Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии

При изотермическом расширении (наклонная штриховка) температура газа только в первый момент снижается на очень малую величину ΔT — разность температур, необходимую для того, чтобы теплота из окружающей среды могла сообщаться газу. Дальше температура будет до самого конца расширения постоянной, равной Т = Т_О.С. — ΔT. Давление газа будет падать медленнее, так как к газу постоянно подводится теплота. Поэтому поршень к моменту, когда р станет равным р_О.С., пройдет большой путь и остановится только в точке 2''. Соответственно и работа L_ИЗ, проделанная газом, будет больше и ход поршня, и давление здесь, больше. Добавочная работа соответствует площадке, заштрихованной наклонно; суммарная работа равна количеству подведенной теплоты Q_О.С. (L_ИЗ = Q_О.С.) [76].

Теперь мы можем возвратиться к цитатам из М.А. Мамонтова.

Во втором и третьем пунктах, следующих за словами «В результате чего», все, что происходит в двигателе, почему-то понимается наоборот. Работа, как мы видели, совершается не «за счет охлаждения» (как в адиабатном процессе), а напротив, путем постоянного нагрева рабочего вещества. Ведь теплота Q_О.С., которая обеспечивает работу двигателя, все время подводится к рабочему телу, а не отводится от него. Поэтому второй пункт неверен. Третий пункт совсем непонятен. Передача теплоты идет не «от рабочего тела», а наоборот, к рабочему телу (газу). И не при «отрицательной» разности температур, а при положительной (ΔT = Т_О.С. — T), и не «от тела с низкой температурой» (газа), а напротив, к нему из окружающей среды.

В последующей части цитаты нет таких «перевертышей». Если не с читать слова «переохлаждение» [77], которое здесь ни к чему (нужно просто «охлаждение»), то фактическая сторона дела изложена без ошибок. Но трактовка событий неверна принципиально. Автор полагает, что от изотермического двигателя можно получать работу «также за счет использования дарового тепла атмосферы». На первый взгляд, это действительно может показаться правильным: ведь работа L_ИЗ равна подведенной из окружающей среды теплоте Q_О.С.. Но такой вывод был бы преждевременным. Подумаем: если бы воздух не был предварительно сжат, мог бы работать двигатель «за счет дарового тепла атмосферы»? Очевидно, нет. А откуда взялось давление? Из компрессора, в котором происходит процесс, обратный тому, который идет в двигателе. Там газ сжимается от Р_О.С. (точка 2'') до р₁. При этом его температура (если вести процесс тоже изотермически) будет не ниже, а выше T_О.С. на ΔT и теплота Q_О.С. будет отдана среде, а двигатель столько же теплоты взял у нее обратно. В итоге выходит нуль! Работа L получается только за счет точно такой же работы, затраченной на сжатие в компрессоре. Так будет в идеальном случае, если компрессор и двигатель точно изотермические. В реальных условиях работа, подведенная к компрессору, и количество отведенной в окружающую среду теплоты будут больше, чем работа, полученная в двигателе, и намного больше, чем теплота, которую он заберет из окружающей среды. В итоге будет все та же классическая картина — суммарная энтропия вырастет, эксергия, напротив, частично потеряется, поскольку эксергия сжатого воздуха после компрессора будет меньше подведенной работы, а работа пневматического двигателя — меньше эксергии сжатого воздуха (практически остается от 5 до 10% затраченной на компрессоре работы). Читатель может сам при желании это проверить, составив соответствующую схему потоков энергии и эксергии.

Изложенное показывает всю беспочвенность последней тирады М.А. Мамонтова против классической термодинамики. Мы видели, что при анализе пневмодвигателя нет никакого расхождения с бесспорными фактами и они вполне вписываются в ее понятия.

Как тут не вспомнить, что сказал еще в XVII в. великий английский ученый Р. Гук [1.28]: «Большинство ученых очень поверхностны…, из нескольких неопределенных и недостоверных положений они делают самые общие выводы и с помощью их устанавливают законы, правящие миром и природой». Если заменить в этом высказывании слово «большинство» на «меньшинство», то оно вполне годится и для нашего времени.

