У цій статті я описую, як можна зробити найпростіший вічний двигун з найпростіших підручних матеріалів. Всі, хто його виготовив (а таких набралося вже тисячі), стверджують, що двигун працює. У мене він теж працював.
У науці прийнято розділяти все сімейство вічних двигунів на два великі роди або класу: першого і другого. Вічний двигун 1-го роду (скорочено ВД1) - це така машина, яка виробляє енергію в самому прямому сенсі слова з порожнечі, з «нічого». Її існування забороняється законом збереження енергії або першим початком термодинаміки, що один і той же. Переважна більшість вчених згідно з такою забороною (хоча я зустрічав і таких диваків, які відкидають закон збереження енергії). Вічний двигун 2-го роду (ВД2) отримує енергію з навколишнього середовища і перетворює її в корисну роботу (електрика або тепло) з ефективністю 100%, що і відрізняє його від звичайних двигунів на природної енергії, що перетворюють цю енергії в корисну роботу з ккд менш 100%.
Вважається, що існування ВД2 забороняється другим початком термодинаміки, але не всі вчені з цим згодні. Найчастіше вони призводять в своє виправдання той факт, що термодинаміка є наукою про теплоту і тому може щось забороняти або дозволяти лише щодо теплових процесів. Але навколишнє середовище має не тільки теплову енергію, в ній є також і інші форми енергії: гідравлічна, хімічна, ядерна, гравітаційна, зовсім недавно визнана так звана темна і багато інших. Так може бути, ми опинимося в змозі побудувати ВД2 на цих формах енергії навколишнього середовища, які відмінні від тепла?
Не буду втомлювати читача ходом своїх міркувань, а відразу повідомляю отриманий результат. Мені вдалося з'ясувати, що ВД2 можна побудувати на таких формах енергії навколишнього середовища, носій яких має нематеріальну природу: це польові енергії (гравітаційного поля, електричного, магнітного) і темна енергія, яку багато вчених вважають ідентичною енергії фізичного вакууму. Але все старі відомі нам форми енергії, носій яких має речову природу (гідравлічна - молекула води, хімічна - електрон, ядерна - осколок поділу уранового ядра) для нашої мети не годяться. І що найцікавіше, деякі з таких ВД2 вже давно побудовані і досить широко відомі. Перш за все, це так званий кольцар Лазарева, інформація про який з'явилася в журналі «Хімія і життя» ще в 70-х роках минулого століття.
Беремо звичайну пластмасову колбу від квасу, фанти, кока-коли і розрізаємо її на дві половинки: нижню і верхню. У нижній половинці встановлюємо дерев'яну перегородку, зроблену з листяних порід (якщо робити з хвойних порід, працювати буде набагато гірше через наявність смоли). Волокна в перегородці обов'язково повинні йти в вертикальному напрямку зверху вниз. У перегородці має бути отвір з затичкою. Також повинна бути тонка трубка, що йде з самого низу колби через перегородку в верхню частину. Всі місця між трубкою і деревом, між деревом і колбою необхідно надійно ущільнити, щоб повітря не міг проходити навіть крізь найменші щілини (можна використовувати жуйку, але я використовував звичайні нитки, щільно заштовхуючи їх в щілини). Відкриваємо затичку і наливаємо в нижню частину колби стільки легкоиспаряющихся рідини, щоб найнижчий зріз трубки знаходився вже в рідини, але при цьому рівень рідини не досягав дерева. Тобто необхідно зберегти повітряний прошарок між деревом і рідиною. Закриваємо щільно отвір затичкою, наливаємо трохи цієї ж рідини на дерево зверху і щільно насаджує верхню половину колби на нижню. Ставимо конструкцію в тепле місце і чекаємо. Через деякий час (може пройти від декількох хвилин до декількох днів в залежності від використовуваної рідини і температури навколишнього середовища) з трубки зверху почне капати рідина.
