И добавим к этому пару слов про инженеров-исследователей
Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер – исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив. d-pi@yandex.ru
Основная проблема современной физики заключается в том, что программы обучения по физике разрабатывают остолопы из Министерств просвещения, высшего образования и науки, школьные и вузовские учебники физики по физике переписывают друг у друга, не понимая смысла написанного, авторы-остолопы, проверяют эти учебники, утверждают и дают "добро" на их использование в процессе обучения остолопы, и затем вдалбливают глупости, написанные в учебниках в головёнки школьников и студентов тоже остолопы - школьные учителя физики, доценты и профессора кафедр физики в вузах. И всё это происходит под неусыпным наблюдением остолопов из РАН.
Одна из проблем обучения состоит в том, что многие из перечисленных выше остолопов, вдалбливающих в несчастные головёнки школьников и студентов цикл и теоремы Карно, даже не знает хотя бы на "тройку" матчасть цикла Карно.
У некоторых выпускников школ и вузов создаются стереотипные представления о том, что чуть ли не все двигатели работают по циклам, очень близким к циклу Карно, а многие убеждены, что в цикле Карно происходят процессы нагревания и охлаждения рабочего тела.
В принципе, это понятно. Полученные в школе "теоретические" знания накладываются на небольшой практический опыт - и эта мешанина и создаёт ошибочные стереотипные представления. Школьники, приступившие к изучению цикла и теорем Карно знают, что при нагревании газов их температура и давление увеличивается, а при охлаждении - соответственно уменьшаются. И когда им школьные учителя начинают рассказывать про цикл Карно, у подавляющего большинства школьников создаётся ошибочное представление, что в цикле Карно рабочее тело (газ внутри цилиндра с поршнем) сначала нагревается, а потом в какой-то момент - охлаждается, то есть в какой-то момент давление газа повышается, а потом - уменьшается, что и приводит к возникновению "движущей силы".
Но на самом деле в цикле Карно никакого нагревания и никакого охлаждения газа НЕ ПРОИСХОДИТ.
Да и сам цикл Карно - НЕВОЗМОЖЕН. Но при этом учителя и преподаватели продолжают убеждать учеников, что КПД цикла Карно - максимально возможный. Ситуация более чем абсурдна. Это кретинизм. Представьте, что учитель показывает Вам два двигателя - один, изготовленный кривыми руками и по чертежам бестолкового физико-теоретика и другой - от какого-то легкового автомобиля.
Учитель говорит - "Вот первый двигатель, сделанный по рисунку физико-теоретика. Этот двигатель никогда не работал и работать не может ... ну, по той простой причине, что он просто не может работать и никто его работать не заставит, как бы ни старался. А вот этот, другой, к примеру - двигатель ВАЗ-21179, разработанный инженерами-двигателистами и изготовленный руками рабочих, который сейчас устанавливают в некоторые модели Lada Vesta, вполне себе работоспособен."
"Но," - продолжает учитель - "КПД, то есть эффективность этого двигателя физико-теоретиков, который никогда не работал и работать никогда не будет, всё же выше, чем КПД двигателя ВАЗ-21179. И это несмотря на то, что Вы можете сесть в Lada Vesta и проехать на ней из Санкт-Петербурга в Москву, периодически заливая бензин в топливный бак, чего ну никак невозможно сделать с двигателем физико-теоретиков."
Почему КПД двигателя. который не может работать, выше, чем КПД работающего, для меня остаётся одной из самых больших загадок физики (науке о реальном мире, который нас окружает) загадкой на протяжении последних 40 лет - раньше, в школе я как-то об этом не задумывался. И никто из физико-теоретиков, включая профессоров вузов и простых школьных учителей физики так и не смог обстоятельно объяснить мне этот парадокс.
---
Давайте внимательно изучим материальную часть.
Итак, в своем трактате «Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance, par S. Carnot, ancient élève de l’École Politechnique», "древний ученик Политехнической Школы", одного из ведущих вузов Франции по имени Сади Карно так описал свои предположения о цикле работы двигателя (дореволюционный перевод В.Р. Бурсиана и Ю.А. Круткова):
«Cette notion préliminaire étant posée, imaginons un fluide élastique, de l'air atmosphérique, par exemple, renfermé dans un vaisseau cylindrique abcd, muni d'un diaphragme mobile ou piston cd; soient en outre les deux corps A, B, entretenus chacun à une température constante, celle de A étant plus élevée que celle de B; figurons-nous maintenant la suite des opérations qui vont être décrites:
…Вообразим упругую жидкость, например, атмосферный воздух, заключенный в цилиндрический сосуд abcd (рис. 1), закрытый подвижной диафрагмой или поршнем cd. Кроме того, предположим два тела A и B, поддерживаемые оба при постоянной температуре, причем A - при более высокой, чем B, затем вообразим следующий ряд операций.
