Как из тепловой энергиии получить ток

Автор: Амирам Коментариев: 6 Просмотров: 112  

Сжигая топливо, в упор не замечаем,
что Солнце нам даёт тепло…

1. Поглощение и излучение атомами и молекулами энергии. Тепловая энергия.

Каждый день в своей повседневной жизни мы тем, или иным образом сталкиваемся с понятиями температуры. Когда жарким летом изнемогая от жары, мы с удовольствием пьем холодные напитки, или же наоборот, зимой продрогнув на холоде, с удовольствием пьем горячий чай, чтобы согреться. Мы также знаем, что если в горячую ванную добавить немного холодной воды, то в целом вода станет теплой, а если горячий чай оставить на некоторое время, то он остынет и станет холодным. Все эти повседневные вещи для нас стали настолько обыденными, что мы уже не обращаем ни малейшего внимания на них. Но что же на самом деле представляют те процессы, а вернее состояния вещества, именуемое нами «тепло» и «холод», и как именно происходят процессы передачи тепла, а также что такое вообще подразумевается под словом «тепло»?

Для того, чтобы понять как происходят процессы поглощения и передачи тепловой энергии, в первую очередь нам необходимо понять, что же представляет собой тепловая энергия, как таковая. Согласно молекулярно-кинетической теории, увеличение тепловой энергии вызывает увеличение кинетической энергии непосредственно самих атомов вещества, в данном конкретном случае газов. Но в таком случае напрашивается логический вопрос, каким образом нейтральные атомы, обладающие высокой кинетической энергией, могут излучать электромагнитные волны? Ведь мы хорошо знаем, что любое достаточно хорошо нагретое вещество излучает электромагнитные волны, то есть светится, в том числе и газы. Большой и наглядный пример – это наше Солнце, гигантский раскаленный газовый шар! А ведь видимый свет – это ничто иное, как обычная электромагнитная волна. Поэтому вопреки утверждению МКТ к детальному рассмотрению которой мы обязательно вернёмся далее, увеличение тепловой энергии – это совсем не увеличение кинетической энергии атомов, а именно «накопление» атомами вещества электромагнитной энергии, если можно так выразиться. И если электромагнитной энергии в веществе «много», то оно нам кажется горячим, а если «мало», то холодным.

Но тогда напрашивается другой совсем непростой вопрос, каким же образом то, или иное вещество может «накапливать» тепловую, вернее электромагнитную энергию в таком случае? Ответ как всегда прост – тепловую энергию могут «накапливать» непосредственно сами атомы вещества. Когда атомы вещества поглощают электромагнитные волны, то они нагреваются, а когда излучают их – остывают… Обратимся теперь к тому, каким же путем атомы вещества поглощает и излучает энергию.

Верный ответ на этот вопрос стал возможным только тогда, когда учёные открыли электронную оболочку атомов и установили что она имеет уровни. Излучение атомом электромагнитной волны происходит в том случае, когда орбитальный электрон переходит с более высокого энергетического уровня электронной орбиты на более низкий энергетический уровень. Обратный процесс, процессу излучения электромагнитной энергии, происходит при поглощении энергии, а орбитальный электрон при этом, переходит в так называемое возбужденное нестабильное состояние, из низшего, на высший энергетический уровень. То есть на высшую электронную орбиту. Поэтому получается следующее, атомы вещества излучая электромагнитные волны – остывают, а поглощая – нагреваются. Но вот как именно происходит процесс поглощения и излучения энергии атомами вещества?

Обратимся к учебникам. Во всех учебниках физики, примером строения атома, а также схема испускания и поглощения атомом электромагнитной волны, вернее даже не волны, а частицы – фотона, ставшая для нынешних физиков уже своеобразной «классической» схемой изображена на рисунке 1.

Классическая схема поглощения/испускания электроном фотона в атоме водорода.
Рисунок 1. Классическая схема поглощения/испускания электроном фотона в атоме водорода.

Согласно корпускулярно-волновой теории, поглощение и излучение энергии атомами вещества происходит, вернее описывается, следующим образом. Орбитальный электрон, получив «порцию» тепловой энергии – фотон, переходит на более высокий орбитальный энергетический уровень, и как следствие – имеем процесс поглощения энергии. При излучении энергии, происходит обратный процесс – орбитальный электрон, излучив фотон, переходит на более низкий орбитальный уровень. Но проблема заключается в том, что такое объяснение процессов поглощения и излучения атомами вещества фотонов, электромагнитной энергии, описывается с помощью упругого непосредственного взаимодействия гипотетических фотонов с орбитальными электронами.

С одной стороны, с помощью такого объяснения было гораздо проще понять, каким образом орбитальный электрон атома вещества поглощает квант энергии – фотон и переходит на более высокий энергетический уровень. А также и наоборот, орбитальный электрон атома вещества излучив фотон – переходит на более низкий энергетический уровень. Но с другой стороны, как мы уже говорили ранее, учитывая размеры электрона и фотона, то такой тип взаимодействия очень сложно поддается пониманию. Ведь расстояния между атомами довольно маленькие, вследствие чего внутри вещества могут существовать электромагнитные волны только очень высокой частоты, а не инфракрасное (ИК-излучение), которое является на практике.

