Двойные стандарты восприятия реальности.
Самовар Шаубергера, двигатель Клема, турбина Мазенауэра, несколько модификаций турбин Теслы...
Все эти устройства, судя по той информации которая дошла до нашего времени, работали без использования топлива. К бестопливным двигателям также относятся и более привычные.
Двигатель Стирлинга с солнечным концентратором, электродвигатель запитанный от солнечной батареи, гидротурбина, ветряк...
На планете Земля есть только одна энергия - солнечная. Этот вопрос я разбирал в одной из статей.
И так. Все вышеперечисленные двигатели это примеры бестопливной технологии. Т.е. технологии получать энергию Солнца без использования топлива. Любое топливо это всего лишь аккумулятор солнечной энергии.
На Земле существует только два варианта получить энергию Солнца .
- Либо изъять ее из естественных природных аккумуляторов солнечной энергии: дрова, нефть, газ и т.д. Это будут двигатели с использованием топлива.
- Либо тем или иным способом подключится к потоку Солнце-Космос. Соответственно это будут бестопливные двигатели.
А теперь исключительно мое мнение/наблюдение.
Может быть вы тоже сталкивались с подобным.
Почему то, когда пытаешься рассказывать, например, за рюмочкой чая, про Самовар или турбину Теслы, слушатели начинают крутить пальцем у виска. Слова о бестопливной технологии просто пролетают мимо ушей.
С другой стороны, когда речь заходит о ветрогенерации или солнечных панелях, то ЭТИ ПРИМЕРЫ бестопливной технологии вызывают неподдельный интерес.
Хочу заметить, с глупыми людьми я чай не пью. Институты они заканчивали, но не будем кривить душой. Принцип работы солнечной батареи мало кто знает/помнит. Что конкретно с чем взаимодействует, откуда берется заряд и т.д...
Я восхищаюсь как изящно людям промыли мозги.
Сидит образованный человек. Он прекрасно знает, что бестопливные технологии ЭТО НОРМА. Предлагаешь ему для рассмотрения два примера реализации этой технологии. Самовар как электрогенератор и солнечная панель. Доскональный принцип действия ни того ни другого устройства человек не знает и он это ПРИЗНАЕТ. По большому счету, для него это два черных ящика. Одинаково черных и непонятных. НО...
Он абсолютно искренне убежден/верит, что в одном ящике (Самовар) лежит сказка для малограмотных идиотов , в другом (солнечная панель) вожделенное будущее человечества.
Я не жалуюсь. Статья посвящена другой теме, просто ... странно как то.
Парадоксальная необъяснимость.
Почему никто не может понять как работает Самовар?!
Это очень важный и очень правильный вопрос.
Наши мозги это мощный компьютер, "заточенный" на анализ информации, на поиск аналогий и подобий. Мы можем делать выводы на основе предположений. Т.е. давать ответ на основе информации которой по факту нет. Мы можем увидеть бабочку в чернильной кляксе.
Я про то, что Самовар видели, спасибо интернету, огромное количество людей с очень хорошей подготовкой, но их мозги ни за что не "зацепились". Во-об-ще ни за что.
Самовар это как свежевыкрашенная белая стена!
Вы же понимаете, что такого не бы-ва-ет. А раз так сложилось, то ответа всего два:
- Самовар это изначально фейк, арт объект, принципиально не рабочий муляж или...
- Людям, особенно специалистам, хорошенько промыли мозги. Хотя нет. специалистами же не рождаются. Перефразирую.
Людям, которые станут специалистами, когда то навязали определенный стереотип мышления, который не подразумевает работоспособность таких машин как Самовар.
Я прям сквозь монитор слышу возражения.
Да чтобы мне что то навязали?! Я же умный!!!
Я на этой версии не настаиваю. В любом случае, все что я скажу дальше, вы можете проверить самостоятельно.
С какой стороны подступиться к Самовару?
Я считаю, что Самовар это тепловая/паровая машина, работающая при сверх низких температурах.
Сверх низких - это оценочное суждение. Мы привыкли, что для интенсивного парообразования, которое можно использовать, нужно 100℃ + энергия на фазовый переход, чтобы был пар+на давление пара. Однако, никто не отрицает что вода испаряется и при комнатной температуре. Мы всего лишь ПРИВЫКЛИ считать, что +25℃ это слишком мало для постройки паровой машины.
Подобное утверждение я встречал давным давно в интернете. Правда, автор так и не смог развить свою теорию. Проблемка в том, что недостаточно иметь предположение/подозрение/ощущение, нужна надежная ниточка за которую можно потянуть.
Как ни странно, не обязательно знать принцип действия Самовара чтобы нащупать эту ниточку. Выстрел конечно будет не в десятку, но не дальше восьмерки.
Согласитесь, когда не знаешь за что зацепиться это очень не плохо.
Что мы знаем?
