другим большим сосудом, в который эта трубка входит так, что достает почти до его дна. Внутренняя полость за­полнена легкокипящей жидкостью - диэтиловым эфиром (Н5С2-О-С2Н5) так, чтобы при горизонтальном положе­нии ее уровень был примерно на середине трубки. Чтобы пустить утку в ход, нужно окунуть ее клюв в воду. То­гда вата, закрепленная на головке, увлажняется и вслед­
ствие испарения воды головка несколько охлаждается. Это приводит к некоторому понижению давления пара внутри утки и понижению температуры эфира. В этом горизонтальном положении утки паро­вые пространства го­ловки и туловища со­общаются через трубку и давление в них ста­новится одинаковым. Поскольку количество жидкости в туловище немного больше, оно перевешивает, головка поднимается и утка принимает наклонное положение, показан­ное на рисунке штри­ховыми линиями. Жид­кость перекрывает сообщение между паровыми простран­ствами головки и туловища. Жидкость в туловище подогре­вается до температуры окружающей среды, частично испа­ряется и образовавшийся пар выталкивает большую часть жидкости через трубку в головку, которая перевешивает, и утка снова опускает клюв в воду. Обе полости снова сооб­щаются, давление выравнивается, и жидкость опять стекает в туловище. Процесс повторяется и может продолжаться до тех пор, пока в стаканчике, откуда утка пьет, будет вода.

Многие сторонники «инверсии энергии» очень любят и рекламируют эту игрушку. Действительно, чем не прообраз ррт-2? Она действует, «извлекая тепло из окружающей среды», и «концентрирует» его, превращая в работу. Ча­сто и объяснения, приводимые в популярной литературе, даже посвященной вечному двигателю, вносят путаницу, например, фразы такого типа: «Постоянные качания утки происходят только благодаря тому, что она отбирает те­пло от окружающего воздуха». Дело, конечно, не только (и не столько) в этом. Никакое устройство, в том числе и утка (даже принадлежащая самому Хоттабычу), не могло бы «отбирать тепло» от окружающего воздуха без затраты на это какой-либо эксергии, получаемой извне. Для этого нужно располагать разностью потенциалов между окружа­ющей средой и находящимся в ней каким-либо телом. Но
откуда в данном случае берется эксергия? И температура, и давление в окружающей среде - воздухе не имеют ника­ких перепадов, которыми можно было бы воспользоваться. Вода, которую «пьет» утка, тоже имеет ту же температуру, что и воздух. Однако здесь существует все же один пере­пад, за счет которого утка и работает. Этот перепад свя­зан с разницей давлений водяного пара над поверхностью воды и в воздухе. Так как воздух обычно не насыщен во­дяным паром (относительная влажность ср < 100 %), то на поверхности воды все время происходит ее испарение с со­ответствующим понижением температуры. В сосуде это не чувствуется - воды много, а поверхность испарения мала. Но вата на головке утки - другое дело: ее поверхность велика, а воды в ней немного. Поэтому она охлаждена все­гда; ее температура ниже температуры окружающей среды. Эта разность температур и обеспечивает работу «утки Хоттабыча». Но она вторична и возникает как следствие разной упругости пара в окружающей среде (воздухе) и над поверхностью воды. Если накрыть утку колпаком, то воздух под ним быстро насытится влагой, испарение ее с головки прекратится и «извлечение тепла из окружающей среды» на этом закончится1.

Таким образом, «утка Хоттабыча» живет и движется в полном соответствии со вторым законом. В этом отноше­нии она не отличается от обычной живой утки.

Теперь мы можем перейти к другой группе устройств, которые хоть и не доведены до уровня действующих веч­ных двигателей, но могут, по мнению некоторых сторон­ников «энергоинверсии», стать основой для их проекти­рования. Такие устройства создают разность температур; очевидно, что, имея ее в своем распоряжении, сделать дви­гатель уже нетрудно - это дело техники. Именно поэтому мечта о том, чтобы создать без затраты работы разность температур, - один из вариантов мечты о ррш-2.