А также, есть и ещё одна проблема. Если орбитальные электроны атомов вещества последовательно возвращаются с более возбужденных энергетических уровней на менее возбужденные, в процессе остывания, то они должны испускать всё более высокоэнергетические, то есть всё более коротковолновые кванты, так как радиус электронного уровня уменьшается… Следовательно, по общепринятой корпускулярно-волновой теории, по мере остывания вещества максимум спектра излучения должен смещаться во все более коротковолновую область излучения! Но на практике все-то совсем на оборот. По мере своего остывания, абсолютно любое вещество излучает всё более и более длинные волны, то есть смещение происходит во всё более длинноволновую область излучения…

Ну и уж тем более, так как фотон, как частица, по волновой теории существовать не может в принципе, то такое объяснение абсолютно не входит в рамки Волновой теории и нас устроить не может никоим образом. Но есть и ещё один очень важный момент. Такой способ поглощения и излучения энергии атомами вещества основанный на корпускулярно-волновой теории совсем не вписывается в рамки молекулярно-кинетической теории. Так как абсолютно непонятным является то, как атом может получать кинетическую энергию от взаимодействия с фотоном, если в результате этого взаимодействия орбитальный электрон просто переходит на высший орбитальный уровень. Получается, что МКТ противоречит КВТ!

Обратимся теперь к тому, каким же путем атомы вещества на самом деле поглощают и излучают электромагнитную энергию. На самом деле, в процессах поглощения и излучения энергии, электромагнитных волн, электрон напрямую не участвует, а является своеобразным посредником, а непосредственно в этих процессах участвует созданное орбитальным электроном – электронное облако.

Итак, при поглощении порции энергии, кванта электромагнитного излучения, электрон скачкообразно перескакивает с уровня Е1 на уровень Е2 (рисунок 2.). При этом резко увеличивается диаметр, а соответственно площадь и объём электронной сферы атома – это имеет место тепловое расширение. Но электронное облако до этого скачка было относительно стабильным. А так как диаметр атома (электронного облака) увеличился, то поглощенная энергия и идет, как бы на компенсацию увеличения диаметра атома. Ну а если быть точнее, то увеличивается именно кинетическая энергия самого орбитального электрона, что и приводит в последствии к изменению энергетического уровня орбиты электрона. А сам орбитальный электрон в итоге переходит на более высокую энергетическую орбиту, а электронная оболочка атома (электронное облако) соответственно увеличивается в диаметре (тепловое расширение).

Электронное облако.
Рисунок 2. Электронное облако.

Если же будет продолжаться процесс нагревания вещества, то орбитальные электроны будут переходить на всё высшие и высшие орбитальные уровни вплоть до того состояния, когда электроны вообще покинут атом, а само вещество перейдет в так называемое четвертое агрегатное состояние – в состояние плазмы. И очевидно, что если будет продолжаться дальнейший нагрев вещества, то это условие вызовет увеличение кинетической энергии уже не только самих электронов, но и самих атомных ядер, так как электромагнитная волна может взаимодействовать не только с электронами, имеющими отрицательный электрический заряд, но и с протонами, имеющими положительный электрический заряд, которые входят в состав атомного ядра. Если же нагрев не прекратится, то это условие будет провоцировать увеличение кинетической энергии не только электронов и протонов находящихся в атомном ядре, но и электрически нейтральных нейтр онов, так как сами протоны будут передавать энергию и находящимся в непосредственной близости от них нейтронам. А после достижения ещё больших температур, атомные ядра должны будут распасться на отдельные протоны и нейтроны, а нейтроны на протоны и электроны, в свою очередь. Такие процессы могут происходить внутри нейтронных звеёзд при колоссальных давлениях и температурах, а также внутри чёрных дыр.

Но вернёмся к атомным оболочкам. Точно такой же процесс, но в обратной последовательности происходит, когда электрон перескакивает на низший энергетический уровень, уже с излучением порции (кванта) энергии – электромагнитной волны. Когда электрон перескакивает с энергетической орбиты Е2 на орбиту Е1, то скачкообразно уменьшается диаметр атома и остаточное электрическое поле соответствующее орбитальному уровню Е2 остаётся как бы снаружи атома. Это остаточное электрическое поле становится испускаемой атомом электромагнитной волной. Длина полупериода излученной волны соответствует разнице изменения радиуса атома, а вернее его площади электронной сферы, а мощность данной волны соответствует разнице изменения объема электронной оболочки атома. Если же вещество продолжает испытывать охлаждение, то электроны будут переходить на всё более низкие энергетические уровни, вплоть до перехода к температуре абсолютного нуля.

Абсолютный ноль температуры – минимально возможная температура равная 0ºК, или -273,15ºС, при которой может существовать вещество. Атом имеет полностью заполненные электронные орбиты, а сами электроны имеют минимальную кинетическую энергию и находятся на так называемых нулевых электронных орбитальных уровнях, на которых кулоновское притяжение уравновешено с магнитным расталкиванием взаимодействующих частиц. При температуре абсолютного нуля, атомы не могут излучать электромагнитные волны, но могут только поглощать их, соответственно.

Нулевой электронный орбитальный уровень – уровень (уровни) при котором электрон имеет минимально необходимую кинетическую энергию для движения по электронной орбите, которая имеет минимальный радиус, соответственно и электронное облако тоже имеет минимальный радиус. То есть, на этом уровне кулоновское притяжение электрона к протону уравновешено с силами магнитного расталкивания, как мы рассматривали в статье Волновая Теория Вещества.