- В Самовар заливается вода. Вода это не топливо. Иначе была бы емкость для ее хранения и система дозации, что то вроде бензобака и карбюратора в автомобиле. Следовательно, вода это рабочее тело. Т.е. не она дает энергию (не из нее извлекается), а с ее помощью энергия преобразуется. Мы даже знаем чья.
- Простота изготовления деталей, отсутствие катушек индуктивности, антенн, линз, светящихся кристаллов и т.д. намекает, что самовар использует энергию которую мы привыкли называть тепловой.
- Судя по заявлениям Виктора Шаубергера и по не маленькому генератору сбоку, Самовар явно эффективен. Для ЭФФЕКТИВНОГО преобразования тепловой энергии, рабочее тело должно изменять свое агрегатное состояние. Под "должно" подразумевается не " скорее всего" или "велика вероятность", а "по другому не бывает".
- Значит, рабочее тело бегает внутри корпуса Самовара по кругу, постоянно меняя свое агрегатное состояние. Плюс к этому, наличие турбины говорит о непрерывности процесса, следовательно о высокой частоте смены агрегатных состояний.
- Чем выше частота смены агрегатных состояний тем больше энергии в единицу времени преобразуется и передается на вал. Каково условие максимальной/предельной частоты смены агрегатных состояний? Максимальная частота будет достигнута тогда когда она перейдет на уровень молекул. Т.е. смена агрегатных состояний будет происходить в обе стороны одновременно на молекулярном уровне.
- Вопрос. Существует ли конкретное физическое явление при котором наблюдается постоянная и двунаправленная смена агрегатных состояний молекул воды? Да. Это явление называется динамическим равновесием между водой и ее насыщенным паром. (Просто замечу, что динамическое равновесие наступает при любой температуре. В том числе и при комнатной.)
- Теперь мы знаем какой конкретно процесс происходит внутри Самовара. Является ли динамическое равновесие "главным секретом" или только его "обеспечивает" неважно. Важно то, что появилась дополнительная информация. Это ОЧЕНЬ важно. Теперь мозг должен начать "цепляться" за аналогии и найти хоть какую то связь с железом.
- Смотрим на Самовар, прислушиваемся к своим ощущениям и-и-и... Нет. Не цепляет. Каким местом связано динамическое равновесие с устройством не понятно. Почему?
Потому что мы до конца не понимаем что такое динамическое равновесие.
Я бы даже сказал так.
Испарение и конденсация воды это самые распространенные, самые масштабные и самые энергоемкие процессы происходящие на планете. Все таки, 70% поверхности занимает океан. Это самые наблюдаемые и самые используемые человеком природные явления. Единственное, что может сравниться своим масштабом с этими самыми-самыми явлениями это наше непонимание (не представление) как они происходят.
По идее, про испарение и конденсацию должен рассказывать такой раздел физики как термодинамика... Туда мы и отправимся.
Двойные стандарты термодинамики.
Для начала давайте определимся с терминологией. Классические термины мне не нравятся, потому что большинству смертных они не о чем не говорят и никаких полезных картинок в голове не вызывают.
Классическое определение термодинамической системы
Термодинами́ческая систе́ма - это... (жми на ссылку)
Переведем на человеческий
И так. У нас есть некоторый объем, заполненный огромным количеством молекул. Сами молекулы это шарики, межмолекулярные связи это пружинки. Все вместе, шарики и пружинки, назвали термодинамической системой.
Это всего лишь название. Могли дать название "система шариков и пружинок" и ничего бы не изменилось. На мой взгляд, было бы даже лучше. В голове сразу возникает правильная картинка - модель строения вещества.
"Система шариков и пружинок" состоит из такого большого числа одинаковых деталек, что её состояние можно охарактеризовать/описать через макроскопические параметры. Т.е. параметры которые характеризуют все шарики и пружинки сразу. Это плотность, давление, концентрация, температура и т.д.
Давайте уточним, что такое макроскопические параметры?
Допустим, бежит стадо баранов. Скорость у всех разная. Один другого постоянно обгоняет. Скорости могут различаться более чем в 2 раза, но это происходит внутри стада. Снаружи стадо бежит единой кучкой.
Допустим, за один час единая кучка переместилась на 1 километр. Т.е. "скорость стада" = 1 км/час. При этом некоторые бараны накрутили внутри стада километров по 10. Получается их индивидуальная скорость =10 км/час.
"Скорость стада" - это макропараметр, который характеризует/относится/описывает все стадо целиком, всех баранов сразу. Его нельзя/бессмысленно применять к отдельному барану.
Очень важная тонкость о которой все забывают!
Описание состояния "системы шариков и пружинок" через макро параметры не является рекомендацией, правилом или законом, необходимым для исполнения.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАКРО ПАРАМЕТРОВ, ВСЕГО ЛИШЬ, РАЗ-РЕ-ШЕ-НО!
Конечно же, нельзя не отметить, что подход через макро... очень удобен. Описывать состояние системы через индивидуальные параметры, т.е. использовать характеристики каждой отдельной пружинки и каждого отдельного шарика, которых миллионы миллионов - это можно сдохнуть.
