Последние патенты США и модели вечного двигателя

Патентное бюро Соединенных Штатов не так давно выдало патенты на модели вечного двигателя  первого и второго рода.

Магнитный вечный двигатель

Некоторая информация из патента США № 4151431, озаглавленного «двигатель с постоянными магнитами», выданного Говарду Р. Джонсону в 1979 году. Он явно относится к классической группе как магнитный вечный двигатель, нарушающий Первый закон термодинамики.   В этой машине изогнутые магниты, установленные на роторе, отталкиваются от  других магнитов, установленными на статоре, окружающем ротор, и притягиваются спереди указанными магнитами, которые расположены так, что переходы у движущихся магнитов проходят через фиксированные магниты как можно более гладко.

Помимо того, что модель вечного двигателя  якобы производит крутящий момент без какого-либо потребления энергии, можно доказать, что общий крутящий момент всего набора магнитов точно равен нулю. Причина этого в том, что, поскольку изогнутые магниты проходят неподвижные, есть короткая область, где крутящий момент, возникающий в результате магнитных сил, тормозит ротор, а не ускоряет его. Эта область действительно коротка, но это компенсируется крутящим моментом, который намного больше.

Изобретатель  не учитывает в этой машине трение и считает что положительный момент выше. Помимо того, что трение является феноменом второго закона, оно может остановить всё, включая машины, которые не нарушают никаких физических законов. Несправедливо и опасно в долгосрочной перспективе отвергать потенциальные устройства, потому что трение в конечном итоге остановит их.

Конечно можно сказать о токах Фуко, гистерезисе, вязкости или любых диссипативных явлениях, которые не являются существенными для работы устройства и могут быть сведены к минимуму с помощью технологии, но затраты энергии всё-равно есть.

Таким образом, справедливый анализ предполагаемого магнитного вечного двигателя должен всегда проводиться в идеальных терминах, игнорируя явления, которые, хотя всегда присутствуют на практике, паразитируют на работе машины. Одно дело, что у нас еще нет технологии, чтобы заставить всё работать, и совсем другое это невозможность создания вечного двигателя.

Патент США для модели вечного двигателя  второго рода – преобразование тепла

Г-на Томасу  Косби был выдан патент США № 5107682 в 1992 году.

По сути, изотермический компрессор, используется в обычном термодинамическом цикле, где адиабатическая турбина якобы производит больше работы, чем компрессор потребляет.  Проблема в том, что, по словам изобретателя, это исключает необходимость отвода любого тепла при более низкой температуре к тепловому источнику, тем самым нарушая 2-й закон термодинамики.

Патентный эксперт США, который это одобрил, вероятно, был смущен тем, что нигде не упоминается тот факт, что это тепловой двигатель, сообщающийся с одним тепловым резервуаром. Мистер Косби действительно верил, что его машина будет работать.

Оптический вечный двигатель

В последнее время возобновился интерес к вечным двигателям основанным на оптике.

Идея состоит в том, что, поскольку вся система нагревается до достаточно высокой равномерной температуры, два тела внутри идеально отражающей оболочки (которая, следовательно, имеет нулевую излучательную способность и не способствует потере света) начнут обмениваться тепловым излучением друг с другом. Поскольку угол излучения, исходящего от одного из них и в конечном итоге падающего на другой, больше в одном направлении, чем в другом, утверждается, что следующий тепловой поток будет установлен между двумя телами, создавая тем самым разницу температур там, где ее изначально не было, в нарушение тепловой аксиомы немецкого физика Клаузиуса второго начала термодинамики.

Можно резюмировать следующим образом: два черных тела в эллипсоидных фокусах A и B не могут быть математическими точками и, следовательно, должны иметь конечный размер и конечную площадь поверхности. Поскольку они не являются математическими точками, излучение, исходящее от их поверхности, не будет исходить точно из любой точки фокусировки и, следовательно, не упадет точно на другую точку фокусировки после отражения на внешнем эллипсоиде. В результате тела будут расположены в распределенных полях облучения разного размера и интенсивности, что каким-то образом компенсирует разность телесных углов.

Другая машина, основанная на лучах обоснована в относительно недавнем патенте США.

