CC BY
6Рис. 4 - Траектории перемещения пяточного бугра в пределах одного шага при разных скоростях передвижения
Литература 2. http://www.azbukadiet.ru/rasxod-kalorij-pri-
1. Дубровский В. И., Федорова В. Н. Биомеханика. razlichnyx-vidax-deyatelnosti
Учебник для ВУЗов. — М.: ВЛАДОС, 2003.— С. 388. 3. http://www.sportmedicine.ru/foot_anatom.php
МОЛЕКУЛА-ДЕМОН АНДРЕЕВА
Андреев Юрий Петрович
Независимый исследователь, пгт. Куминский
АННОТАЦИЯ
С тех пор, как ученые выяснили, что газы состоят из множества хаотично двигающихся с огромными скоростями молекул, они придумывали мифические или виртуальные устройства, которые позволили бы использовать движение молекул для производства полезной работы. То есть, такие устройства, которые нарушали бы второе начало термодинамики - так называемые «вечные» двигатели второго рода. Сначала Максвелл придумал своего демона, который мог сортировать молекулы по скоростям. Затем Л. Сциллард придумал свой вариант двигателя с одной молекулой. Наконец Р. Фейнман придумал вертушку с храповиком и собачкой. Но при анализе работы всех этих устройств выяснялось, что они не могут в силу различных причин использовать хаотичное движение молекул для производства полезной работы. После всех этих устройств учёные уже всерьёз не воспринимает другие варианты «вечных» двигателей, полагая, что величайшие умы прошлого и настоящего уже придумали бы «вечный» двигатель, если это было бы возможно. Но всё-таки «вечный» двигатель второго рода возможен. И вариант такого работоспособного «вечного» двигателя второго рода будет рассмотрен ниже.
Ключевые слова: второе начало термодинамики; вечный двигатель; молекула-демон.
Для начала вспомним контактную разность потенциалов, возникающую при контакте двух разнородных металлов. При контакте двух разнородных металлов часть электронов переходит с одного металла на другой. При разъёдинении металлов один металл оказывается заряженный положительно, а другой отрицательно. Этот факт доказал ещё А. Вольта своим опытом с двумя дисками из меди и цинка и электроскопом [1].
Допустим, имеется молекула газ с такими вот свойствами. При столкновении с одним материалом, назовём его анод, на молекулу с анода переходит 1 электрон. При столкновении с другим материалом, назовём его катод,
электрон с молекулы переходит на катод. Материал, из которого сделаны анод и катод, неизвестны. Как неизвестна формула молекулы газа. Но это не важно. Просто примем как факт то, что такая молекула и такие материалы есть. Ведь и демон Максвелла, и двигатель Сцил-ларда, и вертушка Фейнмана тоже не были изготовлены в натуре. А просто предлагалось обсудить вопрос, что будет, если они бы существовали? Поэтому тоже обсудим вопрос, что будет, если описанные ниже анод, катод и молекула существуют?
Имеется вот такой сосуд. См. рис. 1.
Рис. 1.
1 - анод. 2 - катод. Внутри сосуда летает одна мо- этом 1 электрон переходит с молекулы на катод. Катод за-лекула. Эта молекула ударяется в анод (а). При этом 1 ряжается отрицательно, а молекула становиться нейт-электрон переходит с анода на молекулу. Анод заряжа- ральной. После многочисленных соударений молекулы с ется положительно, а молекула отрицательно. После от- анодом и катодом, между анодом и катод возникает нескока молекула летит к аноду и ударяется в него (б). При которая разность потенциалов. Возможен и такой вариант. См. рис. 2.
Рис. 2.
В данном варианте свойство молекулы таково, что нейтральная молекула при столкновении с анодом получает 1 электрон. А при столкновении с катодом нейтральная молекула отдаёт 1 электрон катоду. При первоначальном столкновении с анодом нейтральная молекула получила 1 электрон (а). Но при столкновении с катодом молекула передает катоду 1 электрон, который она получила от анода и плюс к этому 1 свой электрон (б). В результате при столкновении с катодом молекула передаёт катоду 2 электрона и заряжается положительно. При последующем столкновении с анодом молекула уже получит с анода 2 электрона. То есть, молекула в этом варианте будет переносить по 2 электрона одновременно.
Например, молекула столкнулась с анодом. Анод зарядился положительно, а молекула - отрицательно. Между ними действует сила притяжения. Молекула после удара отскакивает с меньшей скоростью, так как часть своей кинетической энергии тратит на преодоление силы притяжения. Отрицательно заряженная молекула летит к отрицательно заряженному катоду. Между молекулой и катодом действует сила отталкивания, что также снижает скорость молекулы. При ударе молекула передает электроны катоду и заряжается положительно. Между молекулой и катодом действует сила притяжения. На преодо-
ление этой силы также тратится кинетическая энергия молекулы. При каждом столкновении скорость молекулы снижается. То есть, температура такого «газа», состоящего из одной молекулы уменьшается. Его температура становиться ниже температуры стенок, анода и катода. Поэтому этот «газ», состоящий из 1 молекулы получает тепло от стенок, анода и катода, в которые ударяется молекула. А они в свою очередь получают тепло от окружающей среды. И за счёт этого тепла от окружающей среды молекула постоянно восстанавливает свою кинетическую энергию. Без тепла окружающей среды через некоторое количество столкновений молекула прилипла бы к аноду или катоду. То есть, такая молекула-демон переносит электроны с анода на катод за счёт тепла окружающей среды. В результате имеем классический вечный двигатель второго рода, но уже без кавычек. Так как это действительно вечный двигатель. В таком двигателе нет никаких механических движущихся частей. То есть, ломаться в таком вечном двигателе нечему. Запустили внутрь такого сосуда газ, состоящий из таких молекул и всё. Будет работать тысячелетия, пока какие-нибудь внешние причины не повредят сосуд.