Повторяю. Нет правильного или неправильного способа описания "системы шариков и пружинок". Есть только личный выбор.
Для описания/анализа "системы шариков и пружинок" я буду использовать индивидуальные параметры. Массу, скорость и кинетическую энергию для шариков. Упругость, рабочий ход и потенциальную энергию для пружинок.
Я буду это делать потому что:
- Официальная, базовая модель вещества - механическая. Мой подход идеально с ней согласуется.
- Только базовая, механическая модель позволяет всецело и полно описать и понять, что происходит внутри системы. Иначе модель не была бы базовой.
- Господа ученые хоть и любят жонглировать термодинамическими формулами, но..
Как только возникает "щекотливая" ситуация, как только возникает необходимость описать физическое явление, сложность которого макропараметрам не позубам, эти же ученые, не моргнув глазом переключаются на использование базовой механической модели. А поступают они так, потому что пункт 2.
Другими словами, использование индивидуальных параметров для описания любого состояния "системы шариков и пружинок" это тоже классический подход.
Даже не так. ЭТО ФУНДАМЕНТ КЛАССИКИ.
Почему нет единого подхода?
Дело в том, что термодинамику специально разработали для удобства/быстроты конкретных вычислений. Мы хотим знать/уметь предсказать/вычислить "сколько будет в граммах, градусах, паскалях и т.д". Поэтому любое природное явление (состояние "системы шариков и пружинок") всегда стараются описать через макро параметры. Полученные, конкретны данные/цифры удобно использовать. Но..
За удобства нужно платить. Расплатой за скорость и конкретные цифры является то, что через макро параметры можно описать только самое простое поведение системы. Т.е. состояние/я когда детальки ведут себя однотипно.
Можно сказать так. Если молекулы ведут себя как безликая серая масса, то макропараметры рулят. Если же в серой массе появляются яркие индивидуальности, которые влияют на поведение всей системы целиком, то понять что происходит через макропараметры нельзя. Они просто не предназначены для описания поведения отдельных молекул.
Тогда объяснение откатывается к базовой модели. С её помощью, чаще всего, вычисления сделать нельзя (слишком неудобно и долго), но можно сделать главное - понять что происходит. Тогда, обретя понимание, можно подкорректировать методику быстрых вычислений чтобы её ответы соответствовали действительности.
"Двойные стандарты" это не заговор. Это... результат нашей...ну..как бы...
Короче. Человечеству предстоит еще очень долгий путь развития вообще и физики в частности.
Когда мы сможем придумать и реализовать удобный, ЕДИНЫЙ И САМОДОСТАТОЧНЫЙ инструмент описания и вычисления, тогда "двойные стандарты" исчезнут.
Самое важное.
Проблема не в том что существуют два подхода к описанию/пониманию "системы шариков и пружинок", а в том, что подавляющее большинство УЖЕ считают методику макропараметров единственной и самодостаточной. Смотрят на мир только сквозь нее и половины не видят.
А такой взгляд на жизнь прививается где? Правильно, в школе.
Динамическое равновесие и ... косяки.
Не то чтобы эта тема была сложной для понимания, но... Перерыв интернет и полистав учебники, я обнаружил, что абсолютно любой объясняльщик этой темы изо всех сил старается одновременно и крестик надеть и трусы снять. Т.е. по ходу рассказа постоянно прыгает между двумя подходами.
При этом, базовая модель упрощается до шариков, пружинки лихо выкидываются. Из-за этого объяснения через базу становятся черте чем, а макропараметры картинку не дают, так как не предназначены для этого.
В результате совершенно непонятно как же окружающая действительность выглядит. Или. Как ее нужно представлять чтобы разобраться что и как происходит?
Определение из учебника
Динамическое равновесие между паром и жидкостью наступает в том случае, когда количество покидающих жидкость молекул равно количеству возвращающихся в жидкость молекул.
Супер! "Бегун - это человек который бежит."
Вот одна из сотен картинок, которую вы можете найти в интернете и которая якобы "поясняет" процесс.
Семь стрелочек вверх. Семь стрелочек вниз. Сколько вылетело, столько и прилетело. Это понятно. Это, блин, текстом написано!
НО... раз уж объяснение "откатилось" к базовой механической модели, (предлагается рассмотреть поведение отдельных молекул, только тех которые туда сюда через границу), то хотелось бы понять, как конкретно происходит этот процесс? Как происходит обмен, исходя из механики модели? Что делают шарики? Что делают пружинки (которые тут вообще не учитываются)? На что тратится энергия? В результате каких конкретно взаимодействий между деталями модели одна из них "вылетела" вверх, а другая "упала" вниз?
Конечно, кто то скажет: Какая разница? Это не существенная мелочь.
Нет не мелочь! Вытащите голову из ...окна Овертона!