А потому, можно смело утверждать, что при абсолютном нуле атом все же имеет какой-то изначальный запас внутренней энергии. Это и не удивительно, ведь он обладает массой, то есть суммой всех электрических и магнитных зарядов каждой из элементарных частиц, из которых и состоит атом, а, следовательно, обязан иметь пускай даже и минимальный запас энергии, а также энергию сил взаимодействий, как внутри атомного ядра, так и энергию взаимодействия атомного ядра и электрона.

Сверхпроводимость. Также, при температурах не слишком отличающихся от абсолютного нуля практически у всех металлов наступает такое состояние, именуемое состоянием сверхпроводимости. Это объясняется тем, что практически все орбитальные электроны находятся на нулевых электронных уровнях. Электронные атомные оболочки имеют идеальную сферическую форму, которая в свою очередь имеет минимальный радиус и которая абсолютно не мешает движению свободных электронов. В противовес тому, как это происходит вследствие нагрева вещества, когда электронные оболочки деформируются и соответственно создаются своеобразные «помехи» для движения свободных электронов. Поэтому состояние сверхпроводимости является идеальными условиями, в которых ничто не мешает движению свободных электронов, приводя тем самым электрическое сопротивление проводника к нулю.

Однако, как показывает практика, при достаточно больших значениях силы тока, состояние сверхпроводимости разрушается. Это вызвано тем, что высокая кинетическая энергия свободных электронов «разогревает» атомы, то есть передаёт их электронным оболочкам часть своей энергии с помощью электромагнитной индукции, вследствие чего электронные оболочки атомов деформируются. Соответственно деформируются электромагнитные поля вокруг атомов и в результате перемещение свободных электронов затрудняется. Поэтому с повышением как температуры, так и силы тока, электрическое сопротивление металлов возрастает.

Но вернёмся к нормальным для нас условиям, то есть к температуре окружающей среды. Если с течением времени температура окружающей среды не меняется, то атом из «нормального» состояния, излучив волну, переходит в менее возбужденное состояние. Но волна излученная одним атомом будет «разогревать» соседние атомы и заставит какой-то атом перейти в более возбужденное состояние, который в свою очередь, излучив волну, перейдет в «нормальное» состояние и так далее. «Нормальным» состоянием будем считать температуру окружающей среды равной 20ºC. Но так как даже 0ºC это уже 273,15ºK (относительно абсолютного нуля), то это уже будет 293,15ºК. При неизменной температуре (Т=const) будут наблюдаться постоянные скачки электронных орбит в пределах нескольких близлежащих энергетических уровней, соответствующих данной температуре.

То есть, в нормальном состоянии, электроны на своих электронных орбитах перемещаются как на верхние электронные уровни, так и на нижние, в прямой зависимости от поглощённой, или излучённой энергии. И какое бы-то ни было плавное и незначительное перемещение электрона с одного электронного уровня на другой, это вызывает вполне весомое изменение электронно-уровневой сферы атома – электронного облака, внешней оболочки атома, или молекулы. Поэтому электронно-уровневая сфера атома, электронное облако, изменяется скачкообразно. Следовательно, энергия поглощаемая, или излучаемая непосредственно атомомами тоже должна иметь порции.

Действительно, теоретически были доказаны такие порции Максом Планка, которые в последствии получили название – кванта энергии, имеющему значение коэффициента пропорциональности – Планка постоянную. Излучение и поглощение энергии происходит порциями – квантами. То есть орбитальный электрон не может поглотить энергии меньше или больше определенной величины. Поэтому разница изменения радиуса электронных орбит одного электрона, в пределах двух близлежащих энергетических уровней и должна строго соответствовать длине и мощности излучаемой электромагнитной волны. Вследствие этого каждый отдельно взятый орбитальный электронный уровень того, или иного вещества, должен соответствовать своему уникальному спектру излучения.

Итак, возбужденные (нагретые) атомы вещества начинают излучать энергию где-то с середины спектра инфракрасного излучения, видимый свет, от красного до фиолетового, а также практически весь спектр ультрафиолетового излучения. Рентгеновское и гамма излучение тоже могут в принципе излучать горячие атомы, но температура таких атомов должна быть уже ну очень сильно большой, а само вещество должно находиться в состоянии плазмы. Соответственно чем горячее вещество, тем больший спектр электромагнитных волн и более высокой частоты (с более короткой длиной) оно излучает. Это напрямую зависит от типа вещества, но необходимо подчеркнуть, что каждому отдельно взятому типу вещества соответствует свой индивидуальный и неповторимый спектр излучения и поглощения электромагнитных волн. Именно это свойство вещества используется в спектроскопии.

Именно потому, что то, или иное вещество имеет свой уникальный спектр излучения, или поглощения, которые являются абсолютно идентичными для всех атомов одного вещества и используется учёными для установления того факта, какое именно вещество они исследуют. К примеру, имея спектральные таблицы многих химических элементов, полученные в результате лабораторных экспериментов, по спектру излучения Солнца можно установить из чего именно оно и состоит. А это в свою очередь значит только то, что каждое отдельно взятое вещество является прозрачным для одних электромагнитных волн и полностью не прозрачным для других волн, длина которых и соответствует спектру излучения, или поглощения.