Знаменитый английский физик К. Максвелл придумал

Труде проф. М. А.Мамонтова , который мы уже разбирали в этой главе, есть несколько слов и об «утке Хоттабыча». Вот что в ней написано: «Факт регулярного действия системы Хоттабыча при отсут­ствии каких-либо других источников энергии, кроме тепла атмосферы, означает, что структура Хоттабыча обладает по сравнению с ординар­ной закрытой структурой особым свойством, позволяющим получать работу за счет природного тепла». Комментарии здесь, по-видимому, не нужны.

В 1879 г. для таких мечтателей специальную мистическую фигуру - так называемого «демона Максвелла». Этот де­мон должен был делать очень нехитрую, на первый взгляд, работу - разделять в газе молекулы с большими скоро­стями («горячие») и с малыми («холодные»), Известно, что в любом газе есть и те, и другие; общая температура газа определяется неким средним значением всех скоростей.

Демон должен находиться у перегородки, разделяющей сосуд с газом на две части, и сторожить небольшое отвер­стие в ней, открывая и закрывая его так, чтобы пропускать в одну сторону только «горячие» молекулы, а в другую - только «холодные». Для других проход закрыт. Тогда через некоторое время работа демона-вратаря приведет к тому, что в одной половине сосуда будет горячий газ, а в другой - холодный. Цель достигнута! В гл. 3 мы показали на основе статистики, что самопроизвольно такое разделе­ние произойти не может. А здесь «демон», не затрачивая работу, получил разделение.

Демон Максвелла вызвал много споров. Всем серьез­ным термодинамикам было ясно, что такого демона быть не может; его «деятельность» явно нарушала бы второй закон термодинамики. Но строго научно прикончить этого демона оказалось не так просто. В конце концов это было сделано1. Оказалось, что «просто так» демон работать не может. Затраты на его деятельность не могут быть меньше той работы, которую способны дать обе порции газа при выравнивании разности температур между ними.

Однако мечта сделать что-то в этом роде у некоторых противников второго закона оставалась. И вот появилось устройство, которое оживило их надежды. Это была ви­хревая труба или труба Ранка (названная в честь ее изо­бретателя - французского инженера Ж. Ранка).

Вот что пишет об этом устройстве один из пропаган­дистов «энергоинверсии» : «Если способ отделения горячих компонентов воздуха от холодных (быстрых мо­лекул от медленных) с помощью максвелловских демо­нов, открывающих в перегородке сосуда дверцы перед бы­стрыми молекулами, видимо, невозможен, то вот с помо­щью вихревой турбины... это осуществить удалось. Она представляет собой мундштукоподобное устройство, закру­чивающее в вихрь прокачиваемый сквозь него обычный

Читателям, которые заинтересуются «демоном Максвелла», можно, рекомендовать познакомиться с ним по литературе, например .

Воздух так, что наружу выходят из него две струи - горя­чая и холодная. Перед этой простой, не имеющей движу­щихся частей турбиной большое будущее».

Если заменить в этой тираде несуществующую «вихре­вую турбину», которая к тому же «не имеет движущихся частей», на «вихревую трубу» и убрать слова о «компо­нентах» (компоненты воздуха - это совсем другое), то все будет правильно. Вихревая труба действительно разделяет подаваемый в нее газ на два потока - нагретый и охла­жденный; она действительно имеет не только большое бу­дущее, но уже давно широко используется в технике . Все это так. Однако никакой «энергетической инверсии», а следовательно, и ррш-2, с ее помощью создать нельзя.

Разберемся, в чем тут дело. На рис. 5.15 пока­заны схема работы вихре­вой трубы и ее внутреннее устройство.

