Вечный двигатель

Новые идеи: химические, оптические и электрохимические ррт-2

Несмотря на все попытки, вплоть до привлечения в союзники самого Прометея, бесполезность создания ррш - 2 на классических термомеханических принципах стано­вится постепенно очевидной даже для самых закоренелых его сторонников. Поэтому многие из них переключились на новые области в поисках таких эффектов, которые по­могли бы обойти второй закон.

Эти надежды большей частью основаны на одной из двух ошибочных предпосылок (или обеих сразу).

Первая из них связана с тем, что изобретатели не ви­дят задачу в целом. Ведь независимо от цепочки любых промежуточных преобразований энергии, на входе любого ррт-2 обязательно должна вводиться теплота, т. е. и эн­тропия, а на выходе выводиться работа (иногда и теплота тоже). Следовательно, независимо ни от чего с этой энтро­пией что-то должно происходить, чтобы она «по дороге» преобразовалась; ррт-2 связан с энтропией неразрывными узами. А где энтропия, теплота, «микробеспорядок» — там и второй закон.

Вторая ошибочная предпосылка опирается на предста­вление, что химические, оптические, электрические, маг­нитные и некоторые другие явления «не подвластны» вто­рому закону. Эта наивная иллюзия возникла вследствие не­понимания того факта, что любые явления, в которых есть (или может появиться) микробеспорядок, неизбежно свя­заны с энтропией, а следовательно, и со вторым законом. От него никуда не уйдешь, даже используя для создания ррт-2 любые, самые хитрые эффекты.

Можно было бы привести здесь много вариантов ррт-2 такого рода: их изобретают более чем достаточно. Однако мы приведем для примера только три наиболее характер­ных — химический, оптический и электрохимический.

Начнем с химических ррш-2. Об этих устройствах на­писано меньше, чем о других видах вечных двигателей, од­нако коснуться их необходимо. Естественно, что авторы не называют такие машины «вечными двигателями»; обычно выбираются более приемлемые термины.

Химические ррш-2 встречаются двух видов.

К первому относятся те, в которых используется «те­плота окружающей среды» для получения работы. Идея стандартная: сначала в тепловом насосе получается те­плота высокого потенциала, а затем она используется для теплового двигателя, который кроме своей основной ра­боты крутит «между делом» и тепловой насос.

Это, так сказать, традиционный вариант ррш-2, но ре­ализуемый с участием химических реакций. Обычно пред­лагается использовать сочетание экзотермических (с выде­лением теплоты) и эндотермических (с поглощением те­плоты) реакций каких-либо веществ.

Реакцию первого вида проводят на верхнем темпера­турном уровне, а второго — на нижнем с поглощением те­плоты, отводимой от окружающей среды. В результате, по мысли авторов, должен получиться «сверхэффективный» тепловой насос; использовать его для двигателя — уже дело техники.

Однако каждый раз и расчет, и эксперимент показы­вают, что реакция или не идет вообще, или через некото­рое время замирает, если пустить двигатель толчком извне. Для постоянной работы такой «двигатель» нужно либо по­догревать, либо охлаждать, либо вращать извне. При этом, как всегда, затрата эксергии, нужной для привода, оказы­вается большей, чем эксергия той теплоты, которую дает химический тепловой насос. Второй закон и здесь неумо­лимо работает.

Подробный разбор вариантов таких тепловых насосов в этой книге занял бы много места, но не дал бы ничего существенно нового.

Более интересны другие, «гибридные» ррш-2.

К химическим ррш-2 такого вида относятся более ори­гинальные устройства. Это тепловые двигатели, в которых, как обычно, происходит подвод теплоты от какого-либо внешнего источника при высокой температуре (например, путем сжигания топлива). Казалось бы, тут ррш-2 ни при чем и принцип Карно не нарушается. Однако это не так. Изобретатели утверждают, что, используя специаль­ное рабочее тело, в котором протекают химические реак­ции, можно получить работу большую, чем это позволяет принцип Карно. А это значит, что добавочная работа по­лучается уже вопреки второму закону. Поэтому двигатель подобного вида, хотя внешне был бы вполне респектабель­ным, представлял бы собой ррт-2, выдавая «незаконную» дополнительную работу.

