Билет № 191. Основные начала термодинамики. Невозможность вечных двигателей. …………………………………………………………..22. Классы элементарных частиц………………………………….181. Основные начала термодинамикиТермодинамика - наука о закономерностях превращения энергии. В термодинамике широко используется понятие термодинамической системы. Поскольку одно и тоже тело, одно и тоже вещество при разных условиях может находиться в разных состояниях, (пример: лед, вода, пар, одно вещество при разной температуре) вводятся, для удобства, характеристики состояния вещества - так называемые параметры состояния. Перечислим основные параметры состояния вещества: Температура тел - определяет направление возможного самопроизвольного перехода тепла между телами. В настоящее время в мире существует несколько температурных шкал и единиц измерения температуры. Наиболее распространенная в Европе шкала Цельсия где нулевая температура v температура замерзания воды при атмосферном давлении, а температура кипения воды при атмосферном давлении принята за 100 градусов Цельсия (ºС). В Северной Америке используется шкала Фаренгейта. Для термодинамических расчетов очень удобна абсолютная шкала или шкала Кельвина. За ноль в этой шкале принята температура абсолютного нуля, при этой температуре прекращается всякое тепловое движение в веществе. Численно один градус шкалы Кельвина равен одному градусу шкалы Цельсия. Температура, выраженная по абсолютной шкале, называется абсолютной температурой. Соотношение для перехода от градусов Цельсия к градусам Кельвина: T [K] = t [º C] + 273.15 T-температура в Кельвинах; t температура в градусах Цельсия. Давление - представляет собой силу, действующею по нормали к поверхности тела и отнесенную к единице площади этой поверхности. Для измерения давления применяются различные единицы измерения. В стандартной системе измерения СИ единицей служит Паскаль (Па). Соотношение между единицами: 1 бар = 105 Па 1 кг/см2 (атмосфера) = 9.8067104 Па 1мм рт. ст (миллиметр ртутного столба) = 133 Па 1 мм вод. ст. (миллиметр водного столба) = 9.8067 Па Плотность - отношение массы вещества к объему занимаемому эти веществом. Удельный объем - величина обратная плотности т.е. отношения объема занятого веществом к его массе. Определение: Если в термодинамической системе меняется хотя бы один из параметров любого входящего в систему тела, то в системе происходит термодинамический процесс. Основные термодинамические параметры состояния Р, V, Т однородного тела зависят один от другого и взаимно связаны уравнением состояния: F (P, V, Т) Для идеального газа уравнение состояния записывается в виде: где: P - давление v - удельный объем T - температура R - газовая постоянная (у каждого газа свое значение) Если известно уравнение состояния, то для определения состояния простейших систем достаточно знать две независимые переменные из 3-х Р = f1 (v, т); v = f2 (Р, Т); Т = f3 (v, Р) Термодинамические процессы часто изображаются на графиках состояния, где по осям отложены параметры состояния. Точки, на плоскости такого графика, соответствуют определенному состоянию системы, линии на графике соответствуют термодинамическим процессам, переводящим систему из одного состояния в другое. Рассмотрим термодинамическую систему, состоящую из одного тела v какого либо газа в сосуде с поршнем, причем сосуд и поршень в данном случае является внешней средой. Пусть, для примера, происходит нагрев газа в сосуде, возможны два случая: 1) Если поршень зафиксирован и объем не меняется, то произойдет повышение давления в сосуде. Такой процесс называется изохорным (v=const), идущий при постоянном объеме; Изохорные процессы в P - T координатах: v1>v2>v3 2) Если поршень свободен, то нагреваемый газ будет расширяться, при постоянном давлении такой процесс называется изобарическим (P=const), идущим при постоянном давлении. Изобарные процессы в v - T координатах P1>P2>P3 Если, перемещая поршень, изменять объем газа в сосуде то, температура газа тоже будет изменяться, однако можно охлаждая сосуд при сжатии газа и нагревая при расширении можно достичь того, что температура будет постоянной при изменениях объема и давления, такой процесс называется изотермическим (Т=const). Изотермические процессы в P-v