Именно спектр излучения характеризует энергетические уровни, на которых могут существовать возбуждённые электронные оболочки атомов. А незнание этого факта и привело учёных к заключению о квантовании излучения и невозможности атома поглотить пол-кванта, или скажем полтора. А от чего зависит возбужденность электронной оболочки атома? Напрямую от скорости орбитального электрона! А потому как в каждом веществе существуют свои уникальные энергетические уровни электронных оболочек, то орбитальному электрону необходимо не просто «точное количество» энергии (квант), чтобы вся электронная сфера атома перешла на более высокий энергетический уровень, но строго подходящую для этого длину волны, строго соответствующую спектру излучения/поглощения, присущему атомам данного вещества! А вот необходимое количество этой энергии и предопределяет значение так называемого кванта. Поэтому, для каждого энергетического уровня будет своя уникальная порция энергии. А среднее значение (именно среднее, но не абсолютное значение) было выведено Планком и носит теперь имя Постоянной Планка. Но с точки зрения отдельно взятого одного энергетического уровня, эта постоянная, такая-же постоянная как и погода…

Теперь обратимся к самим способам передачи тепла. Всех возможных способов теплообмена, которые существуют в природе, существует всего три. Первый – это конвекция. Условие возникновения которой, подразумевает наличие такой среды, атомы которой могут перемещаться один относительно другого. То есть конвекция может возникать только в газообразной и жидкой средах. Второй – это непосредственный теплообмен при непосредственном взаимодействии при прямом контакте, это относится только к твердым средам, атомы которой находятся строго один возле другого. И третий, самый распространенный во вселенной – передача энергии электромагнитным излучением. Однако даже два первых способа теплообмена на атомном уровне обязательно включают передачу энергии электромагнитным излучением.

Но внутри самого вещества энергия может передаваться не только электромагнитным излучением. Внутри вещества тепловая энергия от одного атома к другому передаётся также и свободными электронами, которые могут непосредственно взаимодействовать с электромагнитными волнами. Этот факт можно объяснить тем, что в проводнике свободные электроны ведут себя подобно газу в сосуде (баллоне), чем и вызвана высокая теплопроводность и электропроводность металлов. В полупроводниках, в зависимости от температуры самого кристалла существует то мало свободных электронов (низкая температура), то много (высокая температура) и теплопроводность, равно как и электропроводность изменяется. А в диэлектрике свободных электронов ничтожно мало, поэтому у диэлектрика очень плохая электро- и теплопроводность.

Но наличие самих свободных электронов в веществе, или же их отсутствие совсем не означает, что только ими предопределяется характеристика теплопроводности того, или иного вещества. В целом теплопроводность вещества зависит от многих факторов. Таких как характеристика самих атомов, насколько близко расположены сами атомы вещества, какие именно орбитальные электроны находятся на тех, или иных орбитальных уровнях и какие именно электромагнитные волны они излучают.

Таким вот образом, до перехода в состояние плазмы, электроны меняют свои орбиты, перепрыгивают с одного орбитального энергетического уровня на другой. То есть фактически, электрон является как бы посредником для преобразования внутренней тепловой энергии вещества в ИК-излучение, а точнее, созданное им электронное облако. И если действительно электроны вещества задействованы в переносе энергии, как свободные, так и орбитальные, то стоит правомерный вопрос – разве нельзя каким-либо путем перенаправлять высвобождаемую энергию при переходе электрона на более низкую, или наоборот - высокую орбиту, для создания электрического тока, или непосредственно использовать кинетическую энергию самих электронов? Но для этого нам необходимо изучить некоторые свойства газов.

2. Свойства газа. Электрон-газ.

Обратимся сначала к теории газов, но не к молекулярно-кинетической теории газов (МКТ). Как уже отмечалось ранее, хоть МКТ газов и является очень интересной теорией, однако то, что она интересная совсем не означает то, что она соответствует действительности. Дело в том, что молекулярно-кинетическая теория, которая принята как основная в физику для описания процессов происходящих в газах, при более глубоком анализе, мягко говоря, не выдерживает критики.

Одним из первых парадоксов МКТ является тот факт, что молекулы воздуха в нормальных условиях движутся со скоростями равными около 500 м/с, однако скорость звука при 20ºС равна всего лишь 360 м/с. Также с помощью МКТ невозможно объяснить явление распространения звуковой волны в воздухе и возникновение аэродинамических эффектов, таких как подъёмная сила крыла самолета. И что самое интересное, аэродинамический эффект возникающий в воздухе и действующий на крыло самолета рассчитывается с помощью уравнений для идеальной жидкости, а не уравнениями для идеального газа, как должно было быть на самом деле. Только вдуматься в эту ситуацию – эффект возникающий в воздухе, который является газом, рассчитывается с помощью аналогичного эффекта возникающего в жидкости. Это же не что иное, как прямое доказательство того, что МКТ ошибочная теория.

Вторым парадоксом МКТ является то, что нагретый воздух поднимается вверх, однако МКТ утверждает, что нагрев вызывает увеличение кинетической энергии молекул во всех направлениях. Становится интересным, что же вызывает движение молекул только в одном направлении, в данном случае вверх, больше, чем в каком либо другом направлении. Ведь по МКТ увеличение кинетической энергии молекул газа должно приводить к тому, что эти молекулы газа должны разлетаться абсолютно во все стороны.