Несколько вариантов такого двигателя и достижения его изобретателей весьма эффектно рекламировал Е. Муслин в статье под многообещающим, но не очень грамотным заго­ловком «Выше цикла Карно» [3.3]. Этой статьи вполне достаточно, чтобы увидеть, в чем дело. Она построена, очень любопытно. Автор начинает с чрезвычайно почти­тельного отзыва о С. Карно, называя его труд (и совер­шенно правильно) гениальным. Портрет С. Карно даже от­крывает статью. Но, проведя необходимый цикл поклонов и расшаркиваний перед гением, Е. Муслин, «не переводя дыхания», пытается под корень принцип Карно изничто­жить. Он делает это, ссылаясь на одного из изобретателей нового двигателя — И. М. Ковтуна.

Цитируем: «Он (т. е. Ковтун) снова и снова вчитывался в отточенные формулировки термодинамических теорем, пытаясь найти хоть какие-нибудь неиспользованные ла­зейки в неприступном фундаменте «королевы наук». И, представьте себе, нашел! Нашел в самой сердцевине, в свя­тая святых термодинамики, в знаменитой фундаментальной теореме Карно, гласящей, что КПД цикла зависит только от температуры нагревателя и холодильника и не зависит ни от конструкции тепловой машины, ни от природы рабо­чего газа. Ковтун, конечно, не собирался опровергать эту теорему, в правильности которой сомневаться не приходи­лось. Но он пришел к выводу, что несмотря на кажущуюся общность, она не всеобъемлющая и справедлива далеко не во всех случаях. В самом деле, что значит «КПД не за­висит от природы рабочего газа?» То, что газ может быть любой — и гелий, и водород, и азот? Справедливо. Но при этом в неявной форме еще подразумевается, что коль газ уже выбран, он все время остается одним и тем же, что свойства его во время работы не меняются. А если мы выберем такие газы или их смеси, в которых на протя­жении цикла происходят обратимые химические реакции? Очевидно, что на этот случай теорема Карно уже не рас­пространяется и ее ограничения можно обойти».

Начнем разбор этой длинной цитаты с констатации того, что Е. Муслин исказил до неузнаваемости теорему Карно, перевратив ее четкое содержание в бессмыслицу Сделал это он очень просто: убрал из формулировки только одно слово — «максимальный». У Карно, пользуясь современ­ными терминами, речь идет о максимальном, предельном значении термического КПД, а не КПД вообще, любой ма­шины. Все остальные неточности в муслинском изложении теоремы Карно по сравнению с этой «поправкой» несуще­ственны.

Настоящий смысл положения Карно совсем не тот ко­торый ему приписал Е. Муслин. Карно утверждал то чем мы уже говорили в гл.4: что при любом рабочем теле (а не только газе, как у Муслина) и любом типе двига­теля количество полученной из теплоты Q работы не мо­жет превышать величины QT~^o c 1. Учтем эту поправку и вернемся к рассуждениям Е. Муслина. Из нее прежде всего следует, что Карно нигде не утверждал, что для реальных машин-двигателей КПД не зависит от природы газа. Он прекрасно понимал, что зависит. И не только газа, но и любого рабочего тела в любом агрегатном состоянии.

Двигатели, используемые в технике, работают на самых разных рабочих телах — от воды до гелия; в каждом слу­чае разработчики этих машин, стремясь повысить КПД, выбирают как процессы, так и наиболее подходящие рабо­чие тела. Как известно, эти тела вопреки Муслину меняют в цикле свои свойства. Но при всем том перейти предел, установленный Карно для идеального цикла, нельзя, можно только к нему приблизиться. Этим и занимаются настоя­щие энергетики. Они не устанавливают никаких принципи­альных запретов на свойства рабочего тела. Все диктуется целесообразностью. Если в рабочем теле происходят обра­тимые химические реакции и это повышает КПД — пожа­луйста! Принцип Карно, повторяем, разрешает использо­вать любое рабочее тело (чистое вещество, смесь, раствор, что угодно). Поэтому утверждение, что «на этот случай теорема Карно не распространяется», не имеет никакого разумного обоснования. Использование химических реак­ций в рабочем теле может быть полезным, в частности, и в двигателях Стерлинга[43]. Однако никакого «КПД выше КПД

Цикла Карно» нет и не будет.

Так Е. Муслин опроверг С. Карно. Ничуть не лучше он обошелся с Р. Клаузиусом.

