Бесплатная техническая библиотека

Вечный двигатель на вечной мерзлоте. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Самолет летит над тайгой. С десятикилометровой высоты хорошо видны русла рек, речек и ручьев, рассекающих лесной массив. Мы летим час, два - и все это Якутия, просторная и богатая: золотом, пушниной, алмазами. А еще... морозом! Ведь если подумать - холод тоже может быть богатством. Впрочем, эта мысль принадлежит не мне, а человеку, на встречу с которым я летела в Якутск.

...Лев Иванович Файко встретил меня в аэропорту. Он - ученый-гляциолог, изучает природные льды, их строение, происхождение, физические свойства. К своей редкой профессии Файко пришел не сразу. Мальчишкой увлекался спортивной авиацией, летал на самодельных спортивных планерах; был профессиональным фотографом - корреспондентом ТАСС, объездил на оленях с фотоаппаратом в руках всю Якутию. А еще - изобретал: улучшенную конструкцию разборной якутской юрты, экономную печурку-самовар для пастухов-оленеводов и геологов, которая заодно вырабатывает электричество для питания радиоприемника или рации... На изготовленный им насос, который качал из Лены воду и подавал ее на высокий берег, издалека приходили посмотреть окрестные жители: уж не вечный ли это двигатель? Насос не требовал энергии, его приводило в движение течение воды. Много в своей жизни успел Лев Иванович: воевал в Великую Отечественную, окончил институт, стал кандидатом географических наук...

Только человек с разносторонними интересами и знаниями может увидеть то, на что другие смотрят и не видят. Ну, кого озадачивали непромерзающие озера на вечной мерзлоте? А он удивился, задумался и почувствовал, что за этой маленькой тайной природы скрываются небывалые возможности для... энергетики!

Началось все с поисков ответа на простой житейский вопрос: почему лед на озерах в Якутии намерзает зимою 210 суток, а стаивает всего за 30 весенних дней?

Вы, быть может, скажете: что же здесь такого? Давайте подумаем вместе. Вечная мерзлота сковывает землю Якутии на глубину до 1500 метров и не собирается таять. А вот водоемы ведут себя не по правилам. Например, среднегодовая температура воздуха в полярных областях - минус 19° С, а воды - около нуля. Бывают, конечно, дни с плюсовой температурой воздуха, но в среднем за год она отрицательна. Однако же Ледовитый океан, несмотря на свое название, не промерзает с каждым годом все глубже и глубже. Лишний лед регулярно стаивает за счет тепла наружного воздуха. Воздуха, в среднем более холодного, чем сам лед...

А ведь это противоречит Второму началу термодинамики, основу которого составляет постулат Клаузиуса: ТЕПЛОТА НЕ МОЖЕТ САМА СОБОЙ ПЕРЕЙТИ ОТ МЕНЕЕ НАГРЕТОГО ТЕЛА К БОЛЕЕ НАГРЕТОМУ. Еще в XIX веке Рудольф Клаузиус сформулировал эту бесспорную житейскую истину, на которой теперь покоится стройное здание современной науки.

Кому придет в голову греть воду в чайнике на куске льда. Всем ясна бесполезность затеи. Но вот закавыка. Хоть мы и считаем лед холодным, он содержит достаточно много энергии. Ведь по сравнению с абсолютным нулем он на 273° С горячее! Каждая его молекула обладает энергией и постоянно обменивается ею с другими молекулами. Так почему бы молекулам льда не отдать часть своей энергии воде в чайнике? Пусть лед еще больше охладится, а вода нагреется!

Словом, опыт опытом, а теоретического доказательства у постулата Клаузиуса нет! И в свое время блестящий английский физик Максвелл в шутку придумал этакого "демона", который занимался сортировкой молекул - "горячие", с большими скоростями, отправлял в одну сторону, "холодные" - в другую.

И такой "демон" обязательно добился бы, чтобы чайник на льду закипел!

Недоказанность постулата Клаузиуса давала лазейку многим изобретателям, одержимым идеей создания вечного двигателя второго рода - устройства, которое без всяких затрат извлекало бы энергию из хаотического движения молекул окружающей среды.

Но в том-то и дело, что полезную энергию можно получить только от перепада температур или давлений, высот... Работу производит не само тепло, а только разность между теплом и холодом. Двигатель внутреннего сгорания действует потому, что разность давлений внутри цилиндра и снаружи толкает поршень. Электрическая лампочка загорается оттого, что на нее подана разность потенциалов. На гидроэлектростанциях работу производит не высота воды над уровнем моря, а разность уровней вверху и внизу плотины. Так что вечный двигатель невозможен.

А жаль. Вот если бы и вправду существовало что-то подобное демону Максвелла... Помните, как вы первоклашками носились по коридору во время переменки? Энергии - хоть отбавляй! Нечто вроде хаотического теплового движения молекул. Директор, наверное, ворчал: "Вашей бы энергией динамо-машину крутить!" А что? Роль демона Максвелла мог бы исполнить вращающийся в дверях турникет наподобие тех, что ставятся в магазинах. Прозвенел звонок на перемену - и первоклашки, выбегая из класса, вращали бы турникет. А он соединен с динамо-машиной - вот и совершается полезная работа!.