координатах Т1>T2 >T3 Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой, называется адиабатным, при этом количество теплоты в системе остается постоянными (Q=const). В реальной жизни адиабатных процессов не существует поскольку полностью изолировать систему от окружающей среды не возможно. Однако часто происходят процессы, при которых теплообменном с окружающей средой очень мал, например, быстрое сжатие газа в сосуде поршнем, когда тепло не успевает отводиться за счет нагрева поршня и сосуда. Примерный график адиабатного процесса в P - v координатах Определение: Круговой процесс (Цикл) - это совокупность процессов, возвращающих систему в первоначальное состояние. Число отдельных процессов может быть любым в цикле. Понятие кругового процесса является для нас ключевым в термодинамике, поскольку работа АЭС основана на паро-водяном цикле, другими словами мы можем рассматривать испарение воды в активной зоне (АЗ), вращение паром ротора турбины, конденсацию пара и поступление воды в АЗ как некий замкнутый термодинамический процесс или цикл. Теплота и работа. Тела, участвующие в процессе, обмениваются между собой энергией. Энергия одних тел увеличивается, других - уменьшается. Передача энергии от одного тела к другому происходит 2-мя способами: Первый способ передачи энергии при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергии между молекулами соприкасающихся тел (или лучистым переносом при помощи электромагнитных волн). Энергия передается от более нагретого тела, к менее нагретому. Энергия кинетического движения молекул называется тепловой, поэтому такой способ передачи энергии называется передача энергии в форме теплоты. Количество энергии, полученной телом в форме теплоты, называется подведенной теплотой (сообщенной), а количество энергии, отданное телом в форме теплоты - отведенной теплотой (отнятой). Обычное обозначение теплоты Q, размерность Дж. В практических расчетах важное значение приобретает отношение теплоты к массе - удельная теплота обозначается q размерность Дж/кг. Подведенная теплота - положительна, отведенная - отрицательна. Второй способ передачи энергии связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления. Этот способ называется передачей энергии в форме работы. Если в качестве примера тела рассматривать газ в сосуде с поршнем, то в случае приложения внешней силы к поршню происходит сжатие газа - работа совершается над телом, а в случае расширения газа в сосуде работу, перемещение поршня, совершает само тело (газ). Количество энергии, полученное телом в форме работы называется совершенной над телом работой, а отданная - затраченной телом работой. Количество энергии в форме работы обычно обозначается L размерность Дж. Удельная работа - отношение работы к массе тела обозначается l размерность - Дж/кг. Определение: Рабочие тело - определенное количество вещества, которое, участвуя в термодинамическом цикле, совершает полезную работу. Рабочим телом в реакторной установке РБМК является вода, которая после испарения в активной зоне в виде пара совершает работу в турбине, вращая ротор. Определение: Передача энергии в термодинамическом процессе от одного тела к другому, связанная с изменением объема рабочего тела, с перемещением его во внешнем пространстве или с изменением его положения называется работой процесса. ^ Первый закон термодинамики.Формулировка: В изолированной термодинамической системе сумма всех видов энергии является величиной постоянной. Этот закон является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии, который гласит, что энергия не появляется и не исчезает, а только переходит из одного вида в другой. Из этого закона следует, что уменьшение общей энергии в одной системе, состоящей из одного или множества тел, должно сопровождаться увеличением энергии в другой системе тел. ^ Второй закон термодинамики. Первый закон термодинамики утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, не устанавливая условий, при которых возможны эти превращения. Повседневные наблюдения и опыты показывают, что теплота сама может переходить только от нагретых тел к более холодным (до полного равновесия). Только за счет затраты работы можно изменить направление движения теплоты. Это свойство теплоты резко отличается от работы. Работа легко и полностью превращается в теплоту. В тепловых машинах превращение теплоты в работу происходит только при наличии разности температур между источниками теплоты и теплоприемниками. При этом вся теплота не может быть превращена в работу. Закон, позволяющий указать направление теплового потока, и устанавливающий максимально возможный предел превращения теплоты в работу в тепловых машинах - 2-й закон термодинамики. ^ Формулировки второго закона термодинамики: 1.