Атаку на него Е. Муслин начинает под абсолютно вер­ным лозунгом, звучащим даже несколько консервативно: «Законы верны и незыблемы, но их надо правильно пони­мать». Цитируем: «У самого Рудольфа Клаузиуса, творца второго начала, имеется еще одна формулировка, в кото­рой говорится, что этот «переход (тепла от менее нагре­того тела к более нагретому) невозможно осуществить с помощью каких-либо машин и приборов без того, чтобы в природе не произошло еще каких-либо изменений».

Далее из этого делается смелый и четкий вывод: «Таким образом, если изменения есть, то второе начало уже не при чем и цикл Карно нам не указ».

Здесь, как и при разборе постулата Карно, Муслин про­сто исказил классика, который никогда ничего подобного не писал. Берем работу Клаузиуса [1.13] и читаем соот­ветствующее место: «Переход теплоты от более холодного тела к более теплому невозможен без компенсации». Вме­сто двух слов «без компенсации» Е. Муслин написал о «ма­шинах и приборах» и «каких-либо»... «изменениях в при­роде».

Между тем Клаузиус, говоря о компенсации, имел в виду очень четкую и ясную мысль (на то он и классик!). Она состоит в том, что переход теплоты «снизу вверх» требует компенсации, например затраты работы (говоря по-современному, в более общем плане, эксергии любого вида). Другими словами, действие каждого теплового на­соса (а именно он производит отбор теплоты у более холод­ного тела и передачу его более теплому) возможно только при затрате работы. Это и есть «компенсация». Поэтому вывод, что «цикл Карно нам не указ» и все дальнейшее никак не вытекает из постулата Клаузиуса.

Все, о чем говорилось выше, Е. Муслин написал, по его собственному признанию, «не углубляясь в термодинами­ческие тонкости». Что верно, то верно!

Оптические ррт-2 представляют собой еще более ори­гинальный пример поисков обхода второго закона, чем хи­мические.

Примером может служить устройство преобразования излучения, описанное Г. Лихошерстых [3.10], о «вкладе» которого в науку о тепловых насосах мы уже говорили. Он без тени сомнения утверждает, что, используя свойства люминофоров, можно получать «энергетическую прибав­ку»... «за счет концентрации тепловой энергии окружаю­щей среды и эта прибавка может быть очень значитель­ной». Как источник научной информации он использует книгу Ю. П. Чуковой «Антистоксова люминесценция и но­вые возможности ее применения». Это вполне серьезная книга, в которой нет ни атак на второй закон, ни «энерге­тических прибавок».

Напомним, что люминесценцией называется процесс ис­пускания телом (люминофором) под действием какоголибо энергетического возбуждения (например, светового) допол­нительного излучения, отличного от его собственного те­плового излучения.

Многие люминофоры переизлучают падающее на них излучение так, что испускаемый ими свет имеет большую длину волны, чем поступающее излучение. Это так назы­ваемая стоксова люминесценция1. Позже стала известна и антистоксова люминесценция, при которой испускае­мое излучение имеет меньшую длину волны, чем возбу­ждающее. В первом случае испускаемые кванты излучения имеют меньшую среднюю энергию, чем поступающие, во втором — большую. Разница в энергетическом балансе компенсируется за счет внутренней энергии люминофора.

Очевидно, что антистоксова люминесценция должна вы­зывать (и действительно вызывает) охлаждение люмино­фора, поскольку уходящее излучение выносит больше энер­гии, чем приносит входящее.

В стационарных условиях в этом случае к люминофору нужно подводить теплоту Q, компенсирующую разницу (рис. 5.9, а). Теплоту можно подводить откуда угодно, в частности и из окружающей среды при То с. Именно за этот факт и ухватился Г. Лихошерстных; он усмотрел в нем «концентрацию энергии окружающей среды». На са­мом же деле, если разобраться в этом процессе серьезно, ничего подобного здесь не происходит; более того, дело обстоит как раз наоборот.

Всякое излучение, кроме всех прочих характеристик (яркость, спектральный состав, поляризация и т. д.), ха­рактеризуется и энтропией (опять той самой проклятой энтропией, которую на горе всем «инверсионщикам» при­думал Р. Клаузиус). Она равна нулю только у монохро-

По имени Дж. Стокса (1819-1903) — известного английского фи­зика и математика, обнаружившего это явление.