Обратим внимание на перевод. «Un fluide élastique» – это что же, следует понимать, как «упругая жидкость»? Перевод довольно безграмотный – с точки зрения физики. Дело в том, что слово «un fluide», переводится как есть «нечто текучее», как «вещество, которое может перетекать» и означает не только «жидкость», но и «газ». Неужели Сади Карно считал атмосферный воздух упругой жидкостью (…вообразим упругую жидкость, например, атмосферный воздух)? Нет. Настолько тупым Сади Карно вряд ли был. Чего не скажешь о современных профессорах. В частности, о профессоре А.И. Черноуцане, который одно время был главным редактором "научно-просветительского" журнала Квант для школьников. Однажды профессор А.И. Черноуцан отметился потрясающей статьёй "О ледниках, скороварках и теореме Карно" //Квант. — 1991. — № 3. — С. 39,42-44, в которой расписал, как замечательно будет, если в качестве рабочего тела в "тепловом двигателе, работающим по циклу Карно", использовать лёд и воду.
Вот как представлял себе процесс сам Сади Карно. Я переложил его описание на pV-диаграмму, на которой указал точки, соответствующие тому или иному пункту описания цикла. Если в пункте описан некий процесс, то начало этого процесса обозначено, например, для пункта 2 – точкой (2), а конец – точкой (2’), для пункта 3 – точкой (3), а конец – точкой (3’) и т.д.
«1° Contact du corps A avec l'air renfermé dans la capacité abcd, ou avec la paroi de cette capacité, paroi que nous supposerons transmettre facilement le calorique. L'air se trouve par ce contact à la température même du corps A; cd est la position actuelle du piston.
1 Тело A приводится в соприкосновение с воздухом, заключенным в сосуде abcd, или со стенкой сосуда, которая, мы предполагаем, легко пропускает теплород. Благодаря этому соприкосновению, воздух находится при температуре тела A; cd - положение поршня в данный момент.*
2° Le piston s'élève graduellement et vient prendre la position ef. Le contact a toujours lieu entre le corps A et l'air, qui se trouve ainsi maintenu à une température constante pendant la raréfaction. Le corps A fournit le calorique nécessaire pour maintenir la constance de température.
2 Поршень непрерывно подымается и принимает положение ef. Все время имеет место контакт между телом A и воздухом, который, таким, образом, поддерживается при постоянной температуре во все время разрежения. Тело A дает теплород, необходимый для поддержания постоянной температуры.
3 °Le corps A est éloigné, et l'air ne se trouve plus en contact avec aucun corps capable de lui fournir do calorique; le piston continue cependant à se mouvoir, et passe de la position ef la position gh. L'air se raréfie sans recevoir de calorique, et sa température s'abaisse. Imaginons qu'elle s'abaisse ainsi jusqu'à devenir égale à celle du corps B : à ce moment le piston s'arrête et occupe la position gh
3 Тело A удалено, и воздух больше не находится в соприкосновении с телом, способным его снабжать теплородом; поршень же продолжает свое движение и переходит из положения ef в положение gh. Воздух разрежается, не получая теплорода, и его температура падает. Предположим, что она падает до тех пор, пока не достигнет температуры тела B: в этот момент поршень останавливается и занимает положение gh.
4° L'air est mis en contact avec le corps B; il est comprimé par le retour du piston, que l'on ramène de la position gh à la position cd, Cet air reste cependant à une température constante/à cause de son contact avec le corps B, auquel il cède son calorique.
4 Воздух приведен в соприкосновение с телом B; он сжимается движением поршня, который переходит из положения gh в положение cd. Но воздух остается при постоянной температуре благодаря контакту с телом B, которому он отдает свой теплород.
5° Le corps B est écarté, et l'on continue la compression de l'air, qui, se trouvant alors isolé, s'élève de température. La compression est continuée jusqu'à ce que l'air ait acquis la température du corps A. Le piston passe pendant ce temps de la position cd à la position ik.
5 Тело B удалено, продолжается сжатие воздуха; воздух, будучи изолирован, повышает свою температуру. Сжатие продолжается до тех пор, пока воздух не достигнет температуры тела A. Поршень при этом переходит из положения cd в положение ik.