Вечный двигатель второго рода не возможен, (под вечным двигателем второго рода понимается машина, которая могла бы превращать всю подводимую к ней теплоту в работу. Такая машина имела бы КПД = 1). 2.Стопроцентное превращение теплоты в работу посредством тепловой машины - двигателя невозможно. Условия работы тепловых машин.1-е: Тепловая машина всегда работает в определенном перепаде температур. (Это значит, что для работы такой машины необходим, по крайней мере, 1 источник теплоты, и 1 приемник теплоты). 2-е: Любая тепловая машина должна работать циклично, т.е. рабочее тело, совершая за определенный промежуток времени ряд процессов расширения и сжатия, должно возвращаться в исходное состояние. ^ 2. Невозможность вечных двигателей Под возможностью создания современного "вечного" двигателя подразумевается, во-первых, создание эффективных преобразователей известных перспективных потенциальных источников энергии, и, во-вторых, возможности использования новых видов энергии, в частности, свободной энергии вакуума. Т.е. возможность создания устройств, кажущийся кпд которых (грамотно измеренный современными методами) больше 1, что обусловлено неизвестными в настоящее время новыми эффектами (каковыми были, например, электричество в средние века и атомная энергия в 19 веке). Конечно, истинные вечные двигатели (perpetuum mobile) не существуют и не могут существовать. Поэтому можно рассматривать только такие устройства, которые не противоречат глобальным законам физики. Хотя именно изобретатели вечного двигателя все же были двигателем прогресса на протяжении веков. Стоит ли изобретать вечные двигатели? Среди большого и все возрастающего числа изобретателей всегда находятся увлеченные мечтатели или максималисты, которые пытаются создать вечные двигатели, "перпетуум мобиле". Это слово произошло от латинского, perpetuum mobile, что означает вечно движущееся или вечный двигатель. Истории известны многие тысячи таких "открытий" и связанных с ними судеб, их неистово увлеченных авторов, наполненных радостями творчества, восторгами полученных сопутствующих побочных результатов и горькими разочарованиями за несостоявшиеся результаты. Пока еще никому не удалось сконструировать вечный двигатель, и составить рецепт эликсира бессмертия. Но при этом, сам собой напрашивается вопрос: так стоит ли вообще тогда заниматься изобретением "вечного" двигателя? Но многовековая мировая и отечественная история работы над "вечным" двигателем не позволяет дать скоропалительный, а может быть, и легкомысленный ответ. Если обратиться с этим вопросом к популярным книгам и сугубо научным историческим источникам, к простым безвестным инженерам или известнейшим мэтрам науки, то никогда не получить на него однозначного ответа. Одними из первых, кто открыл эпоху создания "вечных двигателей" были алхимики (здесь под термином "вечный двигатель" подразумевается не только техническое устройство, а любой объект творческой и изобретательской деятельности, обладающий свойствами "абсолютности", "вечности"). "Химия - дочь алхимии" - так высоко оценил роль алхимии, одного из самых ложных учений среди многих лжеучений прошлой поры, гений русской и мировой математики Николай Лобачевский. Эта "наука" родилась еще в первых столетиях нашей эры в Египте, перекинулась на другие страны и была узаконена арабами. Они присоединили к более раннему термину "химия" (наука о превращениях веществ) артикль "ал" и тем самым ввели алхимию в круг других наук, известных на Земле к тому времени. В основу своих воззрений алхимики взяли убеждение в одушевленности металлов. Якобы металлы все время "растут" и "созревают" в лоне Земли, чем и обусловлены их превращения. Еще со времен средневековых