Матического (одноцветного) когерентного излучения, где все кванты имеют совершенно одинаковую частоту син­хронных колебаний. Такое «высококачественное» излуче­ние имеет эксергию, равную энергии, и может, следова­тельно, в принципе целиком быть преобразовано в работу. Если же поток излучения характеризуется широким спек­тром разных частот, то его энтропия может быть значи­тельной: она тем больше, чем больше «беспорядок», по­лучающийся при наложении разных частот в одном об­щем потоке излучения. Так вот, антистоксова люминес­ценция как раз характеризуется тем, что накачка люмино­фора энергией ведется излучением с узким спектром ча­стот (т. е. с малой энтропией), а выдает он излучение с широким (т. е. с большой энтропией); поэтому радоваться тому, что W2 > Wi, a Q извлечено из окружающей среды и «концентрируется», нет оснований. Наоборот, следует признать, что процесс идет с «ухудшением» энергии; ухо­дящий поток излучения уносит большую энтропию, чем приносят входящие потоки энергии (рис. 5.9, б). Прирост энтропии AS связан с необратимостью реального процесса в люминофоре. Налицо явная, как говорят шахматисты, «потеря качества». Это видно и из эксергетического ба­ланса (рис. 5.9, в): выходящая эксергия меньше входящей на величину потери D.

Таким образом, процесс преобразования энергии излу­чения в люминофоре идет по всем законам термодинамики с деградацией энергии и ростом энтропии. Никакой «кон­центрацией» энергии здесь и не пахнет. Нетрудно видеть также, что процесс в люминофоре аналогичен в определен­ной степени, как указано в [2.10], тому, который протекает в тепловом насосе; разница состоит в том, что поток те­плоты трансформируется в поток энергии излучения. Из

Qo. c получается W2 причем коэффициент трансформации W2/Q0.C > 1. В качестве приводной высококачественной энергии здесь используется не электроэнергия, а излуче­ние с энергией Wi. При этом эксергия Е2 потока энергии W2 меньше, чем эксергия El потока излучения, несущего энергию Wi (т. е. Е2 < Еі). Все как в обычном тепловом насосе!

Электрохимические генераторы энергии в последнее время привлекают все большее внимание. И это вполне оправдано. Действительно, возможность получать электро­энергию, не сжигая топлива, а превращая химическую энер­гию его и окислителя сразу в электроэнергию, чрезвычайно заманчива. Длинная цепочка энергетических превращений [химическая энергия топлива и окислителя — внутренняя энергия горячих продуктов сгорания — теплота — вну­тренняя энергия рабочего тела (вода, пар) — механиче­ская энергия турбины — электроэнергия], проводимых в сложных устройствах со значительными потерями эксер­гии (более 50%), заменяется одним процессом в одном устройстве — электрохимическом генераторе электроэнер­гии (ЭХГ). КПД этих устройств очень высок. Пока ЭХГ дороги и их использование ограничено, но интенсивная ра­бота по их совершенствованию идет весьма успешно.

Очевидно, что некоторые изобретатели не могли не обра­тить внимание на ЭХГ с целью использовать эту идею для ррш-2. Главной приманкой тут было высокое значение КПД. И в популярной [3.19], и даже в серьезной на­учной литературе можно встретить упоминания о значе­ниях КПД электрохимических преобразователей энергии, намного превышающих 100% (и 120, и 130, и даже 150%).

Такие цифры появились в связи с тем, что электрохи­мики, авторы соответствующих работ, прекрасно владею­щие своим предметом, не очень основательно знакомы с понятием КПД. Поэтому они подсчитали для своих ЭХГ коэффициент преобразования (который действительно мо­жет быть как больше, так и меньше 100%, как мы по­казали в гл. 3), назвали его, не мудрствуя лукаво, КПД и были очень довольны столь высокими показателями своей техники.

Однако, как и в случае с тепловым насосом, значения КПД, большие 100%, вызвали у недостаточно грамотных людей большие ожидания. И опять «пошла писать губер­ния». И как писать! Приведем для примера только три цитаты.