Но что будет, если в сосуде будет множество таких молекул? См. рис. 3.
О м
Рис.3.
У анода 1 будут отрицательно заряженные молекулы. У катода 2 - положительно заряженные молекулы. Эти заряженные молекулы будут также взаимодействовать между собой. Так как они имеют разноимённые за-
ряды, то они будут притягиваться друг к другу. При соприкосновении 1 электрон с отрицательно заряженной молекулы будет переходить на положительно заряженную молекулу. В результате обе станут нейтральными. Потом эти нейтральные молекулы всё равно столкнуться с анодом
или катодом и снова приобретут какой-либо заряд. Электроны в этом случае будут переноситься от анода к катоду молекулами не напрямую, а через множество других молекул. На это также будет тратиться кинетическая энергия молекул и в результате температура газа внутри сосуда будет уменьшатся. Но молекулы газа будут получать тепло окружающей среды через стенки сосуда, анод и катод.
В отличии от демона Максвелла, двигателя Сцил-ларда или вертушки Фейнмана в данном вечном двигателе нет ни одной движущейся детали. Так же нет необходимости наблюдения за молекулами, определения их скорости и т.д. То есть, нет всех тех причин, которые делают демона Максвелла, двигатель Сцилларда и вертушку Фейнмана неработоспособными.
Возможно, что этот процесс будет невозможен при комнатной температуре, но будет возможен при высокой температуре. В этом случае кпд такого преобразователя тепловой энергии в электроэнергию будет теоретически равен 100%. Так как тепловая энергия преобразуется в электроэнергию напрямую, без каких-либо промежуточных стадий. Нет необходимости отдавать часть тепла холодильнику, как в термодинамическом цикле Карно.
Небольшой расчёт. Ток 1 ампер равен заряду в 1 кулон, прошедшему через проводник за 1 секунду. Так как заряд электрона 1,6х10-19 К, то в 1 Кулоне 6,25х1018 электронов. Каждая молекула при соприкосновении будет переносить 1 электрон. Например, молекулы воздуха за 1
секунду ударяются в 1 см2 поверхности примерно 2,25х1023 раз. Но так как молекулы-демоны переносят электроны не напрямую, а через другие молекулы, то допустим, чтобы перенести 1 электрон необходимо примерно 105 ударов молекул-демонов в анод и катод. Соответственно, за 1 секунду будет переноситься примерно 6,25х1018 электронов. Значит при площади анода и катода 1 см2 можно получить ток 1 ампер. Конечно, напряжение, создаваемое одним таким элементом, будет небольшое, десятки милливольт. Допустим, каждый элемент будет создавать напряжение 0,05 В. Если соединить последовательно 2000 элементов, то получим напряжение 100 В. Толщина одного элемента 1 мм. Ещё 2 мм это промежуток между элементами для прохождения теплоносителя. Общая площадь одного элемента можно сделать 100 см2. Ток такого элемента 100 А. Соответственно мощность всей батареи 100 В х 100 А = 10000 Вт или 10 кВт. Что для индивидуального использования одной семьёй вполне достаточно. Размер такой батарей 10 см х 10 см х 600 см. Так как такой источник электроэнергии работает за счёт теплоты окружающей среды, то основная проблема в таком источнике - это обеспечить подвод необходимого количества теплоты к нему от окружающей среды.
Литература
1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т.3 Изд-во МФТИ, 2004 г.
ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СИНТЕТИЧЕСКОГО КОРУНДА
Арзуманян Алексан Мкртычевич
Доктор техн. наук, профессор, Национальный политехнический университет Армении, Гюмрийский
филиал
Мирвелян Тигран Артемевич
Национальный политехнический университет Армении, Гюмрийский филиал
FEATURES OF CRYSTALLOGRAPHY AND PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF SYNTHETIC CORUNDUM Arzumanyan Alexan, Dr. Sci. Sciences, Professor, National polytechnic university of Armenia, Gyumri branch Mirvelyan Tigran, National polytechnic university of Armenia, Gyumri branch
В статье приведены результаты исследования кристаллографической ориентации режущей пластины из синтетического корунда, применяемые для тонко лезвийной обработке цветных металлов и сплавов. Экспериментами установлена оптимальная ориентация режущей пластины, которая дает возможность повысить износостойкость режущей части и качество обработанной поверхности, а также использовать вышеуказанные пластины как многогранные.
Ключевые слова: ориентация, режущая пластины, синтетический корунд, износ, тонко лезвийная обработка.
The article presents the results of the crystallographic orientation study of the synthetic corundum insert used for thin blade processing non-ferrous metals and alloys. Experiments established the optimum orientation of the insert, which allows to increase the wear resistance of the cutting part and surface quality as well as the above use plates as multifaceted. Keywords: orientation, cutting plate, synthetic corundum, wear, fine-blade machining.
Наиболее распространенной технологией, обеспечивающей требуемые параметры обработанных поверхностей деталей машин, является абразивная обработка, позволяющая стабильно и экономично получать высокие
показатели качества деталей из материалов, подвергающихся абразивной обработке (подшипники, шпиндели и валы станков, детали высокоточной измерительной техники, детали ДВС и множество других). Но абразивная обработка не пригодна для деталей из цветных металлов и