Третьим парадоксом МКТ, является сама скорость движения молекул воздуха равная около 500 м/с., которая является средней скоростью, с которой сталкиваются молекулы воздуха друг с другом. Особенно необходимо отметить тот момент, что температура воздуха при этой скорости равняется всего 20ºС. Но практика показывает совсем другое. Обшивка любого современного сверхзвукового самолета, который будет лететь со скоростью даже 300 м/с. близко над поверхностью земли разогревается до температуры не менее 170ºС. Как в таком случае можно объяснить то, что температура сталкивающихся со скоростью 500 м/с молекул воздуха равняется всего 20ºС?

Это далеко не полный перечень парадоксов МКТ. Поэтому и предположение МКТ о том, что увеличение тепловой энергии является следствием увеличения кинетической энергии самих атомов вещества, является ошибочным. Ведь как мы рассмотрели ранее при нагревании какого-либо вещества, увеличивается не кинетическая энергия непосредственно самих атомов, а кинетическая энергия электронов, как орбитальных, так и свободных, при нормальных агрегатных состояниях вещества. А в состоянии плазмы, увеличивается не только кинетическая энергия электронов, но и протонов и нейтронов, которые находятся в самом атомном ядре.

Однако эта же МКТ великолепным образом может описать процессы, происходящие с электронами на атомарном уровне при обычных агрегатных состояниях вещества, так как в данном случае, процессы происходящие с плазмой нас не интересуют. И с помощью МКТ можно дать достаточно хорошее описание этим процессам увеличения кинетической энергии свободных электронов, при поглощении ими электромагнитной энергии, если предположить что свободные электроны в проводнике ведут себя подобно молекулам газа в трубке, или каком-либо сосуде.

Но вот почему при поглощении электромагнитной энергии увеличивается кинетическая энергия электронов? А потому, что как уже отмечалось в Волновой теории Вещества, каждый тип электромагнитного излучения и взаимодействует непосредственно с самими электронами, как свободными, так и орбитальными, из-за того, что каждый электрон имеет электрический заряд отличный от нуля. А сама поглощаемая электромагнитная волна и взаимодействует с этими электронами в зависимости от своей длины. Но обо всем по порядку, а сейчас вернёмся к свойствам газа.

В нормальном состоянии, молекулы газа равномерно заполняют какой-либо сосуд и воздействуют на его стенки прямо пропорционально давлению и температуре. Но если давление и температура не отличаются от температуры и давления окружающей среды, в которой находится этот сосуд, то никакого взаимодействия молекул воздуха со стенками сосуда обнаружить не удастся. Однако если изменить даже всего лишь один показатель, либо температуру, либо давление, либо объём, то это повлечет за собой большие изменения, непосредственно во внутренней энергии газа.

Если подвергнуть газ нагреву, то внутренняя энергия всех молекул газа начнет возрастать. Это вызовет увеличение электронно-уровневой оболочки атомов и, соответственно, увеличение диаметра самих атомов и молекул, а уже это условие, в свою очередь, и вызывает увеличение давления газа на стенки сосуда. Если же увеличить давление, то количество молекул газа в определенном объёме, соответственно, увеличится, но определенное количество молекул газа, которые уже находились в этом сосуде до увеличения давления, уже имели определенную температуру – температуру окружающей среды. А увеличение давления, соответственно, приводит к увеличению количества молекул газа и как следствие к увеличению температуры самого газа. Точно такой же процесс происходит и при уменьшении объема, давление газа при этом увеличивается и как следствие – увеличивается его температура, ровно как и в случае с увеличением давления.

Эти свойства газа, в частности повышение температуры газа приводящее к увеличению давления, привело к созданию сначала паровых двигателей, а затем и двигателей внутреннего сгорания. Взять хотя бы, к примеру, тот же двигатель внутреннего сгорания. Работает же, уж более ста лет работает. Паровые турбины вращают электрические генераторы не зависимо от того, что именно является источником тепла для них – уголь, бензин, или же ядерный реактор. Я думаю излишне напоминать, что КПД данной системы далек от идеала, и на данном этапе развития человечества будет уместным какой-либо прорыв в преобразовании тепловой энергии напрямую в электрическую энергию, минуя очень длинную цепочку преобразований, чем можно значительно повысить КПД преобразующих устройств в целом.

На данный момент существует несколько технически реализованных прямых способов преобразования тепловой энергии (в том числе и электромагнитного излучения) в электрическую энергию:

  1. Солнечные батареи – используют явление фотоэффекта и довольно успешно применяются с приборами, потребляющими очень мало электрической энергии, такими как электронный калькулятор, например, но существуют даже гелиомобили – автомобили на солнечной энергии, вернее использующие солнечную энергию для движения. Но для больших токов необходима большая площадь солнечных батарей и солнечная погода. Солнечные батареи прекрасно работают на Искусственных Спутниках Земли и Космических Станциях и питают как бортовую аппаратуру, так и прочие электрические системы, но в земных условиях среднее значение КПД солнечных батарей остаётся очень низким;
  2. Термоэлементы – работают хорошо тогда когда есть возможность мгновенно нагревать и охлаждать один конец проводника относительно другого. Но вследствие теплоемкости материала проводника этот процесс занимает некоторое время и его практическая эффективность очень низкая. Либо же когда постоянно один конец проводника испытывает охлаждение, а другой – нагревание. Это в свою очередь вызывает нагрев полностью всего проводника вследствие теплопроводности вещества, что влечет за собой дополнительные затраты энергии на охлаждение одного из концов проводника. Вследствие чего опять-таки КПД термопары невелик;
  3. МГД генератор – здесь КПД относительно большой, однако с данным типом генератора связано очень много проблем: Высокая температура рабочего вещества и её поддержание, высокая скорость рабочего вещества и материалы конструкции, испытывающие высокую температуру, вследствие чего, МГД генератор имеет очень сильно ограниченный срок эксплуатации.