Уже упоминавшийся нами канд. техн. наук Н. Заев [3.5]: «Разработаны устройства, так называемые топливные эле­менты, КПД которых может достигать 1,3. Обычная те­плосиловая установка всегда двухтемпературная (отсюда и потоки тепла, и идеальный цикл Карно), топливный же элемент — однотемпературный генератор энергии, в ко­тором фактически решена задача а». (Задачей а Н. Заев называет такую: «Непрерывно или циклически отбирать тепловую энергию из данной открытой системы, причем отбирать больше, чем затрачивать на отбор, вследствие чего система будет охлаждаться и к ней потечет тепло из окружающей среды».)

Доктор техн. наук Ю. Чирков [3.19]: «КПД энергетиче­ской установки — отношение полученной электроэнергии к теплотворной способности топлива (тому запасу энер­гии, которое в нем заключено)». Безоговорочно используя значение КПД, основанное на этом определении, и очень образно называя процесс в ЭХГ «холодным горением», он далее пишет: «Оно отличается от обычного: лишено огра­ничений, установленных Карно, здесь КПД может даже превысить 100%».

Г. Лихошерстых [3.10]: «Интригующая особенность по­добного рода концентраторов энергии окружающей среды состоит в том, что они работают за счет понижения тем­пературы окружающей среды». Смущает обычно здесь то, что в данном случае как бы нарушается запрет В. Томсона и М. Планка. «В природе невозможен процесс, полный эф­фект которого состоял бы в охлаждении теплового резерву­ара и в эквивалентной механической работе». Этот запрет был сформулирован в эпоху господства тепловых машин, непосредственно превращавших теплоту в работу. Разуме­ется, что обычная тепловая машина не способна работать за счет охлаждения теплового резервуара. Описываемые же концентраторы энергии получают энергию из среды околь­ным путем, причем без нарушения второго начала термо­динамики, конкретизацией которого является упомянутый выше «запрет».

Несмотря на некоторые различия в деталях «идеологи­ческая база» у авторов всех трех приведенных отрывков одна. Это наивная вера в неприменимость второго закона к электрохимическим процессам. Здесь нет огульного его отрицания — ничего подобного! Напротив, для «старья» — «обычных» тепловых машин — принцип Карно вполне подходит. А вот для нового — топливных элементов, у которых есть «интригующая особенность» — возможность получать «энергию из среды окольным путем», он уже не годится. Эти устройства «лишены ограничений, устано­вленных Карно».

Все это, разумеется, неверно. Второй закон термодина­мики, в том числе и принцип Карно, остается полностью в силе и применительно к любым электрохимическим про­цессам. Ничего эти процессы не «лишены»; их КПД всегда меньше 100%, и если есть у них «интригующие особенно­сти», то совсем не в области законов термодинамики, а в задачах, которые нужно решать для дальнейшего развития этого направления.

Прежде чем коротко разобрать ошибки в трактовке электрохи­мических процессов, нагроможденные в приведенных цитатах, нужно сказать несколько слов о попытке оставить В. Томсона и М. Планка в «эпохе господства тепловых машин, непосредственно превращавших те­плоту в работу».

Здесь тоже все перепутано. Прежде всего такой «эпохи» просто не было. Более того, и машин таких тоже не было (и нет еще, кроме опытных образцов, и теперь). Теплота и во времена В. Томсона (1824- 1907 гг.), и в не очень далекие времена М. Планка (1858-1947 гг.), как и в наше время, превращается в работу не «непосредственно», а, как известно, сложным, длинным путем.

Во-вторых, как раз В. Томсон заложил основы термодинамики тер­моэлектрических явлений, посредством которых это самое «непосред­ственное превращение» и происходит. М. Планк тоже сделал огромный вклад в новые направления термодинамики. Попытка представить их как нечто древнее и устаревшее не только неграмотна, она направлена на то, чтобы устранить все, что мешает получать энергию «окольным путем», в том числе и упрямых классиков науки.

Все разговоры об «интригующих особенностях» ЭХГ опираются на непонимание действительных особенностей их энергетического баланса и связанное с этим неверное определение их КПД. Здесь сказываются традиции подсчета термического КПД электростанций, работающих на органическом топливе. Термический КПД г}т для них подсчитывается по отношению полученной электроэнергии Lm к теплоте сгорания исполь­зованного топлива АН. Он равен, по существу, отношению полученной электроэнергии к затраченной теплоте: г}т = ЬШ/АН. Строго говоря, поскольку в нем сопоставляются качественно различные формы энер­гии — теплота и работа, г}т представляет собой не КПД, а коэффициент преобразования энергии.