Физика основана на логике, а в логике мелочей не бывает. Если для объяснения процесса необходимо (по другому не получается) привлечь базовую механическую модель, то, так же необходимо (таковы законы логики), объяснить через механику этой модели, а зачем вы вообще о ней вспоминали.
Если же механическая модель для объяснения не используется, то получается что она (модель) не нужна. Зачем предлагать картинку которая ничего не объясняет? Зачем людям забивать голову ненужной/лишней информацией? Чтобы они думали, что что-то поняли, а на самом деле нет?
Почему мелочи (которые совсем не мелочи) важны?
Например.
Я спрашиваю: Как работает двигатель автомобиля?
А мне отвечают: Он извлекает энергию из топлива. Т.е. об устройстве двигателя и о принципах взаимодействия деталей внутри мне не говорят. Еще скажут, сколько топлива на один километр расходуется, какой крутящий момент и сколько лошадиных сил. Еще дадут формулы, связывающие расход, крутящий момент, обороты и лошадиные силы.
Могу ли я, обладая этими знаниями починить, двигатель? Улучшить? Сделать его более экономичным? Могу ли я его изменить?
Нет! После таких объяснений двигатель остался для меня черным ящиком.
Я могу его использовать, но только так как мне предложили. Понять, как конкретно он работает и внести изменения я не смогу.
Теперь неудобные вопросы и непонятности.
- Обычно, по крайней мере, так мне рассказывали в школе,
переход молекул в то или иное агрегатное состояние связано с хаотичностью их колебаний. Грубо говоря возникает ситуация когда две молекулы одновременно ударяют третью, сообщая ей избыток кинетической энергии. Если жертву ударили сзади, по ходу движения, ее скорость и кинетическая энергия увеличивается. Если в лоб уменьшается.
Т.е. процесс термодинамического равновесия можно описать так.
Испарение. Вредные соседки вытолкнули жертву в паровую фазу, отдав ей свою кинетическую энергию.
Конденсация. Вредные газовые соседки ударили жертву в лоб, погасили ее скорость, забрали кинетическую энергию у молекулы и... жертва
падает/возвращаться в жидкость.
Получается энергия из жидкости вылетает а обратно не возвращается! Это не равновесие. Это гигантский перекос! - На что тратится энергия испарения? В модели из учебника происходит только перераспределение энергий как в бильярде. Никаких дополнительных энергоемких процессов не происходит, точнее не описывается. Я согласен что энергия испарения на что то тратится. Я просто хочу знать и представлять картинку, как это конкретно происходит. Вдруг придумаю как использовать?
- Где энергия испарения хранится? Она же возвращается при конденсации без потерь , значит где то хранится. Где? Энергия переносится материальным носителем. Значит храниться может только в какой то части механизма. В какой? В виде чего?
- Чем отличается молекула жидкости от молекулы пара? Скоростью? Это что, врезалась в стену, потеряла скорость и стекла вниз? Значит не скоростью? Тогда чем?
- Чем отличаются молекулы в жидкой и паровой фазах? Сами молекулы/шарики меняют при этом массу или размер? Нет не меняют. Тогда что меняется?
- Когда происходит непонятное изменение молекулы? До вылета из жидкости в газ или после? Если до, то вредные соседки вроде как не нужны. Молекула уже стала газово-скоростной. Если же в газ вылетает молекула жидкости, а только потом превращается в газовую, то почему газовые молекулы ждут превращения? Могли бы не ждать, а пинком отправить обратно!
- Это не все вопросы которые я могу задать. Это только те вопросы ответы на которые нам нужны для понимания Самовара.
Выводы
- Исходя из количества непонятных моментов, процесс термодинамического равновесия так и остался для нас черным ящиком. Мы не понимаем что и как происходит.
- Это значит, что та модель, которая предлагается в учебнике нам в помощь, для визуализации и осознания, не помогает. Наоборот, вызывает еще больше вопросов, потому что не стыкуется с логикой/реальностью.
- Следовательно, в сложившийся ситуации (Самовар как белая стена) нет ничего удивительного. Я о том, что термодинамическое равновесие в Самоваре есть, а понимания или намеков каким местом оно с ним связано, нет.
- Нужно срочно что то делать. В противном случае ситуация с мертвой точки не сдвинется. Без картинки мозг работать не будет. Я об этом писал. Мы так и будем смотреть на Самовар как бараны на новые ворота.
Начинаем скрипеть мозгами.
Определимся с моделью
Нужно понимать, что модель это не реальное положение дел. Это аналогия, которая позволяет представить реальность настолько подробно насколько это позволяет наш уровень развития и восприятия на данный момент времени.
Мне кажется все очевидно. Нам не нужно принимать каких то сложных концептуальных решений, а потом мучатся в догадках. А вдруг это решение было не верным? Все решения приняты до нас.
Модель механическая. Состоит из шариков и пружинок. Нам нужно не нарушая законы механики описать что происходит. Естественно, основные положения из учебника должны быть включены в модель.