Патент 5 877 874, выданный в 1999 году Гленну А. Розенбергу, утверждает, что голографическая пленка способна направлять свет падающий на неё в предпочтительном направлении. Если вы возьмете пленку, которая отражает все падающее излучение в направлении 45 градусов от перпендикуляра, вы можете сделать хитроумное устройство.

Две другие стенки корпуса (верхняя и нижняя — идеально отражающие поверхности) представляют собой плоские черные тела. Легко видеть, что пленка будет направлять все излучение, отражающееся от корпуса, только на одно из черных тел, независимо от того, каким был источник, тем самым нагревая его в предпочтении к другому и снова нарушая утверждение Клаузиуса. Более детальный анализ показывает, что второй закон нарушается всякий раз, когда пленке удается преобразовать  угол, подогнанный входящим излучением, в меньший  угол. Таким образом, этот телесный угол создает своего рода энтропию для излучения.

Фактическое название для этого — étendue, французское слово, первоначально означающее что-то типа “протяженность и пространство”. В области геометрической оптики уже давно используется это понятие.  Легко объяснить, что эти оптические модели вечного двигателя  на самом деле не работают. Все они подразумевают спонтанное сокращение луча, будь то путем простого отражения или дифракции. Исходящее излучение не сможет сконцентрироваться на целевых поверхностях, как утверждалось, и вся схема терпит неудачу.

Это понятие, которое явно связано с энтропией, было связано с термодинамической энтропией совсем недавно.

В акустике, волновой механике и других областях существуют аналоги, связанные с основными термодинамическими понятиями.

Существует ли более двух видов вечного двигателя

Теперь, когда понятно, почему невозможен вечный двигатель есть  своего рода Святой Грааль, который повлиял на жизнь многих людей на протяжении веков, часто вполне серьезно и не обязательно отрицательно.

Первая модель вечного двигателя  популярная игрушка пьющая птица, когда многие использовали в качестве примера, когда ссылались на эту модель. Является ли пьющая птица моделью вечного двигателя?

Казалось бы, так оно и есть, если бы не тот факт, что она действительно движется, чего, согласно физике, не произошло бы, если бы это действительно была машина первого или второго рода. Однако внимательный наблюдатель заметит, что, хотя птица взаимодействует только с атмосферой и стаканом или водой, первоначально при одной и той же температуре, разница температур вскоре устанавливается испарением воды с головы птицы. Именно эта разница температур приводит в движение с помощью простого двухфазного термодинамического цикла.

Установив, что птица не нарушает ни первого, ни второго закона термодинамики, следует задать и другие вопросы: почему же тогда это не модель вечного двигателя? Она не потребляет никакой энергии, которую мы можем видеть, и птица может пить из моря, а не из стакана. Что может остановить это?

Не могли бы мы построить электростанцию, где миллионы этих птиц производили бы свободную, полезную энергию?

Здесь нам нужно обратиться к таким понятиям, как химическая эксергия (предельное ограничение). Птица может двигаться, потому что она использует химическую энергию воды, пока у нее есть потенциал самопроизвольно испаряться в воздух.

Но что, если жидкость, смачивающая голову птицы, не вода, а вещество, которое полностью отсутствует в атмосфере?

Теперь мы знаем, что синтез вещества в лаборатории не требует бесконечного количества энергии. Фармацевтическая промышленность постоянно синтезирует соединения, которых нет нигде в природе. Модель вечного двигателя такого типа также невозможна.  Это связано с тем, что химическая эксергия для видов, не присутствующих в окружающей среде, но которые могут быть получены химической реакцией от присутствующих видов требует энергии. Ни одно из веществ не бесконечно, мощность, необходимая для получения этого соединения, больше этой эксергии, которая не бесконечна.

Вечное преследование

Почему так много людей на протяжении веков преследовали неуловимую цель модели вечного двигателя  и почему до сих пор многие пытаются изобрести её, несмотря на все физические законы против.

Одной из причин может быть реакция на то, что считается академическим снобизмом. Чем больше ученые настаивают на разработке законов против моделей вечного двигателя, тем больше простые люди будут реагировать против них в принципе. На самом деле, иногда они были правы.