Дня тепловых электростанций это различие не очень существенно, так как эксергия (работоспособность) топлива Ет примерно (с разницей до ±8-10%) совпадает с его теплотой сгорания АН. Поэтому здесь эксергетический КПД re = ЬШ/АЕ примерно равен коэффициенту преобразования г]т = Lm/AH, который по традиции называют терми­ческим КПД г}т = г}е. Однако при переходе к ЭХГ это равенство на­рушается. Здесь разность эксергнй АЕ исходных химических веществ (реагентов), например Н2+С12, 2Н2+02, N2H4+2H202, 2С+02, и продуктов реакции — НС1, Н20, N2, СО может существенно отли­чаться от теплоты реакции АН. В этом проявляется естественное от­личие максимальной работы процессов от их теплового эффекта. По­этому и значение коэффициента преобразования, полученное по фор­муле г] = ЬЭЛ/АН для ЭХГ, не равно КПД; неучет этого различия приводит к ошибочным оценкам.

Действительно, максимальная (для идеального случая) электриче­ская работа Ьэлм, как известно из термодинамики, определяется умень­шением величины G — так называемого потенциала Гиббса:

Ьэлм = - AG = -(АН - TAS).

Из этой формулы видно, что - L/эя. м может быть как больше АН (если AS отрицательна, т. е. энтропия S при реакции уменьшается), так и меньше (если AS положительна, т. е. энтропия при реакции возрастает). На практике встречаются оба случая. Например, в водородно-кислородном ЭХГ реакция протекает с уменьшением энтропии (AS < 0), что со­ответствует выделению теплоты. При этом -^эл. м будет меньше АН. Так, при Т = 298 К значение АН = -286 кДж/кмоль Н2, a AS = —0,163 кДж/(кмоль-К). Следовательно, AG = Ьэлм = —286 + 298 • 0,163 = —273,4 кДж/кмоль. Значит, максимальное значение коэффи­циента преобразования г]т = AG/АН составит здесь = 0,83.

Этот вариант ЭХГ, в котором г}т существенно меньше 100%, есте­ственно, не привлекает «инверсионщиков». Зато другой, в котором г}т > 1, вызывает энтузиазм. Действительно, например, для угольно - кислородного ЭХГ AG > АН, поскольку энтропия в результате реак­ции растет вследствие подвода теплоты из окружающей среды. Здесь при той же температуре, что и в предыдущем примере, АН = -110,6 кДж/(кмоль-К), а AS = 0,089 кДж/(кмоль-К). Сле­довательно, Ад = —137,2 кДж/кмоль, что больше, чем АН. Отсюда т/г = iio q — 1,24, т. е. 124%, что намного больше 100%! Вот пример, когда «электрическая энергия, выдаваемая подобным элементом, есть в конечном счете трансформируемая энергия окружающей среды.»

Увы, это совсем не так. Вся электрическая энергия, как в этом случае, так и при г}т < 1 , получается за счет химической энергии реа­гентов, а теплота (как подводимая, так и отводимая) идет на изменение энтропии реагентов. Если они уходят с меньшей энтропией, чем посту­пают («более организованные»), — теплота отводится, а если с большей энтропией («менее организованные») — теплота подводится.

Величины г}т, к сожалению, этого не показывают, ибо коэффици­енты преобразования (в том числе и термический КПД г]т) не дают, в общем случае правильной информации о термодинамическом совер­шенстве процесса. Идеальный процесс в ЭХГ должен всегда иметь КПД ровно 100%, а не 86 или 124. Действительно, строго определяемый КПД г]т топливного элемента должен иметь вид re = ЬЭЛ/АЕ, где АЕ — затраченная эксергия. Поскольку в рассматриваемых приме­рах Т = То. с, ТО AG = АН - TAS равно АЕ = АН - T0.CAS и г]т = Lm/AG. Тогда получаем для идеального ЭХГ во всех случаях т]е = 1, т. е. 100%. Реальный КПД будет, естественно, меньше 100%, поскольку 1j эл <

Превращения энергии в ЭХГ, проходящие с поглоще­нием теплоты, и г]т > 100 % вовсе не свидетельствуют ни о получении электроэнергии «за счет теплоты окружаю­щей среды», ни о неподвластности этих «однотемпера - турных» устройств принципу Карно. Это наглядно видно из диаграмм потоков, представленных для этого случая на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Диаграммы потоков энергии (а), энтропии (б) и эксергии (в) для электрохимического генератора (ЭХГ)