6° L'air est remis en contact avec le corps A; le piston retourne de la position ik à la position ef; la température demeure invariable.
6 Воздух приведен в соприкосновение с телом A; поршень возвращается из положения ik в положение ef; температура остается неизменной.
7° La période décrite sous le n°3 se renouvelle, puis successivement les périodes 4, 5, 6, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5, et ainsi de suite.
7 Период, описанный в п. 3, повторяется, затем следует 4, 5, 6, 3, 4, 5, 6, 3, 4, 5 и т. д.»
На основании этого "виртуального" цикла, который невозможно реализовать ни в каком реальном двигателе, остолопами-теоретиками и выстроена пости вся современная теоретическая термодинамика.
Ну, разве это не кретинизм?
Почему цикл Карно невозможно реализовать на практике? По той простой причине, что никакие изотермические процессы в реальности невозможны.
На практике с одним и тем же количеством газа можно провести адиабатный (или очень близкий к адиабатному политропный) процесс - сжимая и разряжая газ, передвигая поршень в цилиндре, постаравшись при этом максимально уменьшить теплопередачу. Можно провести изохорный процесс, нагревая или охлаждая газ внутри некоего закупоренного сосуда. Можно провести изобарный процесс, опять же - в цилиндре с движущимся поршнем, нагревая или охлаждая газ внутри цилиндра.
Но вот любые попытки осуществить изотермический процесс обречены на провал.
Остолопы-теоретики не понимают, что закон Бойля-Мариотта - это не об изотермическом процессе. Это закон о соотношении давления и занимаемого одним и тем же количеством газа объёма, когда все процессы, приводящие к изменению объёма, занимаемого газом и все процессы по теплообмену уже завершились.
В реальности возможно реализовать лишь псевдоизотермический процесс - например, перемещать на небольшие расстояния поршень и ждать, когда уравновесится процесс теплообмена.
Но давайте рассмотрим доказательства теорем Карно даже с диким предположением о том, что реализовать изотермические процессы в цикле Карно вполне возможно.
---
Остолопами-теоретиками в "умных книжках" написано не так уж и много "доказательств" теорем Карно. Многие авторы "умных книжек" вообще пропускают эти "доказательства", так как считают, что "всё уже украдено до нас", "всё уже доказано до нас" и нет нужды останавливаться на этих "совершенно очевидных каждому смертному моментах". Но это не так.
На самом деле все эти "доказательства", представленные сотнями профессоров, академиков и даже нобелевскими лауреатами по физике - полный бред, сродни доказательству того, что 2 х 2 = 5:
Очевидно, что в "виртуальном" цикле Карно есть определенное равновесное состояние - это состояние в точке (3'), она же точка (4) - см. рис. 2. Очевидно, что в этом состоянии давление газа внутри цилиндра с поршнем должно быть равно атмосферному давлению, о котором все остолопы-теоретики почему-то забывают в своих доказательствах:
Что происходит дальше? А дальше, в соответствии с задумкой Карно, газ (рабочее тело) внутри поршня следует сжимать, надавливая на поршень некоей внешней силой:
- сначала - изотермически: 4 Воздух приведен в соприкосновение с телом B; он сжимается движением поршня, который переходит из положения gh в положение cd. Но воздух остается при постоянной температуре благодаря контакту с телом B, которому он отдает свой теплород.
а затем - адиабатно: 5 Тело B удалено, продолжается сжатие воздуха; воздух, будучи изолирован, повышает свою температуру. Сжатие продолжается до тех пор, пока воздух не достигнет температуры тела A. Поршень при этом переходит из положения cd в положение ik.
Так вот, помимо того, что остолопы-теоретики, раз за разом переписывающие друг у друга "доказательства" теорем Карно, не учитывают наличие атмосферы и атмосферного давления, они также не учитывают и затраты энергии на создание внешней силы, толкающей поршень. Чтобы понять, о чём именно я говорю, рекомендую лишний раз перечитать предыдущую статью "Глупости школьной физики. Теоремы Карно. Часть 2 - некоторые технические разъяснения."
Вот как это выглядит на диаграмме:
Наиболее продвинутые мои читатели могут сами добавить в известные им "доказательства" теорем Карно атмосферное давление и затраты энергии на "изотермическое" и адиабатное сжатие газа внутри цилиндра. Интересно, что у них получится?
Свои объяснения и расчёты я выложу попозже.
Что получится с расчётами у моего постоянного оппонента Юлии, которая начала рассказывать о "компенсации адиабат"?
