Современный вариант фонтана Герона Александрийского – псевдодвигатель второго рода
С древних времен люди мечтали о создании вечного двигателя – неисчерпаемого дармового источника силы и энергии.
Впервые упоминание о perpetuum mobile встречается в трактате великого индийского математика Бхаскара Ачарья в 1150г. пытавшего создать дисбалансированное, постоянно вращающееся колесо.
В средневековой Европе на основе колеса Бхаскара Ачарья созданием вечных двигателей занимались Леонардо да Винчи, Иоган Бесслер, французский архитектор Вийярд’Оннекур, Корнеллиус Дребль и многие другие.
Появившееся в 19 веке понятие энергии, как способность совершать работу и вывод, что энергия сохраняется, меняя форму, позволило Гельмгольцу сформулировать закон сохранения энергии, известный как первое начало термодинамики, и невозможность создания двигателя первого рода.
Дальнейшие усилия изобретателей были направлены на создание вечных двигателей второго рода, основанных на «энергетической инверсии», т.е. превращения тепла в механическую работу и наоборот.
Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве второго начала термодинамики.
Однако, несмотря на невозможность создания вечных двигателей первого и второго рода, изобретатели пытаются сконструировать так называемые псевдо-вечные двигатели (даровые), способные работать неопределенно долгое время без вмешательства человека, но в отличие от вечного двигателя, не нарушающие законов термодинамики, использующие энергию периодических суточных колебаний атмосферного давления, теплового расширения вследствие суточных колебаний температуры Земли, магнитного поля и пр.
Один из примеров действующего «вечного двигателя» — это гидроэлектростанции и приливные электростанции, использующие энергию Солнца, гравитационные поля Земли и Луны, то есть однозначно не являются «вечным двигателем» первого рода. Это «псевдовечный двигатель» второго рода.
Патентное ведомство США не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет. Тем не менее, в «Международной патентной классификации» сохраняются разделы для гидродинамических и электродинамических вечных двигателей, оставляя надежду будущим авторам.
Этим мы воспользуемся и далее рассмотрим один из возможных вариантов гидродинамического псевдовечного двигателя.
За 200 лет до н.э. Герон изобрел и построил «вечный» фонтан, который удивлял прихожан храма, работая без подвода воды извне, долго, но, к сожалению, не вечно.
Несмотря на известные Герону законы Архимеда, он не воспользовался возможностями «выталкивающей силы на погруженное в жидкость тело», что мы и попытаемся исправить, конструируя свой псевдовечный двигатель второго рода.
В промышленности широко известны аппараты для передавливания жидкости сжатым воздухом с красивым французским названием монтежю.
Примечательно, что сжатый воздух, выдавливая из монтежю жидкость, придает жидкости потенциальную энергию не расходую свою, в дальнейшем неиспользуемую (омертвленную), но мы попытаемся вернуть ее к жизни и использовать.
На рисунке показана схема установки вечного фонтана, включающую: горизонтальную монтежю 1-1 с поршнем 5, поплавковую колонну 2-1 с поплавком 3-1 и сам фонтан.
Для обеспечения непрерывности работы фонтана предусматриваются две параллельно работающие установки (вторая установка не показана).
Работа установки начинается с заполнения монтежю 1-1 отработанной водой из чаши фонтана с передавливанием ее на установку 2 сжатым воздухом, поступающим с установки 2.
Колонна 1 заполняется водой из монтежю 2, поплавок3-1 поднимается и тянет поршень 5, который вытесняет сжатый воздух из монтежю 1 в монтежю 2, сохраняя его давление и энергетический потенциал.
По заполнению колонны 1 водой из монтежю 2 начинается ее слив до мертвого остатка под гидростатическим напором на фонтан.
Как показывает расчет энергетического баланса потенциалы ЭП1 – ЭП6 взаимно уничтожаются, кроме потенциала ЭП7, который равен гидростатическому напору колонны 1, исключая высоту расположения чаши фонтана.
Таким образом, базируясь строго на законе сообщающихся сосудов и законе Архимеда, имеется теоретическая возможность создания вечно действующей установки фонтана – псевдовечного двигателя второго рода.
Основные узлы установки автором испытаны, но создание действующей, полномасштабной предлагается выполнить юным читателям в технических кружках «умелые руки». Демонстрация действующей модели поможет юношам углубить интерес к физическим законам и, надеюсь, будет отмечена в международных конкурсах.
Дальнейшее развитие идеи, заложенной в современном варианте фонтана Герона Александрийского можно найти применение в промышленности для повышения кпд промышленных монтежю и создания бестопливных гидродинамических генераторов электроэнергии.