алхимиков, открывших в поисках "философского камня" много новых и ценных химических веществ, история хранит немало примеров, когда азартная погоня за призраком приводила к важным изобретениям, не имевшим иногда никакой видимой связи с намерениями искателей. Так, американский наборщик Хьятт, обуреваемый благим желанием искусственно создать слоновую кость для биллиардных шаров (за это была обещана огромная премия), изобрел в 1863 году первую в мире пластмассу, которая под именем целлулоида получила широчайшее применение и быстро распространилась. Любой творческой находке предшествует обычно довольно длительная, порой мучительная стадия поисков. Обостренная избирательность и особая зоркость нередко позволяют первооткрывателю добиться цели, пользуясь доступными и широко известными сведениями. Свою задачу алхимики усматривали в содействии с помощью некоего эликсира бессмертия, философского камня естественному взрослению металлов, которые проходят те же, что и человек, ступени судьбы. Заветная цель - вырастить из недозрелых состояний - зрелые, из неблагородных металлов - благородные (из меди - золото, из железа - серебро). Сейчас очевидно, что это утопия. Но, овладев умами, алхимия, увлекла их жаждой поиска и проложила первые тропинки к большой и истинной науке. Расцвет алхимии пришелся на 15 - 17-й век, и это как раз в то время, когда она жестоко преследовалась церковью. Многие ученые того времени, обвиненные в занятиях черной магией и распространении учения Сатаны, закончили свою жизнь в тюрьмах и даже были казнены. В то же время, алхимия помогла людям открыть немало секретов природы, принесших пользу человечеству. Люди научились делать сплавы, различные красители, стекло. Немецкий алхимик Бранд, пытаясь добыть философский камень, открыл новый химический элемент фосфор. В другое время немецкие же алхимики "варили" (в 1710 году) в одной из примитивных лабораторий золото. Естественно, что это им сделать не удалось, зато они изобрели фарфор знаменитой саксонской марки. Одно из направлений поисков творцов, энтузиастов и упорных изобретателей - это создание, разработка "абсолютного двигателя", "вечного двигателя", который, будучи однажды запущен в действие, совершал бы работу неограниченно долгое время без привлечения энергии со стороны. Первое упоминание о вечном двигателе ученые обнаружили в древней санскритской рукописи "Сиддхантасиромани", написанной великим индийским математиком Бхаскаром примерно в 1150 году. В этой книге рассказано о колесе, которое имело специальные полости, заполненные ртутью. Утверждалось, что если такое колесо закрепить на оси и придать ему первоначальное вращение, то оно в дальнейшем будет вращаться вечно. Аналогичное колесо было описано и в астрономическом кодексе короля Кастилии Альфонса Великого, относящемся к 1272 году. В арабской рукописи 1200 года, написанной Фахр ад дин Ридвана бен Мухаммедом, изложено три разных конструкции вечных двигателей. Изыскания в этой области особенно активизировались в 16 веке, когда началось бурное развитие машинного производства. В изданной в начале этого века книге итальянского врача, философа и алхимика Марко Антонио Зимара "Пещера медицинской магии" описана "вечная ветряная мельница". Этот изобретатель предложил поставить напротив лопастей колеса ветряной мельницы кузнечные меха (воздушные насосы), приводимые в действие самим колесом. Зимара, по-видимому, был уверен, что воздух, выходящий из мехов, способен вращать то же самое мельничное колесо, которое и приводит в движение эти меха. В литературных источниках тех времен содержатся описания "вечных двигателей", основанных на использовании энергии воды. Основным элементом таких двигателей являлся спиральный водяной подъемник, так называемый, архимедов винт. При этом идея вечного движения казалась чрезвычайно простой: архимедов винт поднимает воду из резервуара на какую-то высоту, эта вода падает на лопасти водяного (мельничного) колеса, которое при этом вращается и, в свою очередь, приводит в движение архимедов винт. Гипотеза создания идеально экономичной машины занимала тогда и сейчас занимает умы не только мечтателей - самоучек, но и умы многих видных ученых. Понятно, что вечный двигатель так и остался "работающим" лишь в воображении его творцов. Хотя их замыслы и были утопичны, попытки материализовать идею, споры вокруг нее принесли немало интересных теоретических и конструктивных решений, позволили выявить новые закономерности, увидеть ранее неизвестные процессы. Приведем исторический факт, произошедший с нидерландским математиком С.