Может ли она представить своё доказательство "теорем Карно", учитывая давление атмосферы и энергию, затраченную на сжатие газа, т.е. на создание некоего запаса потенциальной энергии?
Обратите внимание, что для большей наглядности я "положил" идеальный цилиндр Карно набок. Кстати, мне было бы интересно узнать мнение Юлии (и других моих оппонентов, хотя это немного шутейный вопрос) почему Сади Карно нарисовал свой идеальный цилиндр с поршнем вертикально, как они обычно расположены в современных ДВС - в автомобильных и судовых? Ведь для наглядности и соответствия pV-диаграмме цилиндр стоило б положить набок, да и у паровозов, начиная с самых первых паровые машины расположены скорее горизонтально, чем вертикально:
Ну и в заключение я добавлю - граждане, не уподобляйтесь ослам навроде Святослава Сергеева, хотя бы немного подумайте своей головой, прежде чем писать какую-то глупость или ставить плюсики комментариям таких тупых ослов, как Святослав, который написал:
Я ответил так: Ну, вообще-то, имея под рукой интернет, можно было бы просто набрать в Яндексе или в Google "инженер-исследователь" и посмотреть результаты.
Интересно, у Святослава Сергеева хватит мозгов сравнить количество откликов поисковых систем на запросы "инженер-исследователь" и "маляр-гинеколог" ?
После чего я дал маляру-гинекологу Святославу ссылку про профессию инженера-исследователя: https://delai-vibor.com/inzhener-issledovatel.html
Но маляр-гинеколог Святослав не успокоился: "Зря ты распинаешься. Как приведёшь ссылочку хотя бы на один вузовский сайт, где это "специальность" указана в перечне подготовки специалистов, так сразу и обсудим."
Я не люблю, когда мне тычут незнакомые люди, тем более - тупые ослы, поэтому я забанил маляра-гинеколога Святослава Сергеева на моём канале. Не люблю дебилов, которым надо объяснять (при наличии у них Интернета), что инженер-исследователь - это штучный товар, который невозможно изготовлять в вузах массово.
Добиться успехов в данной профессии помогут знания: в области прикладной математики и естественных наук; методов математической статистики, анализа, математического моделирования; понимание алгоритмов и методов исследований.
Данная профессия предъявляет определенные требования к качествам человека, который желает связать свою жизнь с исследовательской деятельностью. Таким образом, можно выделить следующие профессионально-значимые личностные качества:
- Логический и теоретический тип мышления.
- Любознательность.
- Скрупулёзность.
- Усидчивость и терпеливость.
- Аналитические способности.
- Целеустремленность.
- Ответственность.
- Технические способности.
- Умение концентрироваться.
- Хорошая память.
- Организованность.
- Четкость и собранность.
Могу похвалиться, что все эти профессионально значимые личностные качества у меня присутствуют. А как с этим у Юлии? Не знаю также, как обстоят дела с этими качествами у маляров-гинекологов наподобие Святослава Сергеева... Знаю лишь одно - общение с подобными малярами-гинекологами мне претит, поэтому если Вы обнаружили на моём канале свой комментарий удалённым, а себя - забаненным, то можете быть уверены, что я причислил Вас к славному обществу таких вот "маляров-гинекологов" и Вам лучше всего общаться с кем-то подходящим Вам по уровню интеллекта.
А еще мне понравилось, как на том же самом сайте перечисляют "отрицательные стороны" в работе инженеров-исследователей:
Высокий уровень ответственности;
Внимательность к мелочам;
Длительная и кропотливая работа;
Нет возможности ошибиться;
Вероятность работы сверх установленного времени.
Не знаю, как другим, а меня не пугает ни "высокий уровень ответственности", ни "длительная и кропотливая работа сверх установленного времени", потому что любой нормальный инженер-исследователь выполняет работу не из-под палки а с желанием - иначе невозможно быть настоящим инженером-исследователем.
Насчёт "нет возможности ошибиться" - это явный перебор. Никакой человек, даже ВВП, не застрахован от ошибок. Надо только уметь признавать свои ошибки и исправлять их.
А вот "внимательность к мелочам" - этого-то как раз и не достаёт сотням и тысячам физико-теоретиков. Иначе бы они уже давным-давно разобрались и с циклом Карно и с теоремами Карно. Я же, проявив внимательность к мелочам. обращаю их внимание на отсутствие учёта в доказательствах "теорем Карно" как наличия атмосферы, т.е. атмосферного давления, так и затрат энергии на сжатие газа.
Продолжение следует, не расслабляйтесь.