Цикл Карно для тепловых машин лёг в основу второго начала термодинамики, но, как по мне, это довольно опрометчиво - распространять закономерность в локальном разделе физики на всю физику в целом. То устройство, которое я опишу, не попадает под описание тепловых машин, на которые распространяется второе начало, т.к. в нём фактически тепло не передаётся, а само по себе выполняет работу.
Как мы знаем из школьного курса физики и из повседневного опыта, любой, нагретый выше абсолютного нуля температуры, газ обладает внутренней энергией. 1 кубометр воздуха при температуре около 20 градусов по Цельсию и давлению 100 кПа обладает внутренней энергией, равной приблизительно 250 кДж. Это эквивалентно потенциальной энергии поднятого на высоту 30 метров легкового автомобиля.
С середины XIX века научной общественности и простому обывателю начали промывать мозги "тепловыми машинами", где тепло передаётся от более нагретого тела к менее нагретому. Таким образом, тепло выполняет работу, но также неизбежно выравниваются температуры обеих тел. Этот способ, заранее гиблый и бесперспективный, тем не менее, используется в большинстве случаев для генерации энергии из полезных ископаемых, и ведёт к истощению ресурсов планеты и загрязнению окружающей среды вредными выбросами. На днях мне пришла мысль: а есть ли какой-нибудь другой способ?
Я признаю, что эта мысль проста, как пробка, но не понимаю, как до неё ещё не додумался кто-либо. Либо все подобные мысли и разработки тщательно подавляются, либо люди в научных кругах слишком зомбированы вторым началом термодинамики. Либо и то и другое (что более вероятно на мой взгляд).
А мысль такова: нужно заставить газ адиабатно расширяться в пустоту, передавая через поршень/гибкую перегородку свою внутреннюю энергию и преобразовывая её в полезную работу. Когда газ выполнит работу и расширится, его внутренняя энергия уменьшится, тем самым позволяя поршню/гибкой перегородке затратить меньшие усилия для сжатия его до первоначального объёма. То есть:
1) Мы открываем доступ к рабочей камере для газа из окружающей среды с одной стороны поршня/гибкой перегородки, поддерживая глубокий вакуум с другой стороны поршня/гибкой перегородки. Поршень/гибкая перегородка в это время должны быть надёжно зафиксированы, чтобы не быть единожды вдавленными давлением газа из окружающей среды. Энергия на данном этапе в виде хаотичного движения молекул газа поступает извне.
2) После того, как мы закроем рабочую камеру и теплоизолируем её от окружающей среды, освобождаем поршень/гибкую перегородку. Поршень/гибкая перегородка движется под действием градиента давления и выполняет полезную работу. Энергия на данном этапе в виде упорядоченного движения переходит от газа через поршень/гибкую перегородку к двигателю/генератору (максимум).
3) Далее, когда газ расширился, затрачивается незначительная часть энергии для сжатия его до первоначального объёма. Энергия на данном этапе в виде упорядоченного движения переходит от двигателя/генератора через поршень/гибкую перегородку к газу (минимум).
После этого этапа поршень/гибкая перегородка снова фиксируется, и рабочая камера открывается для освобождения охлаждённого газа и принятия новой порции газа из окружающей среды. Цикл повторяется снова.
На рисунке показаны все три этапа, растянутые на пять частей. Думаю, вы разберётесь, где какой этап. От синего до голубого цветов показаны, соответственно, по убыванию уровни внутренней энергии газа.
Итак, здесь представлено описание такого простого, на первый взгляд, устройства. Если это было изобретено раньше, то я об этом не знал.
Прошу админа отнестись к этому устройству серьёзно, т.к. в нём нет явных противоречий и оно основано на уже известных физических закономерностях. То есть, его работу легче объяснить, и большему количеству людей будет под силу понять принцип его действия.