Стевиным в 1857 году. Работая над вечным двигателем, он поставил такой эксперимент. Соединив 14 шаров в одну цепь, он накинул ее на трехгранную призму в надежде, что шары, скатываясь по наклонной грани, вовлекут в движение всю цепь и создадут за счет этого непрерывное ее вращение. Но, несмотря на страстное желание изобретателя, шары не захотели непрерывно вращаться, а неподвижно зависали в накинутом на призму положении. Зато эта неподвижная система навеяла ему идею равновесия. Данный результат и вошел в научную терминологию как закон равновесия сил на наклонной плоскости. Рассмотрим исторические примеры некоторых вечных двигателей. На рисунке изображен мнимый самодвижущийся механизм - один из древнейших проектов вечного двигателя. В его теле имеется ряд улиткообразных камер, в каждую из которых помещен тяжелый груз-шар. Изобретатель воображал, что шары с одной стороны колеса (например, с правой) всегда находятся ближе к краю обода колеса, чем с левой, и своим весом заставят колесо бесконечное время вращаться, стоит лишь один раз подтолкнуть его в направлении движения по часовой стрелке. Ясно, что при демонстрации этого чуда произошел конфуз - колесо всякий раз после его запуска останавливалось. Этот пример пришел в нашу литературу из Западной Европы. Однако нечто подобное имело место и в практике российских изобретателей - самоучек. Интересный эпизод неудачной демонстрации такого вечного двигателя можно найти в рассказе нашего соотечественника - писателя Н.Е.Петропавловского с символическим названием "Perpetuum mobili". Вот как он образно рассказывает об изобретателе - крестьянине из Пермской губернии Лаврентии Голдыреве, изображенном в этом рассказе под псевдонимом Пыхтин. "Перед нами стояла странная машина больших размеров, с первого взгляда похожая на тот станок, в котором подковывают лошадей; виднелись плохо тесаные деревянные столбы, перекладины и целая система колес, маховых и зубчатых; все это было неуклюже, не обстругано, безобразно. В самом низу, под машиной, лежали какие-то чугунные шары; целая куча этих шаров лежала и в стороне. - Это она и есть? - спросил управляющий. - Она - с... -Такое чудовище! Ты бы хоть немного обтесал ее. - Да, она точно ... не обтесана, малость. - Что же, вертится она? - спросил управляющий. - Как же, вертится ... - Да у тебя есть лошадь, чтобы вертеть-то ее? - Зачем же лошадь? Она сама, - отвечал Пыхтин и принялся показывать устройство чудища. Главную роль играли те чугунные шары, которые были сложены тут же в кучу. - Главная сила в этих вот шарах ... Вот глядите: наперво шар бухнется на этот черпак ... отсюда свистнет, подобно молнии, вон по этому желобу, а там его подденет тот черпак, и он перелетит, как сумасшедший, на то колесо и опять даст ему хорошего толчка, такого толчка, от которого он зажужжит даже... А пока этот шар лежит, там уже свое дело делает другой... Там уж он опять летит ... бросится на тот черпак, перескочит на то колесо и опять р - раз! Так и далее. Вот она в чем штука- то ... Вот я пущу ее... Пыхтин торопливо метался по сараю, собирая разбросанные шары. Наконец, свалив их в одну кучу подле себя, он взял один из них в руку и с размаху бухнул его на ближайший черпак колеса, потом быстро другой, за ним третий... В сарае поднялось что-то невообразимое: шары лязгали о железные черпаки, дерево колес скрипело, столбы стонали. Адский свист, жужжание, скрежет наполнили полутемное место ... " Как нам нетрудно догадаться, машина вращалась до тех пор, пока изобретатель продолжал подбрасывать все новые и новые шары. Сила их удара и вес были единственным источником работы мнимого вечного двигателя. И Пыхтин невольно сказал правду, что "главная сила в этих вот шарах". Рассказывают, что позднее изобретатель глубоко разочаровался в своем детище, когда он представил его на промышленную выставку в г. Екатеринбург и впервые увидел настоящие действующие