Поток сжатого газа (на­пример, воздуха) подводится к сопловому вводу, рас­положенному касательно к стенке трубы. В трубе газ закручивается в спирально движущийся поток. Внеш­няя часть 3 этого потока, вы­пускаемая через кольцевую щель, оказывается нагретой, а внутренняя часть 2, вы­ходящая через отверстие в диафрагме, - охлажденной. Меняя положение конуса 5, можно изменять расходы и температуры горячего и хо­лодного потоков. Однако во всех случаях температура по­тока Т2 меньше, чем входящего Ть а горячего Тз - больше. Разности температур Т - Т2 = ДТх и Тз - Т = АТг могут составлять десятки градусов. Это парадоксаль­ное, но вполне объяснимое явление возникает в результате сложных газодинамических явлений, которые мы здесь раз­бирать не можем1. Для нас важен конечный результат - возникновение в трубе разности температур без какого-

^ни рассмотрены в соответствующей литературе, например в .

Либо специального нагрева или охлаждения. Можно ли использовать эту разность, чтобы получить работу? Не­сомненно, да. Работу можно получить. Но нужно ли ее получать таким способом? Имеет ли такое преобразование смысл?

Увы, нет. В этом легко убедиться, посмотрев на схему включения вихревой трубы на рис. 5.16. Ведь для того, чтобы она действовала, нужно подать в нее сжатый газ, а чтобы сжать его, нужен компрессор, а чтобы компрессор работал, нужно подвести к нему работу L" от двигателя. Так вот, если сравнить эту затраченную работу L! с эксер- гией, работоспособностью горячего и холодного Е2 по­токов газа, та она будет значительно больше: L! Е2 + Е^. Разность L" - (Е2 + £3) даст потерю D эксергии в этом процессе. Оказывается, что она в самом лучшем случае со­ставляет 88-90% подведенной работы. Другими словами, КПД всей системы составит не более 12%.

Ясно, что ника­кой «инверсии энер­гии» здесь нет; на­против, как и во вся­ком реальном техниче­ском устройстве, экс­ергия теряется (а эн­тропия растет). Можно, конечно, и здесь по­лучать электроэнергию L", но при этом неиз­бежно получится тот же плачевный результат, что и с дру­гими «концентраторами энергии», например тепловым на­сосом: L" по отношению к L" составит 10-12%. Кстати, автор и той, и другой идеи - одно и то же лицо.

Интересно отметить, что мысль о том, что вихревая труба - жилище демона Максвелла и что ее действие на­рушает второй закон, приходила в голову многим. Харак­терна в этом отношении статья М. Силвермэна, помещен­ная в 1982 г. в журнале Европейского физического обще­ства под интригующим названием «Вихревая труба: нару­шение второго закона?» . Подробно разобрав вопрос на пяти страницах, автор с грустью все же приходит к вы­воду, что второй закон термодинамики в вихревой трубе не нарушается.

Другой, не менее любопытный вариант «самопроизволь-
ного» получения разности температур привел известный советский кристаллограф академик (тогда еще профессор) А. В. Шубников в статье «Парадоксы физики» . Ав­тор ставит вопрос: можно ли нагреть стоградусным паром жидкость выше 100°? Дальше он пишет: «Этот вопрос был предложен 25 лет назад профессором физической хи­мии Крапивиным выпускникам Московского университета, к которым принадлежал и автор настоящей заметки. С тех пор мне много раз приходилось задавать этот вопрос ря­довым физикам и химикам и не было случая, когда я по­лучил бы правильный ответ. Один из видных химиков так обиделся на мой вопрос, что не пожелал даже продолжать разговор на эту тему, объявив, что сама постановка вопроса может свидетельствовать только о моем глубочайшем не­вежестве в физике; надо думать, что он причислил меня к сумасшедшим изобретателям перпетуум мобиле. Дело кон­чилось тем, что мне пришлось обманом завлечь умного хи­мика в лабораторию, где заранее был приготовлен опыт, показывающий, что стоградусным паром можно нагреть жидкость до 110 °С и много выше. Опыт делается очень просто».