Первая диаграмма (рис. 5.10, а) показывает ход потоков энергии; АН = Hi - Н2 и Lm = (Hi + Q0%с) - Я2. Из этой диаграммы может действительно сложиться впечатле­ние, что Ьш возникает, хотя бы частично, и из Q0.c. Но энтропийная и эксергетическая диаграммы неопровержимо свидетельствуют о том, что дело обстоит иначе. Вся посту­пившая энтропия идет только на ее увеличение в реагентах ($2 > Si). Безэнтропийная электроэнергия ее не уносит. Эксергетический баланс показывает, что вся эксергия, не­обходимая для получения электроэнергии — Ьш образу­ется за счет разности входящих и выходящих ее потоков. Тепловой поток при Г0 с не имеет эксергии (Ео. с = 0) и не добавляет в этом смысле ровно ничего.

В реальных условиях Ьш < Ьшм вследствие потерь; для этого случая величины Ьш показаны штриховыми лини­ями. Из диаграммы можно снять величины, определяющие коэффициент преобразования (термический КПД):

_ ^ЭЛ __ ^ЭЛ -|

41 ~ АН - Я, - Н-2 и эксергетический КПД:

_ ^ЭЛ _________ ^ЭЛ ^ - j

Ve~ АЁ~ (Е[+ Е'О -Е2^ '

Для идеального процесса г]е равна единице; (Е[ + Е") — Е2 для реального меньше единицы, как и должно быть «по науке».

Таким образом, электрохимическое получение электри­чества проходит в полном соответствии со вторым началом термодинамики и никак не «концентрирует энергию окру­жающей среды». Напротив, реальный ЭХГ, выдающий Ьш < Ьш м, увеличивает энтропию, как и любое реаль­ное устройство преобразования энергии (и вообще все на свете — от микроорганизма и растения до велосипедного насоса и атомной электростанции).

Этим примером мы закончим рассмотрение «избран­ных» проектов ррт-2. Все остальные идеи такого же рода при тщательном анализе неизбежно оказываются нерабо­тоспособными.

Постоянные неудачи, преследующие всех изобретателей ррм-2, никак не охлаждают порывов наиболее активных их сторонников; они продолжают не только отстаивать, но и развивать свои идеи.

В качестве примера полезно привести отрывок из тру­дов к. т.н. Н. Е. Заева, который в 1976 г. громил термоди­намику1, а потом, через 15 лет, перенес свои пророчества уже с теории на практику. Вот как он представляет себе энергетику ближайшего будущего [5.5].

Цитата из его труда, в котором ой громил термодинамику [3.5] приведена на стр. 168.

«Энергетическое изобилие, как видим, может придти совсем не от изобилия огня, а с другой стороны... Кон­центраторы энергии окружающей среды (КЭС, кэссоры) на самых различных принципах — вот, основа энергетики изобилия. Для нее характерна локальность: как правило, энергия будет добываться на месте потребления (в домах, часах, приемниках). Автомобили станут электромобилями с непривычными формами. Новая деталь их — сильно раз­витые постоянно заиненные теплообменные поверхности. Эти радиаторы и будут поглощать тепло воздуха — пре­образуемое в электроэнергию. Вдоль побережий озер и морей будут электростанции помощнее: ведь вода более бо­гата теплом. Всеобщая доступность энергии положит конец урбанизации мира, начнется эрозия, растворение городов... Исчезнут всевозможные ЛЭП-100,500,1000 — ведь потери в них достигают 20 %, остынут котлы ТЭЦ, утихнут гидро­турбины, истлеют за ненадобностью подземные кабели».

Этот образец нового литературного жанра — «анти­научной фантастики» наглядно показывает, как далеко в сторону от реальности могут зайти «пророчества» людей, которые никак не могут усвоить научные положения, про­тиворечащие их желаниям.

Бывают, правда, хотя и редко, случаи, когда «вечные двигатели» исправно работают. Но тогда в конечном счете неизбежно выясняется, что в основе их действя лежит впол­не законная идея, не имеющая отношения к ррш-2. Неко­торые из таких устройств описаны в следующем параграфе.