машины. Когда посетители выставки попросили его рассказать об изобретенной им "самодвижущейся машине", он в отчаянии произнес: - "Да ну ее к шуту! Прикажите изрубить ее на дрова ... " Любопытно узнать, что "вечные двигатели" разрабатывались не только учеными и любителями-изобретателями, но и предпринимателями-шарлатанами. Последних соблазняли возможные баснословные барыши, некоторые из них рисковали своими деньгами, а иногда и теряли их, когда такого двигателя на получалось. В ряде случаев шарлатаны-изобретатели вынуждены были даже скрываться, когда их технические фокусы не удавались или разоблачались. Однажды на такую тонкую уловку чуть было не попался царь Петр I, хорошо разбиравшийся в технике и собиравший через своих посланцев редкостные поделки на Западе. В те петровские времена в Германии некий доктор Орфиреус (Беслер) изобрел "самодвижущееся колесо", которое будто бы не только вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжелый груз на значительную высоту. С этим колесом его автор путешествовал по Европе по выставкам и ярмаркам и зарабатывал очень большие деньги. Великие мира сего осыпали его высокими милостями, поэты слагали оды и гимны в честь его волшебного колеса. Весть об изумительном изобретении Орфиреуса дошла до Петра 1, сильно падкого до всяких "хитрых махин". Через своего российского дипломата царь предварительно сговорился о покупке этой машины за сто тысяч рублей, но только до сделки дело не дошло из-за смерти царя. Между тем, у знаменитого изобретателя были и недруги, которые изобличили его в обмане. А многолетняя тайна заключалась в том, что в действительности "вечный двигатель" приводился в движение его братом и служанкой, спрятанными в соседней комнате, незаметно и периодически сообщающими колесу энергию вращения через рычаги и тонкий шнурок. Более безобидным представляется использование "вечных двигателей" в рекламных целях. Об одном из таких примеров их "применения" рассказал автор широко известных и увлекательных книг по физике, астрономии и математике Я.И.Перельман. В одном из крупных кафе в Лос-Анджелесе (Америка) для привлечения внимания публики на входной гигантской рекламе был установлен "вечный двигатель" в виде колеса с перекатывающимися шарами (подобно тому, что приведен на рисунке). Этот двигатель незаметно приводился в действие искусно скрытым электродвигателем, хотя всем прохожим и посетителям казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезях тяжелые шары. Рабочие - слушатели школы Я.И. Перельмана - были страшно поражены увиденным и не хотели верить доказательствам учителя о невозможности вечных двигателей. Учителя выручило только то, что в городе в выходные дни электрическая сеть полностью отключалась. Зная об этом, он посоветовал слушателям наведаться к витрине в эти дни. Последовав его совету, они увидели, что по выходным дням двигатель не работал и предусмотрительно прикрывался занавеской. И за счет этого, как шуточно пишет автор, закон сохранения энергии вновь завоевал доверие слушателей. Важно отметить, что открытиями вечных двигателей, как правило, занимаются "бессребряники", т.е. люди, которые это делают не ради корысти, не ради денег, не ради золота, а в силу своей творческой увлеченности, своего новаторского призвания. Яркой иллюстрацией сказанного может служить ученый - алхимик Бертольд, описанный А.С.Пушкиным в его прозаическом произведении "Сцены из рыцарских времен". Бедный ученый Бертольд делает бесконечные опыты по получению золота из разных химических элементов. Его многообещающие опыты поддерживает кредитами богатый купец Мартын в надежде на успех изобретателя. В одном из диалогов между ними Мартын спрашивает: "Если твой опыт тебе удастся и у тебя будет золота и славы вдоволь, будешь ли ты наслаждаться жизнью?" В ответ ему Бертольд говорит: "... Займусь еще одним исследованием. Мне кажется, есть средство открыть перпетуум мобиле. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому. Видишь ли, добрый мой Мартин, делать золото задача заманчивая, но найти перпетуум мобиле... О!" Можно при этом упомянуть, что А.С.