Повторюсь. Ничего выдумывать не надо. Единственное, что нужно - это сделать описание законченным и логичным. Чтобы не было, понимаешь... Молекула взяла и сама куда то полетела... или непойми на что потрачена энергия вдруг от куда то выделилась.
Начнем с начала.
Начнем с того, что представлять шарики и пружинки по отдельности НЕ ВЕРНО. Вещество состоит не из двух, а из ОДНОЙ детальки.
Вещество это большое скопление ОДИНАКОВЫХ ДЕТАЛЕК.
Вы когда нибудь слышали чтобы ученым удалось, скажем так, вытрясти из металлического бруска все пружинки и оставить только шарики? Нет?
Или
Если мы выпустим одну молекулу газа на просторы космического вакуума, то она отправится в путешествие вместе со своим полем или без него? Очевидно поле вокруг молекулы будет присутствовать. Получается что:
Шарик + пружинка = молекула - это одна неразъемная деталь, состоящая из двух элементов.
Как можно представить нашу детальку?
Молекула это шарик, имеющий массу + поле. Шарик это шарик. Поле можно представить как невидимую упругую оболочку вокруг шарика.
Так же, поле можно представить как бесчисленное множество одинаковых прозрачных пружинок которыми ощетинился шарик.
Я еще сильнее упрощу модель и сведу количество пружинок до двух. Остальные пружинки изображать не буду, а обведу зону их действия пунктиром.
Рассмотрим элементы нашей детальки подробнее.
Неотъемлемые параметры шарика.
Я рассмотрю параметры в которых шарик "виноват сам" и которые нельзя отнять.
- Диаметр. Диаметр меняется? Нет. Можно шарик лишить диаметра? Нет.
- Масса. Меняется? Нет. Можно ее отнять у шарика в данном случае? Нет.
- Скорость. Меняется? Да! Можно отнять? Да! Вот оно!!
Мы привыкли считать, что скорость это параметр шарика. Однако, сам по себе менять свою скорость шарик не у-ме-ет. Скорость кто то меняет. Т.е. шарик это пассивный элемент который свои неотъемлемые параметры не меняет.
Скорость не является неотъемлемым параметром шарика!
Почему это важно? Потому что молекулы, как нам говорят, в разных агрегатных состояниях отличаются только своей скоростью. А раз шарик не виноват в своей скорости, то НЕ ОН ВИНОВАТ в тех изменениях которые мы называем сменой агрегатных состояний.
Независимо от агрегатного состояния, шарик остается таким же как был. Как я уже сказал, шарик это пассивный элемент нашей модели.
Параметры пружинки.
С ней все гораздо интереснее. Ее параметры меняются.
Рабочий ход.
Типичное расстояние между молекулами воды в жидкой фазе составляет около 0,1 нанометра. Расстояние между молекулами пара при 25 ℃ примерно 3 нанометра.
Получается, что амплитуда колебаний или рабочий ход пружинки увеличился в 30 раз! Это очень грубо, но нас интересуют не конкретные цифры а их порядок.
Вода это несжимаемая жидкость. Пар, в свою очередь, сжимается очень хорошо. Как это можно представить через пружинную аналогию?
Жесткость и количество витков.
С одной стороны, если ход пружинок увеличился, а сжимать их легче, то можно подумать, что пружинки стали длиннее и мягче. С другой стороны, более мягкие пружинки не могут накопить бОльшее количество энергии, а ее в состоянии пара, наша модель должна уметь содержать больше. Поэтому, предлагаю такую аналогию.
Жесткость каждого витка пружинки осталась прежней, а вот количество витков увеличилось. Тогда и общая сжимаемость системы увеличится, и энергии в ней может содержаться больше.
Если, используя пружинную аналогию, вы можете предложить другое объяснение, напишите в комментариях.
Дискретность настройки пружинок.
Наука знает четыре агрегатных состояния вещества. Твердое, жидкое, газообразное, плазма. Это факт. Как ученые не бились, загнать вещество в какое то еще состояние не получилось. Из этого следует, что существует всего 4-ре настройки пружинок.
Никаких промежуточных состояний в настройке пружинок нет.
Это просто охренеть как важно. Почему? Дальше будет понятно.
Притяжение
Как там описывается испарение в учебнике?
"При испарении с поверхности жидкости вылетают частицы кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию их связи с остальными частицами...
Т.е. в газообразном состоянии шарики только отталкиваются друг от друга пружинками. А вот в состоянии жидкости еще и притягиваются. Только "пересилив" это притяжение молекула может вылететь.
Раз так написано, то молекулярное притяжение тоже нужно учесть в модели.
Перейдем к моделированию
Жидкость.
Мы знаем, что в состоянии жидкости молекулы не только толкают друг друга но и притягиваются друг к другу. Это, кстати, объясняет такое явление как поверхностное натяжение. Как поле реализует притяжение и отталкивание одновременно науке не известно. Изобразим это так.
