АНАЛОГ ДЕМОНА МАКСВЕЛЛА Андреев Юрий Петрович

Международный Научный Институт "Educatio" VI (13), 2015
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
119
АНАЛОГ ДЕМОНА МАКСВЕЛЛА
Андреев Юрий Петрович
независимый исследователь
АННОТАЦИЯ
Демон Максвелла - это мифическое существо микроскопического размера. Он был придуман английским физиком Д. К. Максвеллом для мысленного эксперимента с целью проиллюстрировать кажущийся парадокс второго начала
термодинамики. В результате этого мысленного эксперимента было установлено, что даже если бы демон существовал, то нарушения второго начала всё равно не было бы, так как для его работы необходима энергия от стороннего
источника. Но для своей работы демон может использовать кинетическую энергию молекул. Тем более, что этих
молекул вокруг демона всегда огромное количество. Но с тех пор демон Максвелла так и остался мифическим существом. Аналога демона Максвелла, работающего с молекулами газа, до сих пор пока не создан. В данной статье рассказывается, как очень просто возможно создать аналог демона Максвелла.
Ключевые слова: демон Максвелла, второе начало термодинамики, мембрана, нанотехнологии.
Все знают демона Максвелла. Демон Максвелла это мифическое существо, придуманный Максвеллом.
Этот демон, по задумке Максвелла, должен находиться
радом с отверстием с дверцей и должен в одну сторону
пропускать "горячие" молекулы, а обратно "холодные"
молекулы. В результате в одной половине сосуда температура повышается, а в другой понижается. В результате
как бы должно нарушиться второе начало термодинамики.
Но этого как бы не должно произойти, так как для работы
демона необходима энергия. Но ничто не мешает демону
использовать для своей работы кинетическую энергию
молекул. При этом будет понижаться температура окружающего газа, что и будет являться нарушением второго
начала. Сортировать молекулы по скоростям достаточно
сложная работа. Можно облегчить задачу демону. Пусть
демон просто пропускает молекулы, летящие с одной стороны, и не пропускает молекулы, летящие с другой стороны, независимо от их скоростей. В результате давление
в одной половине сосуда уменьшится, а в другой повыситься. И ничто не мешает эту разность давлений использовать для получения полезной работы. Что также нарушает второе начало. Остаётся только создать устройство аналог демона. И такой аналог демона возможно изготовить даже при современном уровне развития нанотехнологий
Предположим, есть сосуд, разделённый мембраной на две части. См. рис. 1.
Рис. 1.
Рис. 2.
1 - мембрана, разделяющая сосуд на две части. В
мембране есть множество микроскопических отверстий
размером порядка 1-2 нм. В обоих половинах сосуда находится газ. Давление газа в обоих частях одинаково. Что
будет происходить в этом случае? В разделяющую мембрану ударяется множество молекул с обоих сторон. Так
как давления в обоих частях сосуда равны, то равное количество молекул летят к разделяющей мембране. Часть
из них попадает в отверстия и пролетают через мембрану.
В результате сколько молекул вылетело из половины сосуда - столько же и влетит из другой половины. То есть,
одну вылетающую и одну влетающую молекулу можно
заменить одной молекулой, которая как бы ударилась в
мембрану и отскочила от неё. То есть, такую мембрану
можно считать стенкой как бы без отверстий. Предположим, что в обоих частях у стенки сидят наблюдатели, которые могут фиксировать количество молекул, летящих к
мембране и обратно. В этом случае наблюдатели зафиксируют равное количество молекул, летящих к разделяющей
мембране и от неё в обоих частях сосуда.
Поднимем давление газа в левой половине сосуда.
В результате в левой половинке количество молекул, летящих к мембране увеличивается. Увеличивается и количество молекул, пролетающих через мембрану в правую
половину сосуда. А так как давление в правой половине
осталось прежним. то и количество пролетающих молекул
в левую половину останется прежним. То есть, количество
молекул пролетающих с левой половины в правую
больше, чем с правой в левую. Что зафиксируют наблюдатели в обоих половинках сосуда? Наблюдатели не знают о
повышении давления в левой половине сосуда. В левой
половине сосуда наблюдатель зафиксирует уменьшение
количества молекул, летящих от мембраны относительно
молекул, летящих к мембране. То есть, наблюдатель на основании этого может сделать вывод, что у отверстий в
мембране находятся демоны, которые пропускают часть
молекул с левой половины в правую. И не пропускают их
в обратном направлении. Наблюдатель в правой части зафиксирует, что от мембраны летит больше молекул, чем к
ней. И на основании этого тоже сделает вывод. что демоны пропускают часть молекул с левой половины и не
пропускают в обратном направлении. Если бы на мембране находились настоящие демоны, то наблюдатели зафиксировали бы аналогичный результат. То есть, наблюдатель зафиксировал с одной стороны мембраны к мембране летит молекул больше, чем от неё. С другой стороны от мембраны летит больше молекул, чем к ней.
