АННОТАЦИЯ

В статье анализируется вопиющее противоречие между экспериментальной биофизикой и классической термодинамикой. Все технологии по преобразованию тепла в работу основаны на процессах расширения рабочего тела. Природа же в процессе эволюции нашла и использует принципиально другой, несоизмеримо более рациональный путь. Это путь конформационной активности при постоянном объёме рабочего тела. Результат: КПД мышечной деятельности черепахи достигает 80%. При этом перепад температур в мышечной клетке составляет доли градуса. КПД последней моды теплотехники, парогазовых установок, составляет 55-60%, при перепадах температур превышающих 1000 градусов. О сопоставимости негативного влияния на природу говорить даже не приходится.

Самым вопиющим укором сегодняшнему состоянию теоретической термодинамики и её техническим приложениям служит черепаха. Уже более полувека как биофизик Хилл экспериментально доказал, что КПД мышечной деятельности по преобразованию химической энергии в механическую работу составляет более 40%. Подобные исследования мышечной деятельности черепахи дают КПД порядка 75-80%. [1,2]. Вершина достижений сегодняшней теплотехники, парогазовые установки (ПГУ) преобразуют химическую энергию в механическую работу с КПД 55-60%. При этом перепад температур в ПГУ более 1000 градусов, а в мышечной клетке доли градуса. Разрешить это более чем очевидное противоречие, призван второй закон термодинамики. Однако вряд ли найдётся другой закон природы вокруг которого кипело бы столько страстей, разыгралось столько трагедий и было сломано столько копий как вокруг второго закона термодинамики. И при этом туман вокруг него за более чем полтора века не рассеивается, а только сгущается. Причём все попытки выйти из тумана квалифицируются официальной наукой как преступное деяние, самым мягким наказанием за которое следует запрет на публикацию. К счастью есть издания, редакторы которых не боятся оказать авторам новых идей свою поддержку. Одним из таких изданий является журнал “Газотурбинные технологии”. Когда несколько лет тому назад я послал в редакцию журнала статью [9] с официально запретной темой, мне не было отказано в публикации. Но что бы подчеркнуть характер излагаемого материала, под мою статью в журнале была открыта специальная рубрика “Дискуссионный клуб”. Открытие рубрики предваряло краткое вступление редакции, которое очень точно отражает нравственный климат в рассматриваемой нами сфере знаний. Приведу выдержку из этого вступления, предопределившего название предлагаемой статьи. “Общее развитие техники и технологии часто держит нас в привычных рамках, тем самым накладывая некие ограничения на всё новое. Всё реже современные Кулибины имеют счастье при жизни увидеть реализацию своих открытий и технических находок. Преподаваемые в высшей школе законы сохранения энергии и материи, запрет на создание вечного двигателя обоих родов и прочие “условности” отбивают у выпускников охоту погоняться за голубой мечтой человечества. Смельчаки, отважившиеся публично высказаться даже о возможности существенного повышения кпд, подвергаются остракизму. Серьёзные издания подобные публикации не рассматривают. Тем не менее, мы решили нарушить табу”.

ЭФФЕКТ ВЫРОЖДЕНИЯ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕГО ИМПУЛЬСА – КЛЮЧ К ПОНИМАНИЮ ДИНАМИКИ КООПЕРАТИВНЫХ ПОТОКОВ.

ДВОЙСТВЕННАЯ ПРИРОДА ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ

Ситуация вокруг второго закона давно вышла за пределы благоразумия. Наиболее красочно это выразилось в рассказе фантаста Айзака Азимова “Последний вопрос”: “Сумеем ли мы когда-нибудь преодолеть второе начало?”. Этот вопрос люди из поколения в поколение, от цивилизации к цивилизации продолжают задавать гигантскому компьютеру. У компьютера нет ответа: “Данные недостаточны”. Проходят миллиарды лет, гаснут звёзды, умирают галактики, а компьютер, теперь напрямую связанный с пространством-временем, продолжает сбор данных. Потом новая информация перестаёт поступать – ничего более не существует, но компьютер продолжает вычислять, открывая всё новые и новые корелляции. Наконец, ответ готов. Но не осталось никого, кому бы можно было сообщить его, но зато компьютер теперь знает, как преодолеть второе начало. “И стал свет…” [Бытие; 1:3]”. Покажем, что ответ готов уже сейчас, хотя, конечно же, не без помощи компьютера. И каждый, не растерявший здравый смысл и обладающий багажом знаний по физике в объёме общего курса, в состоянии преодолеть второе начало.

В феноменологической термодинамике существует множество (до двух десятков [24]) различных формулировок второго начала термодинамики. Однако при внимательном рассмотрении их можно разбить на две группы: одна группа относится к закону роста энтропии, другая к понятию компенсации за преобразование тепла в работу. Закон роста энтропии постулирует тот факт повседневно наблюдаемой практики, что все самопроизвольные процессы в термодинамических системах протекают с диссипацией, т.е. с переходом направленной энергии в хаотическую. И течение этих процессов заканчивается, в конце концов, установлением равновесного состояния, когда в системе отсутствуют градиенты параметров и кооперативные потоки энергии. Параметр энтропии в этом состоянии достигает максимума для данной системы. Понятие о компенсации за преобразование тепла в работу вытекает из учения Карно, согласно которому для получения механической работы (механической, направленной энергии) из тепла (из хаотической формы энергии) необходим перепад температур между источником тепла (горячим источником) и приёмником тепла (холодильником). Причём для возвращения рабочего тела в исходное состояние, т.е. для обеспечения цикличности работы, тепловая машина обязана передавать часть тепла холодильнику. Последнее положение также утвердилось в форме постулата второго начала как необходимость компенсации за преобразование тепла в работу. В наиболее непререкаемой форме этот постулат сформулирован как “принцип исключённого вечного двигателя второго рода”.

формате PDF (495Кб)