Но вот только в случае с термоэлементами и солнечными батареями, напрямую используется преобразование тепловой энергии (энергии электромагнитных волн) в электрическую энергию. А вот во всех остальных случаях, во всевозможных конструкциях, существуют теплоотводы, которые отводят в окружающее пространство якобы «лишнее» тепло. Однако с помощью этого самого «лишнего» тепла и возможно получить гораздо больший КПД всей энергетической установки в целом. Но вместо этого, большая часть тепловой энергии в любом «современном» электрическом генераторе расходуется на «отопление» атмосферы Земли. Но вернёмся к газу – вернее газообразной среде.

Существует и ещё одно очень интересное и «полезное» свойство газа – при резком падении давления, или резком увеличении объема, температура газа резко падает. Это обусловлено тем, что температура определённого объёма газа и определённого количества молекул самого газа уравновешивается с температурой окружающей среды и когда увеличивается объём и (или) падает давление, то расстояние между молекулами газа становится больше и как бы плотность внутренней тепловой энергии газа становится меньше. Это условие вызывает падение температуры и даёт возможность атомам газа поглотить дополнительную энергию, чтобы снова уравновесить тепловой баланс между газом и окружающей средой. В свою очередь, уменьшение объёма, либо же увеличение давления, приводит к обратному эффекту, к тому, что концентрация молекул газа становится выше и плотность внутренней тепловой энергии повышается, а это условие вызывает повышение температуры самого газа.

Это «полезное» свойство газов используется в таких технических устройствах как холодильники и кондиционеры воздуха. А так как принцип, по которому работают кондиционеры воздуха и холодильники – абсолютно одинаковый, то далее будем использовать термин – холодильная установка (машина). Но в нашем случае очень важно то, что холодильная машина может отбирать тепло в одном месте и отдавать его в другом. Необходимо также заметить, что холодильная установка напрямую не охлаждает воздух на радиаторе испарителя и не нагревает воздух на радиаторе конденсатора. А только переносит тепло (тепловую энергию) с одного радиатора на другой радиатор и, соответственно, энергия, затраченная на работу холодильной установки, идёт только на перемещение тепла.

Технически, чем больший перепад давления делает компрессор, тем больше охлаждается первый конвекционный радиатор-испаритель (теплоприёмник) и тем больше нагревается второй конвекционный радиатор-конденсатор (теплоотдатчик). Теоретически максимальный КПД тепловой машины может достигаться только тогда, когда с одной стороны компрессора вакуум, а с другой – жидкость. Но практически существует определённая разница давлений, при которой достигается максимальное поглощение тепла на одном радиаторе холодильной машины, а также и максимальное излучение энергии на другом радиаторе. Схематически, газовая холодильная машина (холодильная машина работающая по так называемому парогазовому циклу), в которой в качестве рабочего тела используется газ фреон, изображена на рисунке 3.

Схема холодильной установки.
Рисунок 3. Схема холодильной установки.

Но вернёмся теперь к электронам. Электроны в проводнике ведут себя аналогично молекулам газа в неизменном объёме. И если при абсолютном нуле, кинетическая энергия свободных электронов равна нулю, а все они равномерно заполняют всё пространство проводника, то в «нормальных» условиях при температуре 20ºС, когда нет никаких внешних сил приложенных к проводнику, свободные электроны (далее просто электроны) уже имеют определенную кинетическую энергию. Так как электрон для того, чтобы покинуть атом должен уже обладать энергией, равной минимальному количеству энергии, необходимой для покидания атома – то есть энергии связи. Вследствие чего, электроны в проводнике двигаются аналогично броуновскому движению молекул газа в объёме, по молекулярно-кинетической теории. Однако такое движение электронов несколько отличается от броуновского движения молекул и атомов газа. Дело в том, что электроны никогда не соударяются друг с другом, так как имеют электрический заряд, а заряды одного знака, как мы знаем, расталкиваются. Поэтому наличие электрического заряда у электронов не допускает непосредственного соударения, так как расталкиваются они из-за кулоновского взаимодействия одноимённых зарядов.

Электроны, которые находятся возле края проводника и взаимодействующие непосредственно с ним, словно молекулы газа взаимодействуют со стенками сосуда, являются слоем Феми. При приложении разницы электрического потенциала к проводнику, мы имеем направленный поток электронов в нем – то есть упорядоченное механическое движение электронов, аналогом чего является упорядоченное движение газа в трубке при увеличении давления с одной стороны трубки, а с другой стороны – уменьшения. То есть, в данном случае, баллон со сжатым газом выступает аналогом заряженного аккумулятора.

Но есть и некоторое отличие движения электронов в проводнике, движению молекул газа в трубке. Движущиеся в проводнике электроны возбуждают в пространстве вокруг проводника вихревое магнитное поле, имеющее форму колец, направление магнитной индукции которого подчиняется правилу левой руки и указано стрелкой на рисунке 4. Более детально принцип возникновения магнитного поля, а также зависимость мощности магнитного поля от скорости электронов рассматриваются в статье – Магнетизм.