Далее описана установка для опыта. В колбу Вюрца (рис. 5.17, а) наливается вода; в горлышко колбы вставля­ется пробка с термометром, причем шарик термометра, как полагается, помещается возле боковой пароотводной трубки колбы; свободный конец этой трубки погружается в насыщенный раствор поваренной соли, в который поме­щен второй термометр. При нагревании воды в колбе до кипения ртуть термометра в колбе, поднявшись до метки 100 °С, будет оставаться в этом положении, пока кипит вода; ртуть же второго термометра будет подниматься до тех пор, пока раствор соли тоже закипит. Температура ки­пения насыщенного раствора соли равна примерно 110 °С. Эту температуру и покажет второй термометр. Для боль­шей убедительности опыта можно поменять термометры местами; все равно термометр покажет, что раствор соли имеет температуру 110°С! Следовательно, водяной пар, имеющий температуру 100 °С, нагрел рассол до 110 °С. Как же быть со вторым законом термодинамики?

Опыт действительно интересный, и в его результатах не­обходимо разобраться. Сделать это нужно с особой тща­тельностью, поскольку, как мы уже видели, любая самая маленькая неточность может привести к большим ошиб­кам, в том числе к очередному «перпетомобилю».

Начнем поэтому, как всегда в таких случаях, с терми­нов. Отметим, прежде чем разбирать вопрос по существу, одну небольшую, но очень существенную неточность в са­мом названии опыта. Строго говоря, в опыте производится не «нагрев стоградусным паром жидкости до 110 °С и вы­ше», а нечто более сложное.

Чтобы наглядно показать это, представим опыт в та­ком виде, чтобы он точно соответствовал названию. То­гда колба с нагреваемой жидкостью выглядела бы немного иначе - так, как показано на рис. 5.17, б. Греющий пар нужно было бы пропустить по змеевику, не смешивая с со­леной водой в стакане, а только нагревая ее через стенку трубки. Вот тогда был бы действительно «нагрев стогра­дусным паром» жидкости в стакане. И если бы в этих условиях жидкость - соленая вода - нагрелась до 110 °С, то второму началу тут же пришел бы конец к радости всех изобретателей вечного двигателя второго рода. Но, увы, этого не произойдет; при таком устройстве прибора лю­бая жидкость, в том числе и соленая вода, никогда не нагреется выше температуры пара - 100 °С. Любой же­лающий может легко это проверить. Выходит, что тот «химик-скептик», которого Шубников обманом затащил в лабораторию, был абсолютно прав, в своем возмущении: «нагреть» (в точном смысле этого слова) «стоградусным паром» рассол до 110 °С действительно нельзя.

Теперь мы можем вернуться к «опыту Крапивина» и рассмотреть его точно в том виде, как он описан в за - метке. Здесь происходит не просто нагрев, а смешение во­дяного пара с соленой водой. В этом, как уже, наверное, догадывается читатель, вся «соль» вопроса и содержится. Пузырьки пара, как совершенно правильно в дальнейшем объяснит А. В. Шубников, конденсируются в растворе соли, все время разбавляя его. При этом лежащая на дне сосуда соль постепенно переходит в раствор, поддерживая его в состоянии, близком к насыщению. Эти два процесса рас­творения - пузырьков пара в рассоле и соли в нем - и приводят к нагреванию рассола до температуры, суще­ственно более высокой, чем 100 °С.

Тепловой эффект, возникающий при взаимном раство­рении газов, жидкостей и твердых тел, хорошо известен. Он может сопровождаться, зависимости от знака теплоты растворения, как охлаждением (например, при смешении льда и соли), так и нагреванием (например, при смешении этилового спирта и воды).

Разогрев рассола в «опыте Крапивина» до температуры выше 100 °С не имеет никакого отношения к «передаче теплоты наоборот» - от более холодного тела к теплому и, следовательно, к нарушению второго начала. Здесь теплота вообще не передается.

Все дело в теплоте растворения, дающей добавочный эффект разогрева, который определяется двумя составля­ющими. Первая из них и основная - это теплота раство­рения пара в насыщенном растворе соли, приводящая к нагреву образующегося раствора. Вторая - теплота рас­творения твердой соли в рассоле, имеющая противополож­ный знак и ведущая к охлаждению раствора. Но поскольку первая величина намного больше, в итоге и получается зна­чительный разогрев раствора. Как в любом процессе сме­шения, энтропия при этом возрастает.