Пушкин написал это произведение под впечатлением незадолго изобретенного до этого (в 1834 году) в Санкт-Петербурге академиком Борисом Семеновичем Якоби, которого он знавал лично, первого электрического приводного двигателя. Этот двигатель, питающийся на постоянном токе от батареи Вольта, настолько поразил своей новизной и оригинальностью просвещенных современников, что они долгое время называли его "перпетуум мобиле". Живет в Самаре интереснейший человек - изобретатель Александр Степанович Фабристов, которому ныне перевалило за 80 лет. Еще в молодости он увлекся идеей вечного двигателя, много сочинил его конструкций, создал много образцов, но все неудачно. И только лет 10 назад создал, наконец, устройство, которое он называет "вечный двигатель", и которое, как он убежден, способно вырабатывать "бесплатную" энергию только за счет сил гравитации. Его устройство не так уж хитро по конструкции и состоит из 8 металлических "стаканов", укрепленных на крестовине, из свинцовых уголков, храповиков и двух шестеренчатых дуг. "Стакан", прикрепленный к крестовине, движется по кругу, проходит через одну дугу - угольник внутри перемещается и силовое плечо становится больше. Проходит через другую - угольник встает на прежнее место. Так, что получается, что у четырех "стаканов" с одной стороны масса значительно больше, чем у стаканов с другой, из-за действия сил гравитации. К сожалению его "вечный двигатель" не запатентован, и не апробирован, так как и наш российский институт патентной экспертизы не принимает к рассмотрению проекты таких двигателей. Создать же опытный образец изобретателю - одиночке не под силу, а промышленным предприятиям вроде бы и неприлично заниматься разными выдумками. А ведь, по идее, это экологически чистый двигатель, не портящий ландшафт и природу, не загрязняющий атмосферу. Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие - упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза для науки шла как со стороны верующих, так неверующих. Известный физик, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что по - существу, идея вечного двигателя была научной. Плохо ли, хорошо ли, но она готовила благодатную почву грядущим естествоиспытателям для постижения более высоких истин. Как хорошо сказал томский профессор, философ А.К.Сухотин:"... неуклонно подогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идейным двигателем вечного сгорания, подбрасывающим свежие поленья в топки ищущей мысли". Тем временем, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов, на придуманные ими вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран (в частности, Парижская академия наук приняла запрет еще в 17-м веке), приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии. Всемирно известный в области механики советский академик Борис Викторович Раушенбах считает такие решения научных организаций ошибочными и вредными для дальнейшего развития науки. Он утверждает, что наука должна глубоко исследовать, доказывать и терпеливо разъяснять, а не пресекать и, тем более, не запрещать любые изобретения ("не накидывать уздечку на исследовательскую активность, куда бы она не расходовалась"). Понятно, что принцип сохранения энергии никакими конструкциями вечных двигателей не поколебать, но возможны уточнения, выяснение сфер его применения и пересечения с другими физическими принципами. Открылось же, например, что этот закон комбинируется с законом сохранения массы и такое проявление пошло на пользу более глубокого осмысления этих двух законов. На практике такие устройства оказались не работоспособными, а заявленная их авторами дополнительная энергия (сверх затраченной) существовала, на самом деле, на уровне погрешности экспериментов либо была чистым вымыслом авторов. Возможно, их авторы при расчете эффективности (когда получили КПД много больше 1) учли далеко не все факторы... В большинстве же случаев просто было выдано желаемое за действительное, как общеизвестная работа Флейшмана и Понса по открытию "холодного" термоядерного синтеза, который наделал много шума из ничего и был закрыт... Действующие модели "вечных" двигателей, якобы нарушающие 2 начало термодинамики, на самом деле работали в полном соответствии с этим вторым началом термодинамики (в общем виде для открытых неравновесных систем), однако имели низкую эффективность и годились лишь как