Международный Научный Институт "Educatio" VI (13), 2015
120
Если бы на разделяющей мембране находились
настоящие демоны, то в результате их работы давление в
одной половине уменьшилось, а в другой - увеличилось.
Но для работы демонов необходима энергия. И непонятно,
за счёт чего работают демоны. В случае с мембраной всё
ясно. Пока давления в половинах сосуда равны, то демоны
как бы не работают. так как нет энергии для их работы.
Когда появляется градиент давлений, то демоны как бы
начинают работать за счёт этого градиента давлений, пропуская молекулы с левой стороны в правую. В результате
давления в половинах сравниваются. Когда давления
сравняются, то и энергия, необходимая для работы демонов, исчезает.
Каждое отверстие в мембране - это как бы демон,
работающий по выше описанному алгоритму. То есть,
пропускает молекулы с одной стороны и не пропускает их
с другой. Аналог демонов Максвелла имеются. Остаётся
их заставить работать. Причём для своей работы они будут использовать кинетическую энергию молекул окружающих молекул. В результате окружающий газ будет охлаждаться. То есть, такое устройство будет совершать работу за счёт тепла окружающей среды.
Поместим в атмосфере сосуд с мембраной. См. рис.
2.
Пока нет градиента давлений на мембране демоны
не работают и все силы уравновешены. Давление внутри
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сосуда уменьшим. Больше молекул влетают в сосуд снаружи через мембрану. Когда молекула ударяется и отскакивает, то на стенку или мембрану действует изменение
импульса 2mv. Это изменение импульса создаёт силу действующую на стенку или мембрану. Если демон пропускает молекулу в сосуд, то на сосуд действует изменение
импульса mv, в 2 раза меньше. В правую стенку ударяются
и отскакивают все молекулы. В мембрану ударяется и отскакивает только часть молекул. Другая часть молекул
пролетает в сосуд. Эти молекулы создают силу, действующую на сосуд в 2 раза меньшую. То есть, имеем очень
интересный эффект - уменьшение давления внутри сосуда
вызывает уменьшение внешнего давления на сосуд со стороны мембраны. Так как сила внешнего давления F1 на
правую стенку больше, чем сила давления F2, то сосуд будет двигаться влево. Сосуд можно представить в виде
поршня в цилиндре, двигающегося под действием расширяющегося газа. Расширяющийся газ совершает работу по
перемещению поршня и охлаждается. Так как в данном
случае сосуд двигает атмосферный воздух, то этот воздух
у правой стенки будет охлаждаться. Но для поддержания
этой силы необходимо как-то поддерживать пониженное
давление внутри сосуда. Это сделать достаточно просто.
См. рис. 3.
Рис. 3.
1 - мембрана. 2 - цилиндрический сосуд. 3 - цилиндр. 4 - поршень. 5 опора, в которой закреплён поршень.
цилиндрический сосуд и цилиндр соединены между собой. Если цилиндр с сосудом сдвинуть влево, то внутри
создаётся разрежение. На мембране появляется градиент
давлений. А дальше цилиндр с сосудом движутся уже самостоятельно, под действием наружного давления воздуха, который при этом у правой стенки сосуда охлажда-
ется. Всё это подробно описано в статье "Вечный двигатель второго рода Андреева". Также аналоги демона могут
использоваться для создания подъёмной силы. Этот вопрос также подробно описывается в статье "Принцип полёта НЛО".
В данное время бурно развиваются нанотехнологии. Уже созданы мембраны толщиной в 1 атом и выдерживающие давление 1 кгс/см2. Так что создать такую мембрану в наше время - это не проблема.
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ (КРП)
Андреев Юрий Петрович
независимый исследователь
АННОТАЦИЯ
С каждым годом человечество потребляет всё больше энергии. Большую часть энергии получают за счёт сжигания ископаемого топлива. Атомная энергетика после "Фукусимы" вызывает у правительств многих стран недоверие. Другие виды получения альтернативной энергии зависимы от ветра, Солнца и т.д. Но вокруг нас находится огромное количество энергии - это тепло окружающей среды. Охлаждение воды Мирового океана на 1 градус, позволит
обеспечить человечество энергией на несколько столетий при нынешнем уровне потребления энергии. Но, согласно
второму началу термодинамики, это невозможно. И это роковая ошибка, тормозящая уже много лет развитие альтернативной энергетики. Предлагается альтернативный вариант получения электроэнергии только за счёт тепла
окружающей среды.