Так вот Файко, задумавшись над странностями поведения замерзающих природных водоемов, нашел в них подобный запрещенный классической физикой "турникет". Таким односторонним тепловым клапаном в природе является обыкновенный плавучий лед! Количество тепла, получаемого при таянии льда на озере за короткую якутскую весну, и тепла, отдаваемого на протяжении долгой холодной зимы, в точности совпадают. Но дело в том, что замерзание воды происходит на нижней поверхности льда, а таяние - на верхней. Причем когда вода замерзает, это значит, что она отдает тепло. И этому теплу трудно улетучиться наружу через слой льда, поскольку теплопроводность его низкая. Тепло уходит из зимнего водоема очень медленно, и так же медленно идет намерзание ледяного покрова. Зато весной - совсем другое дело. Под солнечными лучами верхний слой льда быстро стаивает, и талая вода, усвоившая так называемую теплоту плавления, уносит ее в водоем. Таким путем воде очень быстро возвращается тепло, потерянное за долгую зиму. И обратный процесс идет в десятки и сотни раз быстрее.

Выходит, лед неодинаково передает тепло в двух направлениях: сверху вниз - гораздо быстрее, чем снизу вверх. Он тот самый "демон", который умело создает разность температур. И получается, что тепло как бы переходит от более холодного тела к более нагретому.

Но как же постулат Клаузиуса? Значит, он не так уж верен и вечный двигатель возможен? Ученый совет, которому Файко доложил о своем открытии, поначалу обвинил его в покушении на устои термодинамики. Но Лев Иванович авторитет Клаузиуса спас: запрещенная постулатом передача тепла происходит не сама собой, а с помощью силы земного тяготения и солнечной энергии. Это тяготение заставляет всплывать менее плотный, чем вода, лед. (Кстати, почему он менее плотный, когда все другие вещества при охлаждении сжимаются? Удовлетворительного объяснения до сих пор нет.) И тогда освобождается объем, куда может стекать талая вода. Но такое невозможно в пластах земли - и вот вам тысячеметровая вечная мерзлота!

А теперь обратимся к земной энергетике. Не находя в природе естественных процессов, которые создавали бы необходимые для энергетики перепады температур, давлений, высот, люди стали создавать их сами: сжигать леса, рыть землю в поисках ископаемого топлива, строить на реках громадные водохранилища и плотины, вторгаться в небезопасный мир атома...

- Да вот же вам даровой нелинейный природный процесс, который может быть вечным источником энергии! - говорит ученый из Якутии.

Замерзающие природные водоемы обеспечивают перепады температур, которые легко превратить в работу. А еще большие запасы тепла скрыты в фазовых превращениях воды. Файко подсчитал, что скрытая теплота, выделяющаяся при замерзании воды, равна энергии, которую можно получить при сбрасывании этого же количества воды с двухкилометровой плотины. Так стоит ли строить плотины, когда можно успешно и без особых затрат использовать огромные запасы тепла, которые зря теряются? Давно планируется строительство в Якутии крупнейшей Нижне-Ленской ГЭС мощностью в 22 миллиона киловатт. Но по расчетам Файко, только с поверхности ее водохранилища при замерзании можно получить энергию в 400 раз больше. Столько ее вырабатывается сейчас во всем мире! Впрочем, и водохранилища для этого не нужно: площадь естественных замерзающих водоемов может в 1000 раз перекрыть потребность человечества! И экология нашей планеты от этого только выиграет.

Осталось придумать, как эту энергию извлекать. Но современная техника к этому уже готова. Вспомним тепловой насос - компрессорный холодильник "наоборот". Жидкость, кипящая в испарителе при температуре около нуля, превращается в пар, под давлением поступает в компрессор, толкает поршни и совершает работу...

Так аномальные свойства воды открывают перед нами бесценный, экологически чистый и неисчерпаемый источник энергии. Очень странное, неправильное вещество, эта обыкновенная вода!

Автор: Н.Коноплева

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Гейзер на дому

▪ Микроскоп из капли воды

▪ Какого цвета небо?

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Травяная бумага 06.07.2003 Польская фирма "Биотек" запатентовала способ получения целлюлозной массы для изготовления бумаги из травянистого растения, родственника мальвы, хлопчатника и гибискуса. Американское растение сида растет буквально как трава, наращивает биомассу в десять раз быстрее, чем хвойные породы деревьев, обычно применяемые для изготовления бумаги. Содержание целлюлозы в стеблях сиды - 40 процентов, примерно как в древесине сосны или березы. В растении нет смолы, в нем гораздо меньше лигнина, чем в хвойной древесине, не приходится снимать с его стеблей кору - все это удешевляет производство. Бумага получается не менее прочной, чем обычная.

Другие интересные новости:

▪ Сопереживание не дает мыслить скептически

▪ Фотокамера Panasonic Lumix DMC-FZ70 с 60-кратным оптическим зумом

▪ Кубики льда контролируют выпитый алкоголь

▪ Попутный газ будет гореть с пользой

▪ Спидометр на кроссовках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Видит око, да зуб неймет. Крылатое выражение

▪ статья Почему пал Рим? Подробный ответ

▪ статья Эвкалипт клейкий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Приставка для автоматического отключения зарядного устройства. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Два варианта модема, Hamcomm и Hamcomm+. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026