Профессор М.А. Мамонтов не ограничился теоретическими изысканиями. Осуществляя связь науки и производства, он предложил и соответствующий теории двигатель «с одним источником тепла». Приведем рисунок и описание, взятые из уже упомянутой книги автора.

«Рассмотрим теперь поршневой двигатель, индикаторная диаграмма которого представлена на рис. 8. [78]

До начала движения поршня в рабочую полость при неизменном начальном ее объеме впрыскивается низкокипящая жидкость, которая испаряется и нагревается до температуры окружающей среды (атмосферного воздуха) под действием температуры этой среды.

В результате давление в рабочей полости повышается до некоторого давления, превышающего давление окружающей среды. Перепад давлений в рабочей полости и в окружающей среде вызывает движение поршня и расширение рабочего вещества. При значительной внутренней поверхности стенок рабочей полости, имеющих температуру окружающей среды, и при медленном движении поршня обеспечивается изотермическое расширение рабочего вещества за счет получения тепла из окружающей среды. Движение поршня вправо заканчивается в момент, когда давление в рабочей полости будет равно атмосферному. На обратном ходе рабочее вещество, имеющее температуру атмосферы, выталкивается в атмосферу.

В точке с диаграммы давление равно атмосферному. Участок диаграммы ab отвечает процессу нагревания рабочего вещества, полученного испарением низкокипящей жидкости, при неизменном начальном объеме рабочей полости.

Как видно из изложенного, цикл состоит из изотермы bc, изобары ca и изохоры ab. Работа цикла выражается площадью аbс и совершается полностью за счет тепла, полученного из окружающей среды (так как внутренняя энергия рабочего вещества при изотермическом процессе остается без изменения).»

В этом тексте все относительно благополучно, кроме одной последней фразы. Более того, предложенный двигатель осуществим, и он вполне может работать. Однако если исправить ошибку в этой последней фразе, то все изобретение сразу потеряет, как говорят, «товарный вид». «Работа цикла выражается площадью abc и совершается полностью за счет тепла, полученного из окружающей среды (так как внутренняя энергия рабочего вещества при изотермическом процессе остается без изменения).»

Здесь автор допускает ошибку, рассматривая только изотермический процесс. Все остальное его не интересует, а там-то и лежит то, «за счет чего» двигатель может работать. Работу двигателя обеспечивает жидкость, подаваемая в него с температурой ниже T_О.С. (при давлении p_О.С.) и выходящая в виде пара при тех же давлении и температуре. Откуда она берется и куда девается полученный пар, автор не пишет. Он только отмечает, что «… расход низкотемпературной жидкости в рассматриваемом процессе можно истолковать как своеобразную компенсацию за превращение тепла в работу, но подобная компенсация по своей природе эквивалентна передаче тепла холодильнику».

Между тем в этой «своеобразной компенсации» вся соль и состоит. Чтобы получить эту низкотемпературную жидкость, имеющую определенную эксергию, нужно обязательно затратить работу. Эта работа как раз пойдет на то, чтобы отвести при низкой температуре теплоту конденсации жидкости и отдать ее при температуре T_О.С. в окружающую среду. Так что «своеобразная компенсация» требует, во-первых, затраты работы и, во-вторых, именно «передачи тепла холодильнику». При этом затраченная работа и отведенная в окружающую среду теплота в лучшем (идеальном) случае будут равны соответственно полученной от двигателя Мамонтова работе и получаемой им из среды теплоте. В реальных же условиях на получение этой рабочей жидкости придется затратить работу и отвести при этом в среду значительно больше теплоты, чем может компенсировать двигатель. Опять в итоге получится общий рост энтропии и соответствующая потеря эксергии! Заслуги холодной жидкости (которую изобретатель должен был бы хвалить, ибо без нее ничего бы не двинулось) автор отметает напрочь. Об этой жидкости, которая играет здесь ту же роль, что бензин в двигателе внутреннего сгорания, он пишет такие нехорошие слова: «…подвод малокалорийной и низкокипящей жидкости оценивается как обычное материальноконструктивное обеспечение процесса».