Поверх зоны/сферы действия пружинок (которые отталкивают) находится зона притяжения. Молекулы сцепляются/притягиваются друг к другу красными зонами, но слипнуться не могут. Они сближаются на расстояние в 0,1 нм пока не встретятся зоны отталкивания. Так как диаметр зон притяжения больше чем отталкивания, шарики взаимодействуют, толкают друг друга, но разлететься все разом в разные стороны не могут.
Пар
В состоянии пара взаимного притяжения нет. Молекулы только отталкиваются. Масштаб сильно искажен. Расстояние между шариками должно быть в 30 раз больше чем на верхнем рисунке.
Пружинки в состоянии газа многовитковые длинноходные. Диаметр зоны отталкивания больше зоны притяжения. Таким образом молекулы не могут сцепиться и имеют возможность разлетаться в разные стороны.
Зона притяжения осталась такой как была и никуда не делась. Если при помощи поршня сблизить молекулы газа настолько, что зоны притяжения опять сцепятся, то вещество перейдет в жидкую фазу.
Испарение.
Рассмотрим процесс испарения исходя из предложенной модели.
- Положение 1. Все как обычно, вредные соседки отвешивают двойной пинок жертве. В учебнике сразу говорится о том , что жертве передалась дополнительная кинетическая энергия и она вылетела.
Извините. Это не так. Шарики не могут непосредственно соприкасаться. Они окружены сферами из пружинок. Передача энергии происходит не через удар. Это НЕ перераспределение импульса как в бильярде.
Энергия жертве передается в потенциальном виде. При ударе/взаимодействии вредные соседки деформируют пружинки жертвы передавая им ... потенциальную энергию. Именно потенциальную, так как взаимодействие происходит через пружинки. - Положение 2. Пружинки жертвы не могут вместить переданное им количество энергии. Поэтому, происходит их превращение из короткоходных в длинноходные. Но...
В момент превращения они находятся в сжатом состоянии. Сжатом до размера короткоходных. Почему? Потому что инерция. Шарики, между которыми "зажата" пружинка имеют массу которую нельзя сдвинуть мгновенно. - Положение 3. Далее, превращенные пружинки начинают разжиматься выбрасывая шарик в паровую фазу. Так как для выброса, пружинки должны преодолеть силу молекулярного притяжения т.е. совершить работу по расцеплению красных зон притяжения , то они тратят на это энергию. Именно эту энергию, затраченную на разрыв, мы называем энергией парообразования.
Раз модель должна быть логичной, то тоже самое молекулярное притяжение должно как то, эту потраченную энергию, вернуть при конденсации. Как?
Конденсация.
Газовая молекула в результате неудачных соударений со своими соседками теряет энергию. Энергоемкие длинноходные пружинки не нужны, соответственно они меняют настройку. Становятся короткоходными. Зона отталкивания схлопывается и ее диаметр становится меньше зоны притяжения.
Вопрос. В каком месте нашей молекуле легче потерять энергию? Взаимодействуя с энергичными молекулами газа или взаимодействуя с флегматичными молекулами жидкости?
Естественно взаимодействуя с молекулами жидкости. Т.е. если молекула пара контактирует с жидкостью, то изменить свое агрегатное состояние шансов у нее больше.
При всех остальных равных условиях. Если паровая фаза имеет большУю площадь контакта с жидкостью конденсация происходит быстрее! Это как с эпицентром кристаллизации при замерзании. Запомним на будущее.
- Положение 1. Произошло превращение. Новоиспеченная молекула жидкости только только коснулась своей зоной притяжения таких же зон. Что при этом произойдет?
- Положение 2. Наша молекула начнет двигаться/притягиваться к основной массе жидкости. Из-за того что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, наша молекула будет не просто увеличивать свою скорость. Из-за постоянного увеличения силы притяжения, будет увеличиваться еще и ускорение.
- Положение 3. Из-за того, что силе притяжения ничего не мешает, когда встретятся зоны отталкивания, шарик разовьет сумасшедшую скорость. Т.е. приобретет очень большую кинетическую энергию. Пружинки уже превратились. Они несжимаемые. Поэтому произойдет очень жесткий дзынь. Кинетическая энергия шарика, полученная в результате разгона силами молекулярного притяжения, после "жесткой встречи" распределится по жидкости. Эту энергию мы называем энергией конденсации.
Круг замкнулся.
Анализ на основе модели.
Честно говоря, модель которую я предложил слегка кривовата. Она не объясняет переход в твердое состояние или в плазму. Я мог бы предложить другую. Однако, моя цель дать удобоваримую картинку для конкретного процесса.
Если вы за истину в последней инстанции, увы, идеальную модель вам никто предложить не сможет. Для этого нужно знать что такое поле. На сегодняшний день этого не знает никто. Поэтому любая модель будет содержать необъясненные моменты и допущения.
Предложенная мной модель достаточна, потому что:
- Она механическая.
- Логично и наглядно объясняет энергию конденсации и испарения.