Я пояснюю роботу цієї конструкції наступним чином. Рідина проходить через деревні капіляри зверху вниз і тоді повітряний прошарок під деревом виявляється з усіх боків оточена рідиною. Під дією навколишнього тепла рідина починає в це прошарок випаровуватися і зверху і знизу. Але одночасно з випаровуванням починається конденсація вже випарувалися парів назад в рідину. Через деякий час настає рівновага, коли кількість випарувалися молекул дорівнює кількості скондесувалися. Якщо жодна стороння сила на молекули пара не діє, тоді кожна молекула має однакову ймовірність піти назад в рідину як вниз, так і вгору. Але якщо діє стороння сила (гравітація), тоді на безладне броунівський рух парових молекул накладається їх повільний дрейф в бік цієї сили. І кожна молекула набуває велику ймовірність сконденсуватися вниз, ніж вгору. Якщо, скажімо, з верхнього і нижнього шарів рідини надійшло в пар по 100 молекул, то назад на нижній рівень піде 101 молекула, а на верхній рівень піде 99. Іншими словами, починається повільний перетікання рідини через паровоздушную прошарок вниз під дією сили тяжіння. Рівень рідини під деревом піднімається, тиск повітря зростає, він виштовхує рідину в трубку і та через трубку надходить у верхній відсік. А потім знову просочується через капіляри, випаровується, проходить через повітряний прошарок, конденсується і т.д. Так відбувається круговорот рідини в установці. Якщо встановити під падаючими з трубки краплями коліщатко, воно почне обертатися.
Тут відбуваються одночасно два процеси: перенесення речовини гравітацією зверху вниз і перенесення тепла теплопровідністю від низу до верху. Переважання конденсації над випаровуванням на нижньому рівнем пароповітряної прошарку збільшує температуру в цьому місці. А переважання випаровування над конденсацією на верхньому її рівні зменшує температуру. Виникає різниця температур і тепловий потік від низу до верху, який випаровує нові порції рідини зверху. Якщо вкрутити в нижню поверхню дерева численні металеві болти так, щоб їх головки перебували в рідині, тоді тепло буде передаватися не через паровоздушную суміш низьку теплопровідність, а через метал високої теплопровідності. Це інтенсифікує передачу тепла і весь процес випаровування-конденсації. Мої розрахунки показали, що якщо зайняти залізом всього лише 10% поверхні дерева, процес інтенсифікується в 280 разів, а якщо міддю - тоді в 2060 разів. Так що якщо хто захоче побудувати кольцар, хай не полінується вкрутити в дерево якомога більше металу.
Ще один спосіб поліпшення роботи установки полягає в повному видаленні повітря з прошарку під деревом, так щоб тут залишався один лише пар (тобто треба зробити прошарок чисто паровий). Справа в тому, що повітря буде захоплюватися паровим потоком і накопичуватися на нижньому рівні рідини. Збільшення його парціального тиску в цьому місці означає зменшення парціального тиску пари, і тоді температура конденсації падає. Значить, знижується температурний напір через паровоздушную прошарок і установка працює гірше. Для видалення повітря треба відразу після заповнення нижньої частини колби злегка нагріти рідину, тоді утворюється пар буде йти через заливний отвір і захоплювати з собою повітря, тому через деякий час повітря під перегородкою не залишиться.
Я як рідини використовував спочатку фреон. І він працював дуже навіть непогано, краплі починали капати з трубки в верхньому відсіку вже через півгодини після закінчення складання. Але у фреону виявився незвичайний побічний ефект. Пластмаса колби при контакті з ним стала помаленьку зіщулюються і за ніч колба стиснулася мало не вдвічі. У такій колбі вже нічого не працювало, довелося її викидати і робити все заново. Тому потім я перейшов на звичайний бензин. Він працював набагато гірше фреону, але пластмаса від нього не коробилася. Установка з бензином починала працювати в 3-4 години дня, коли температура літнього дня піднімалася до 40 градусів, і працювала до тих пір, поки трималася така температура. А потім зупинялася і починала працювати знову лише на наступний день. Така особливість може привести до помилкової думки, ніби тут перетворюється тепло навколишнього середовища, і саме такий висновок зробили Лихачов з вейники. Насправді навколишнє тепло служить всього лише своєрідним акумулятором для запуску в роботу (ми в машині теж для запуску мотора використовуємо акумулятор). Чим більше буде навколишня температура, тим більше випарується рідини в самому початку роботи і тим ефективніше установка буде діяти. А при низькій температурі самого початкового випаровування не відбувається і установка не працює.
