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

Величины η_T, к сожалению, этого не показывают, ибо коэффициенты преобразования (в том числе и термический КПД η_T не дают, в общем случае правильной информации о термодинамическом совершенстве процесса. Идеальный процесс в ЭХГ должен всегда иметь КПД ровно 100%, а не 86 или 124. Действительно, строго определяемый КПД η_T топливного элемента должен иметь вид η_e = L_ЭЛ/ΔЕ, где ΔЕ — затраченная эксергия. Поскольку в рассматриваемых примерах Т = T_О.С., то ΔG = ΔН — TΔS равно ΔЕ = ΔН – T_О.С.ΔS и η_T = L_ЭЛ/ΔG. Тогда получаем для идеального ЭХГ во всех случаях η_e = 1, т. е. 100%. Реальный КПД будет, естественно, меньше 100%, поскольку L_ЭЛ < L_ЭЛ.М..

Превращения энергии в ЭХГ, проходящие с поглощением теплоты, и η_T > 100% вовсе не свидетельствуют ни о получении электроэнергии «за счет теплоты окружающей среды», ни о неподвластности этих «однотемпературных» устройств принципу Карно. Это наглядно видно из диаграмм потоков, представленных для этого случая на рис. 5.10.

Первая диаграмма (рис. 5.10, а) показывает ход потоков энергии; ΔН = H₁ — H₂ и L_ЭЛ = (H₁ + Q_О.С.) — H₂. Из этой диаграммы может действительно сложиться впечатление, что Lm возникает, хотя бы частично, и из Q_О.С.. Но энтропийная и эксергетическая диаграммы неопровержимо свидетельствуют о том, что дело обстоит иначе. Вся поступившая энтропия идет только на ее увеличение в реагентах (S₂ > S₁). Безэнтропийная электроэнергия ее не уносит. Эксергетический баланс показывает, что вся эксергия, необходимая для получения электроэнергии — L_ЭЛ образуется за счет разности входящих и выходящих ее потоков. Тепловой поток при T_О.С. не имеет эксергии (E_О.С. = 0) и не добавляет в этом смысле ровно ничего.

В реальных условиях L_ЭЛ < L_ЭЛ.М. вследствие потерь; для этого случая величины L_ЭЛ показаны штриховыми линиями. Из диаграммы можно снять величины, определяющие коэффициент преобразования (термический КПД):

и эксергетический КПД:

Для идеального процесса η_e равна единице; (Е'₁ + Eʺ₁) — Е₂ для реального меньше единицы, как и должно быть «по науке».

Таким образом, электрохимическое получение электричества проходит в полном соответствии со вторым началом термодинамики и никак не «концентрирует энергию окружающей среды». Напротив, реальный ЭХГ, выдающий L_ЭЛ < L_ЭЛ.М., увеличивает энтропию, как и любое реальное устройство преобразования энергии (и вообще все на свете — от микроорганизма и растения до велосипедного насоса и атомной электростанции).

Этим примером мы закончим рассмотрение «избранных» проектов ppm-2. Все остальные идеи такого же рода при тщательном анализе неизбежно оказываются неработоспособными.

Постоянные неудачи, преследующие всех изобретателей ррм-2, никак не охлаждают порывов наиболее активных их сторонников; они продолжают не только отстаивать, но и развивать свои идеи.

В качестве примера полезно привести отрывок из трудов к.т.н. Н.Е. Заева, который в 1976 г. громил термодинамику [83], а потом, через 15 лет, перенес свои пророчества уже с теории на практику. Вот как он представляет себе энергетику ближайшего будущего [5.5].

«Энергетическое изобилие, как видим, может придти совсем не от изобилия огня, а с другой стороны… Концентраторы энергии окружающей среды (КЭС, кэссоры) на самых различных принципах — вот, основа энергетики изобилия. Для нее характерна локальность: как правило, энергия будет добываться на месте потребления (в домах, часах, приемниках). Автомобили станут электромобилями с непривычными формами. Новая деталь их — сильно развитые постоянно заиненные теплообменные поверхности. Эти радиаторы и будут поглощать тепло воздуха — преобразуемое в электроэнергию. Вдоль побережий озер и морей будут электростанции помощнее: ведь вода более богата теплом. Всеобщая доступность энергии положит конец урбанизации мира, начнется эрозия, растворение городов… Исчезнут всевозможные ЛЭП-100,500,1000 — ведь потери в них достигают 20%, остынут котлы ТЭЦ, утихнут гидротурбины, истлеют за ненадобностью подземные кабели».

Этот образец нового литературного жанра — «антинаучной фантастики» наглядно показывает, как далеко в сторону от реальности могут зайти «пророчества» людей, которые никак не могут усвоить научные положения, противоречащие их желаниям.

Бывают, правда, хотя и редко, случаи, когда «вечные двигатели» исправно работают. Но тогда в конечном счете неизбежно выясняется, что в основе их действия лежит вполне законная идея, не имеющая отношения к ppm-2. Некоторые из таких устройств описаны в следующем параграфе.

5.4. Работающие вечные двигатели (псевдо-ppm)

В этом разделе будут описаны некоторые действительно работающие (или могущие работать) двигатели, которые по всем внешним признакам соответствуют ppm. На самом деле, естественно, они никакого отношения к ppm 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 ppm, 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 ppm 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» ppm-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 посовременному, «систему автоматического регулирования». Идея этого термостата была использована в инкубаторе, честь изобретения которого тоже принадлежит Дреббелю.