- Учитывает основные положения из учебника, т.е. признанные наукой факты. Такие как: молекулярное притяжение, два агрегатных состояния (нам достаточно двух), разные расстояния между молекулами жидкости и газа.
- Теперь мы все на одной волне, с мозгами у которых есть возможность работать.
- Мое дальнейшее объяснение будет построено не на волшебном превращении пружинок, а именно на признанных наукой фактах.
Съем энергии
Существует только 4-е агрегатных состояния вещества. Нас интересуют 2-а, жидкость - газ. Я назвал этот факт охренительно важным потому, что молекула начав прыжок (процесс перехода фаз) НЕ МОЖЕТ ОСТАНОВИТЬСЯ НА ПОЛ ПУТИ.
Начав переход, молекула совершает его ОТ НАЧАЛА ДО КОНЦА. В противном случае, у нас могло бы существовать промежуточное агрегатное состояние не до жидкость-не до газ.
Образно говоря, если я сяду на молекулу которая начала прыжок, то она ОБЯЗАНА перенести меня через границу фаз. Если моя пятая точка будет слишком тяжелой и для моего переноса молекула затратит энергии больше чем это требуется на парообразование, она все равно ЗАВЕРШИТ прыжок. И только после этого вернется обратно.
Либо это так, либо утверждение о существовании всего 4-х агрегатных состояний не верно. Выбирайте.
Теперь. В каком месте, чего будем снимать?
Расстояние между молекулами жидкость 0,1 нм. Газа 3 нм. Т.е. когда молекула выпрыгивает из жидкости, расстояние между ней и ближайшей молекулой жидкости, откуда она выпрыгнула, становится 1,5 нм. Было 0,1 стало 1,5.
Чтобы легче было представлять.
Шарик у нас будет размером как футбольный мяч. Весить он будет 20 кг (это очень сильное приуменьшение, если соблюдать масштаб) А 0,1 нм будет равен 1 метру.
Мячик/шарик массой 20 кг выскакивает из жидкой фазы на 14 метров (рабочий ход). Будучи жидкостью он колебался туда сюда на 0,5 м а тут прыгнул на 14 м. Это серьезно.
Снимать будем потенциальную энергию пружинки. Вот такой вот парадокс. Что такое поле мы не знаем, а использовать будем. В какой момент?
Вертикальная линия это поверхность жидкости от которой отталкивается молекула. Почему поверхность вертикальная? Художник так увидел.
- Положение 1. Молекула приняла решение прыгать. Пружинки превратились, но сжаты. Сейчас вся энергия молекулы находится в виде потенциальной энергии сжатой пружинки.
- Положение 2. Пружинки преодолели молекулярное притяжение и начался разгон шарика. Т.е. потенциальная энергия пружинок плавно перетекает в кинетическую энергию шарика.
- Положение 3. Шарик находится, так сказать, в середине своей амплитуды колебаний. Пружинки полностью распрямились. Они отдали всю свою потенциальную энергию. Скорость шарика максимальна. Сейчас вся энергия молекулы прибывает в виде кинетической энергии шарика.
- Положение 4. Шарик продолжает двигаться по инерции дальше и опять начинает сжимать пружинки. Снова начался переток кинетической энергии в потенциальную. И начался еще один неприятный для нас процесс. Деформированные пружинки начинают давить на пружинки других молекул. Началось равномерное распределение энергии в пространстве.
Получается, что снимать энергию надо начиная с положения 1, а в положении 3 заканчивать. Можно ли использовать положение 4? Конечно можно, но это другая история. Там уже нужно ловить распределенную энергию. Другой подход, другое изобретение. Сейчас речь о Самоваре.
Как снимать?
Пока рассмотрим этот вопрос чисто теоретически. Сразу скажу, в теории все проще пареной репы.
Обычно эту картинку приводят для объяснения закона сохранения импульса и реактивного движения. Это все хорошо и правильно, но в чем суть процесса?
Как сила "дремлющая" в взведенной руке (сжатой пружине) двигает лодку?
Очень просто. Сила инерции покоя. Как там Ньютон писал? Дам вольный "перевод".
Любое тело "желает" находиться в покое или двигаться равномерно и прямолинейно. Если появляется внешняя сила которая "нарушает эту идиллию" то со стороны массы тела возникает противодействующая сила (сила инерции) которая стремиться вернуть все как было.
Когда рука начинает разгонять мяч, то последний выходить из состояния покоя не хочет. Со стороны массы мяча начинает действовать сила инерции, которая старается сделать так чтобы мяч оставался неподвижным. Можно сказать, что человек двигает лодку отталкиваясь от мяча который не хочет выходить из состояния покоя.
Лодка тоже двигаться не "хочет". Я не буду пересказывать закон сохранения импульса. Факт в том, что энергия пружины (взведенной руки) исчезнуть не может, по этому она перераспределяется в виде кинетической, между мячом и лодкой.