«Эффект Крапивина», так же как и любая экзотерми­ческая (т. е. проходящая с выделением теплоты) реакция, представляет собой явление, никоим образом не противо­речащее второму закону термодинамики1. Создать на его базе ррт-2 никак нельзя.

Существует еще много явлений, которые в очередной раз вселяют в сердца «энергоинверсионщиков» надежды на «обход» второго закона, но каждый раз научный анализ беспощадно их разбивает.

Интересно сопоставить его с «соляным двигателем», показанным на рис. 1.27, б.

В заключение нельзя не упомянуть еще об одном напра­влении в разработке псевдо-ррш - создании специальных игрушек или моделей, имитирующих вечные двигатели. Их авторы прекрасно понимают, что ррш создать нельзя, но они пользуются всеми возможностями современной тех­ники, вплоть до использования микропроцессоров, чтобы сделать такую модель ррш, в которой секрет ее привода был бы спрятан возможно лучше.

Устройство некоторых из таких игрушек подробно описывается в литературе. Примером может служить модель магнитного ррш-1 с шариком, скатывающимся по желобу и снова притя­гиваемым магнитом, описан­ного в гл.1 (см. рис. 1.18). Все там продумано и спря­тано настолько искусно, что создается полная иллюзия работающего вечного двига­теля . Однако ре­корд в создании действую­щей модели ррш поставил один англичанин, сделавший ее на основе велосипедного колеса (опять велосипедное колесо!).

Каждый год Британская ассоциация содействия раз­витию науки собирает свой съезд. В 1981 г. такой съезд, посвященный 150-летию этой организации, состоялся в го­роде Йорке. На нем по традиции была организована вы­ставка. Несмотря на обилие разнообразных научных экс­понатов, наибольшее внимание привлек действующий веч­ный двигатель, представленный редакцией журнала «New Scientist». Машина, сооруженная на базе велосипедного колеса без камеры и покрышки, заключена в герметически закрытый стеклянный ящик. Колесо крутится с постоянной скоростью - 14 об/мин безостановочно, без всякого шума. Фотография этого двигателя представлена на рис. 5.18.

Всем желающим было предложено отгадать секрет дви­жения колеса. Была установлена и премия: годовая бес­
платная подписка на журнал плюс фирменная рубашка с эмблемой.

За время конгресса (а он длился месяц) редакция по­лучила 119 ответов; ни один из них не был правильным. Самое интересное, что 16 человек сочли двигатель насто­ящим ррт и соответственно объяснили его работу! Ко­гда изобретатель модели говорил им, что его колесо вовсе не вечный двигатель, они отходили очень разочарованные. «Он специально обманывает нас, чтобы скрыть свой се­крет» - сказал один из них.

Нашелся даже один отчаянный студент, который ухи­трился украсть двигатель, покопался в нем и с позором вернул обратно, так и не поняв, в чем дело; двигатель про­должал работать.

Изобретатель этой машины, химик из Ньюкасла Дэвид Джоунс, на вопросы корреспондентов ответил: «Единствен­ное, что отличает мою машину от других вечных двигате­лей, - это то, что в ней спрятан источник энергии. Я использовал всем известные принципы, но так, как до сих пор не приходило в голову ни одному разумному человеку; даже присниться не могло».

На этом интервью закончилось, и от дальнейших объ­яснений изобретатель категорически отказался. Так тайна и осталась нераскрытой.

На этом, самом загадочном из всех ррт и единственном, который работает, мы закончим рассмотрение вечных дви­гателей - «настоящих» и ложных.

В заключение осталось коротко коснуться еще одного, последнего вопроса - в какой связи находятся поиски ррт с настоящей энергетикой и смогут ли они дать что-либо по­лезное для нее, если не сейчас, то хотя бы в перспективе?