демонстрационные модели возможности получать энергию. Так, простой расчет показал, что для получения 1 киловатта энергии потребовалось бы построить агрегат размером с современный 17-этажный дом! Гораздо более эффективно использовать ветровую или солнечную энергию... Практически все авторы "действующих" моделей используют постоянный внешний источник энергии (обычно, электрическая сеть или батарейка) и эффективность системы рассчитывают на основании соотношения полученной энергии к затраченной. Поскольку суммарную поглощенную и выделенную энергию точно замерить не всегда очень просто, по-видимому, в этом и кроется большинство ошибок. Есть также и другие ошибки при расчете суммарного кпд устройства. Казалось, чего бы проще, создать режим самогенерации свободной энергии, т.е. часть получаемой энергии пустить на возбуждение устройства вместо внешнего источника, который нужен, лишь чтобы запустить машину, и далее в чистом виде получать только заявленную сверх единичную разность... Однако таких устройств не существует. Хотелось бы увидеть действительно работающую модель, в которой имеется замкнутый контур и машина производит энергию без внешнего источника. В заключение хочу отметить, что все существующие естественно - научные законы (физики, химии и т.д.) строго соблюдаются. В первую очередь это касается второго начала термодинамики. Конечно, многие физические законы и модели несовершенны, однако пока не известны надежные экспериментальные данные, которые бы противоречили существующим законам. ^ 2. Классы элементарных частиц2.1. Характеристики субатомных частиц Исторически первыми экспериментально обнаруженными элементарными частицами были электрон, протон, а затем нейтрон. Казалось, что этих частиц и фотона (кванта электромагнитного поля) достаточно для построения известных форм вещества - атомов и молекул. Вещество при таком подходе строилось из протонов, нейтронов и электронов, а фотоны осуществляли взаимодействие между ними. Однако, вскоре выяснилось, что мир устроен значительно сложнее. Было установлено, что каждой частице соответствует своя античастица, отличающаяся от нее лишь знаком заряда. Для частиц с нулевыми значениями всех зарядов античастица совпадает с частицей (пример - фотон). Далее, по мере развития экспериментальной ядерной физики к этим частицам добавилось еще свыше 300 частиц (!). Характеристиками субатомных частиц являются масса, электрический заряд, спин (собственный момент количества движения), время жизни частицы, магнитный момент, пространственная четность, лептонный заряд, барионный заряд и др. Когда говорят о массе частицы, имеют в виду ее массу покоя, поскольку эта масса не зависит от состояния движения. Частица, имеющая нулевую массу покоя, движется со скоростью света (фотон). Нет двух частиц с одинаковыми массами. Электрон - самая легкая частица с ненулевой массой покоя. Протон и нейтрон тяжелее электрона почти в 2000 раз. А самая тяжелая из известных элементарных частиц (Z -частицы) обладает массой в 200 000 раз больше массы электрона. Электрический заряд меняется в довольно узком диапазоне и всегда кратен фундаментальной единице заряда - заряду электрона (-1). Некоторые частицы (фотон, нейтрино) вовсе не имеют заряда. Важная характеристика частицы - спин. Он также всегда кратен некоторой фундаментальной единице, которая выбрана равной Ѕ . Так, протон, нейтрон и электрон имеют спин Ѕ , а спин фотона равен 1. Известны частицы со спином 0, 3 / 2 , 2. Частица со спином 0 при любом угле поворота выглядит одинаково. Частицы со спином 1 принимают тот же вид после полного оборота на 360° . Частица со спином 1/2 приобретает прежний вид после оборота на 720° и т.д. Частица со спином 2 принимает прежнее положение через пол-оборота (180° ). Частиц со спином более 2 не обнаружено, и возможно их вообще не существует. В зависимости от спина, все частицы делятся на две группы:бозоны - частицы со спинами 0,1 и 2; фермионы - частицы с полуцелыми спинами (Ѕ ,3 / 2 ) Частицы характеризуются и временем их жизни. По этому признаку частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильные частицы - это электрон, протон, фотон и нейтрино. Нейтрон стабилен, когда находится в ядре атома, но свободный нейтрон распад