Вот здесь печалька. Энергия распространяется по пути наименьшего сопротивления. Сила инерции массы мяча (молекулы) сопротивляется меньше чем сила инерции тяжелой лодки (массивный ротор Самовара). БОльшую долю энергии пружины получит тот кто легче.
Однако, в нашем случае есть и положительные моменты.
- Энергия халявная. Нас волнует какое количество мы снимем, а не сколько пролетело мимо.
- То сколько мы снимем зависит от максимальной скорости шарика при выстреле. Масса пули по сравнению с массой человека тоже не о чем. Но если не умеешь стрелять плечо может вывихнуть запросто.
- Молекула не одна. ИХ МИЛЛИОНЫ.
Пример реализации.
С пору нет. Испарение и конденсация это большие энергии. Можно сделать расчеты, но все это не наглядно. Тем более что речь идет о температуре 25℃. Если бы мы говорили о испарении при температуре 100℃, то это еще как то можно ощутить. Хотя, количество энергии при испарении 1 литра воды при 25 и при 100℃ будет одинаковым.
Это как в задаче: Что тяжелее килограмм свинца или килограмм пуха?
Q=L*m
Q - энергия парообразования и конденсации, [Дж]
L - удельная теплота парообразования и конденсации, [Дж/кг]
m - масса вещества, [кг]
Как видите, в формуле температура отсутствует. Она не важна.
Есть еще одна причина по которой испарение и конденсация при температуре 25℃ мало впечатляют. Для нас, человеков, эта температура не опасна.
Сунул палец в кипяток и обварился. Больно. Мы делаем вывод в кипятке много энергии. А воду 25℃ пить можно. Она прохладная. Делаем вывод - в ней нет энергии.
Вот если бы было такое природное явление которое показывает что и вода 25℃ тоже кое что может ...
О чем это я? Есть такое явление! Имплозия называется.
Имплозия - это процесс, при котором объекты разрушаются, сжимая сами себя. В книге про Шаубергера имплозию склоняют и в хвост и в гриву, а примеров не приводят. Между тем это не абстракция.
Есть очень хороший пример...Процесс происходит при низких температурах (25℃ вполне подходит) и механическое воздействие весьма впечатляет.
Кавитационное разрушение гребных винтов
Что такое кавитация? Это образование маленьких пузырьков пара на поверхности движущейся лопасти из-за резкого понижения давления .
Как это происходит?
- Положение 1. Лопасть движется сквозь толщу воды. И на задней поверхности лопасти образуется зона пониженного давления. Если винт рассчитан не правильно или не соблюдается скоростной режим то...
- Положение 2. Давление в зоне падает так сильно, что вода "вскипает". Образуется большое количество маленьких пузырьков пара. Кипение зависит от температуры и давления. При достаточно низком давлении закипит даже холодная вода. Это как раз наш случай.
- Положение 3. Поверхности лопатки омываются набегающим потоком, который выносит пузырек из зоны пониженного давления зону обычного давления. При обычном давлении пар, находящийся внутри пузырька, не может находиться в состоянии пара. Он конденсируется. Стенки пузырька начинают схлопываться.
- Положение 4. При схлопывании движутся не только стенки пузырька, но и вся вода за ними. Схлопывание происходит с увеличивающимся ускорением. Масса воды находящаяся за стенками пузырька приобретает очень большую скорость, а следовательно кинетическую энергию. Выше я описал на модели жесткий дзынь при конденсации. И вся эта энергия, когда пузырек полностью схлопнется, встречается/сталкивается в точке. Т.е. происходит процесс обратный взрыву. В физике он называется имплозия.
Т.к. энергия исчезнуть не может и т.к. вода плохо сжимаема, но все таки сжимаема... Из точки схлопывания во все стороны расходится ударная волна, которая распределяет во все стороны ту энергию которая была сконцентрирована в точке.
Только часть этой энергии "ударяет" по поверхности лопасти, но этого достаточно, что бы чисто механическим способом выбивать/выкрашивать металл. Следы разрушений на поверхности лопасти (см. фото выше) это НЕ результат химической реакции или плавления. Это механическое выкрашивание металла.
В Самоваре используется испарение. Оно зеркально конденсации. Т.е. высвобождается такое же количество энергии.
Энергии, которая разрушает металл механическим способом, будет явно достаточно для вращения ротора. Нужно всего лишь создать необходимые условия.
Подведу промежуточный итог.
Не существует запрета или какого нибудь закона который запрещает создать паровой двигатель, который будет работать от тепла окружающего воздуха. Вы можете перерыть учебники и справочники, но ни прямого ни косвенного запрета не найдете.
Повторяю. Тепловой/паровой двигатель который совершает работу и при этом снижается температура рабочего тела это норма. Так работают все паровые двигатели.
То что нельзя придумать эффективный паровой двигатель с температурой испарения 25℃ это всего лишь стереотип мышления, который ...скажем так... навеян однобоким и весьма невнятным школьным курсом термодинамики.
Благодарю за внимание. Продолжение следует...
Strashela.