Вектор индукции в проводнике.
Рисунок 4. Вектор индукции в проводнике.

Необходимо, однако, сделать некоторое пояснение данного процесса. На данный момент считается, вкратце, что скорость упорядоченного движения электронов в проводнике пренебрежимо мала, а возникновение магнитного поля объясняется наличием течения электрического поля в замкнутом контуре. Причём мощность магнитного поля напрямую зависит от силы электрического тока…

Не понятным же остаётся тот момент, почему скорость электронов считается пренебрежимо малой. Если к концам проводника не подведен электрический потенциал, то это понятно. Как мы с Вами разобрались выше, в проводнике, при нормальных условиях (20 ºС), существует броуновское движение электронов, скорость которых действительно пренебрежимо мала. Наглядным аналогом этому может быть стая комаров, которые летают кто-куда сами по себе.

Но при приложении потенциала к проводнику, электроны начинают свое упорядоченное движение, причём тем скорость упорядоченного движения выше, чем больший электрический потенциал приложен к проводнику. Но и при упорядоченном движении электронов будет существовать их броуновское движение. Наглядным аналогом снова может служить все та же стая комаров, но которую уже гонит ветер. Сами комары, как и прежде, летают кто-куда, но ветер вызывает их упорядоченное движение в какую-либо одну сторону.

Теперь давайте проведем аналог движению электронов в проводнике с движением газа, или жидкости в трубке. Давление в трубке будет являться аналогом электрического потенциала. Движение молекул газа, или жидкости – аналогом движения электронов. Диаметр трубки, является аналогом диаметра проводника, то есть его активным сопротивлением. А количество молекул газа, или жидкости (некоторый объём) проходящие через трубку за одну секунду, является аналогом силы тока.

При этом, чем большее давление в трубке одного диаметра мы создаем, тем выше скорость упорядоченного движения молекул газа в трубке, и как следствие, тем большее количество молекул (больший объём жидкости, или газа) пройдет через поперечное сечение трубки… И точно такая ситуация происходит и при протекании электрического тока, чем выше электрическое напряжение – тем выше скорость упорядоченного движения электронов, и тем большее количество электронов пройдет сквозь поперечное сечение проводника, что в свою очередь означает то, что в проводнике будет выше сила тока.

А также, чем больше диаметр трубки, при неизменном давлении, тем ниже скорость движения молекул газа, или жидкости, и как следствие – тем ниже сила тока в проводнике. Отсюда и прямая зависимость силы тока от напряжения и обратная зависимость от величины сопротивления проводника. То есть, сила электрического тока и является тем показателем, характеризующим скорость движения электронов. И теперь, перенеся все это на проводник с электрическим током, становится понятной зависимость силы магнитного поля от силы тока, которая зависит и от величины напряжения, и от сопротивления проводника.

3. Электрический ток при нагреве проводника.

Теперь давайте посмотрим, применив вышеизложенную аналогию, что будет, если нагревать одну сторону проводника, а другую, соответственно, охлаждать. Вследствие поглощения тепловой энергии веществом проводника, атомы этого проводника будут переходить в возбужденное состояние, но не только атомы, а также и свободные электроны и электроны которые находились на высоких орбитальных уровнях, но покинули атом. Вследствие нагрева, плотность тепловой энергии в нагретой части проводника будет больше чем в холодной. Поэтому, как и свободные электроны, находящиеся в избытке в металле, так и орбитальные, получат свою «порцию» тепловой энергии, вследствие чего, увеличится их кинетическая энергия. Что в свою очередь приведет к тому, что свободные электроны прийдут в движение из нагретой стороны проводника в сторону холодной. Это в свою очередь вызовет в проводнике те же самые условия, как будто мы приложили непосредственно к концам проводника разницу электрического потенциала, рисунок 5.

Вектор индукции в проводнике при нагреве.
Рисунок 5. Вектор индукции в проводнике при нагреве.

Электрическое напряжение на концах проводника, при нагреве одной его стороны относительно другой с температурами Т1 и Т2, соответственно, существует так долго, как долго существует разница температур ΔT=Т1-Т2, и чем больше эта разница, тем выше напряжение.

Электрический ток внутри проводника существует так долго, как долго существует изменение температуры одного конца проводника относительно другого за определенный интервал времени. Чем быстрее один конец проводника нагревается относительно другого конца – тем сильнее сила тока внутри самого проводника. Или же, если один конец проводника постоянно испытывает нагрев, а другой охлаждение, то при соединении концов проводника другим проводом через нагрузку, можно получить электрический ток вне проводника, испытывающего нагревание/охлаждение.

Это устройство получило название – термопара. Как было описано выше, для качественной работы термопары необходимо выполнить важное условие – один конец проводника как можно сильнее нагреть, а другой как можно сильнее охладить. Но это условие достаточно сложно выполнить, так как из-за собственной теплопроводности проводника будет нагреваться весь проводник, что влечет за собой дополнительные затраты энергии на охлаждение другого конца проводника. Поэтому, необходимо снизить собственную теплопроводность материала проводника, но без снижения электропроводности. Но это очень сложно сделать, если используется один металлический проводник, так как снижение теплопроводности практически означает и снижение электропроводности тоже. Однако возможно применение сплава двух разных металлов с различными коэффициентами электро- и теплопроводности. Этот вариант применяется в нынешнем производстве термопар и даёт определенный выигрыш в КПД.