Тепер, коли кольцар працює, виконаємо простенький досвід. Будемо повільно підносити руку до нижньої половині колби без прямого контакту долоні з пластмасою. І ми зауважимо, що краплі з трубки вгорі стали падати частіше. Якщо ж підносити долоню до верхньої половини колби, частота падіння крапель знизиться. Цей феномен пояснюється простим нагріванням вмісту колби інфрачервоним випромінюванням долоні. Коли ми підносимо руку до нижньої половині колби, нагрів пара супроводжується збільшенням тиску в цій частині і рідина сильніше видавлюється в трубку. А якщо підносимо руку до верхньої половини колби, зростання температури і тиску в верхньому відсіку заштовхує краплі назад в трубку.
Цей досвід дуже важливий з точки зору пояснення механізму роботи кольцара. Багато скептиків стверджують, ніби кольцар працює через малі температурних градієнтів в навколишньому повітрі. Такі температурні градієнти дійсно є, але вони не сприяють, а заважають роботі кольцара. Щоб в цьому переконатися, досить виміряти температури повітря біля підлоги і під стелею. Коли ми це зробимо, то виявимо, що температура вгорі на 2-3 градуси вище, ніж внизу. Так відбувається завжди через зменшення щільності повітря з ростом температури: більш тепле повітря збирається під стелею через меншу щільність. А тепер згадаємо тільки що пройдений досвід: якщо температура вгорі більше, ніж внизу, кольцар від цього працює гірше. Але якщо він все ж працює, значить не температурні градієнти в навколишньому середовищу тому причиною.
Інше пояснення, яке іноді пропонують скептики, полягає в тому, ніби кольцар працює через мікрострусів і вібрації підстави: десь проїхала машина або щось впало, і ці мікрострусам проштовхують рідину в одному напрямку, але не проштовхують в іншому. Для спростування такого аргументу достатньо встановити кольцар на підставу, яке буде захищене від будь-яких струсів. Я сам такої можливості не мав, але спілкувався з хлопцями, які таку операцію виконали. За їх словами, кольцар в термошкафу з віброзахистом працював як швейцарський годинник, настільки рівномірно падали краплі.
Спираючись на описаний мною експеримент з інфрачервоним нагріванням колби долонею, можна запропонувати ще один спосіб інтенсифікації роботи кольцара: треба поставити під падаючими краплями коліщатко, яке крутило б електромоторчик, а отриманим електрикою гріти рідина в нижній половині колби. Чим частіше стануть падати краплі, тим більше ми отримаємо енергії від моторчика, тим сильніше нагріємо нижню половину колби і тим частіше стануть падати краплі.
Звичайно, потужність такої установки настільки мала, що ніякого практичного застосування від неї чекати не варто. Вона може послужити лише наочним доказом того факту, що вічний двигун другого роду побудувати можна. Це буде ВД2 на енергії гравітаційного поля планети. При цьому не варто очікувати, що модернізація кольцара або просте збільшення його розмірів дозволять побудувати економічно окупається двигун. Кольцар і всі його різновиди завжди будуть характеризуватися дуже низьке співвідношення потужність / маса. Настільки низьким, що на виготовлення деталей кольцара доведеться витрачати помітно більше енергії, ніж він сам зможе виробити за весь термін стандартної експлуатації, що обчислюється в 30 років. Справа в тому, що для роботи кольцара необхідний перепад тисків і температур через паровоздушную прошарок. І створюється цей перепад самої гравітацією. Але гравітаційне поле нашої планети відрізняється недостатньою інтенсивністю, щоб створити досить високий перепад. Наприклад, в моєму кольцаре перепад тисків був близько 10н / кв.м. А в так званій гравітаційної електростанції перепад тисків створюється компресорами і досягає 230-250 н / кв.м. Ясно, що гравітаційна станція покаже набагато більше кращий результат у порівнянні з кольцаром. Але що саме представляє з себе гравітаційна електростанція - я вже писав в статті "Як отримувати енергію з вакууму через гравітацію". Фактично кольцар є моделлю гравітаційної електростанції і своєю роботою він на практиці доводить, що витягувати енергію з вакууму хоча б через гравітацію цілком можливо.