В идеале для 100% преобразования тепловой энергии в электрическую с помощью термопары необходимо выполнить одно очень сложное условие. Изготовить её из такого материала, теплопроводность которого равнялась бы нулю, что соответственно свело бы тепловые потери тоже к нулю, но при этом электропроводность должна равняться бесконечности, другими словами такой материал должен иметь ещё и свойства сверхпроводимости. Но о таком материале на сегодняшний день науке ничего не известно. Поэтому при современном производстве термопар, бесконечно снижать теплопроводность термопары нельзя, так как при снижении теплопроводности, снижается и электропроводность материала, и соответственно КПД термопары будет понижаться. Поэтому необходимо вещество с «золотой серединой», то есть должна быть минимальная теплопроводность при максимальной электропроводности, так как теплопроводность и электропроводность в термопаре присутствует в любом случае. Именно эти показатели и влияют на КПД термопары. Однако ещё возможно использование, вместо сплава двух металлов, соединение двух полупроводников. Это даёт ещё более ощутимый выигрыш в КПД (мы вернёмся к термоэлектрическому генератору (ТЕлГ) ниже), но всё же не настолько сильный насколько возможно снизить теплопроводность с помощью вакуума и термоэлектронной эмиссии.

4. Термоэмиссионный (термоэлектронный) генератор – ТЭмГ.

Явление термоэлектронной эмиссии было открыто Томасом Эдисоном в 1883 году. Работая над созданием электрической лампы, Эдисон размещал в вакуумной колбе две нити с выводами в оба конца колбы. Если перегорала одна из них, то он просто переворачивал лампу и включал другую нить. Во время опытов с лампами оказалось, что определенное количество электричества переходит к холодной нити, то есть электроны «испаряются» из горячей нити – катода и двигаются к холодной нити – аноду, а дальше во внешний электрический круг. При этом, часть тепловой энергии которая идет на нагревание катода может переноситься электронами и отдается аноду, а часть энергии электронов выделяется во внешнем электрическом круге при протекании электрического тока.

Анод разогревается за счет теплоты, которая переносится электронами. Если бы температуры катода и анода были абсолютно одинаковыми, то скорость «испарения» электронов из катода, в точности равнялась бы скорости «конденсации» электронов на аноде, и не было бы преобразования теплоты в электрическую энергию. Чем меньше температура анода сравнительно с температурой катода, тем большая часть тепловой энергии превращается в электрическую.

Примером этому может служить все та же электронная лампа. Когда катод (горячий) нагревается, то он начинает испускать «Горячие» электроны – Катодные лучи, электроны, обладающие высокой кинетической энергией, при этом сам катод несколько охлаждается. Анод (холодный) улавливает этот поток, пока не наступает равновесие, то есть пока мощность излучения катода не уравняется с отрицательным электрическим полем анода. И если же замкнуть электрическую цепь через какую-либо нагрузку, к примеру, электромагнитную катушку, то «горячие» электроны, пройдя через неё, отдадут часть своей кинетической энергии на создание электромагнитного поля, при этом, так сказать, «остывая». Вернувшись к катоду электроны опять «разогреваются» повышается их кинетическая энергия, и весь процесс начинается сначала.

Конечно, катод будет излучать не только электроны, но и ИК-излучение. А анод также будет разогреваться под действием как бомбардирования электронами, так и ИК-излучением катода. С потоками электронов поделать ничего нельзя, а уменьшить ИК-излучением возможно путем покрытия рабочего слоя анода плотным веществом (вольфрам), отражающим ИК-излучение с последующей полировкой. А рабочий слой катода должен быть покрыт веществом, в котором термоэлектронная эмиссия проявляет себя максимально, при относительно низкой рабочей температуре катода (цезий). Часть ИК-излучения, излученного катодом, отразится от рабочего слоя анода и попадет обратно на катод, где и поглотится. А другая часть в любом случае, будет поглощаться анодом. Это тоже будет вызывать его нагрев, но уже в меньшей степени. Это так называемый эффект термоса и потери тепла в данной установке будут если и не минимальными, то более менее сносными.

На рисунке 6. схематически изображена принципиальная схема термоэмиссионного генератора для преобразования тепловой энергии в постоянный электрический ток. Если же ТЭмГ снабдить сеткой (получим подобие радиолампы «триода»), то с её помощью можно уменьшить отрицательное поле которое появляется вокруг катода при эмиссии электронов, которое получило название – Шотки эффект.

Принципиальная схема ТЭмГ.
Рисунок 6. Принципиальная схема ТЭмГ.

Где:

1. Катод – эмиттер;
2. Анод – Коллектор;
3. Поток «горячих» электронов;
Q. Источник тепла;
R. Полезная нагрузка;
I. Направление тока в цепи;
Tk, Ta. Температуры катода и анода, соответственно.

Термоэмиссионный генератор (ТЭмГ) непосредственно в процессе своей работы использует принцип «холодильной машины» описанный мною выше. Только вместо газа – электроны, трубок – проводник, компрессора – эффект термоэлектронной эмиссии и поглотитель, а полезная нагрузка – аналог радиатора испарителя где «горячие» электроны отдают свою кинетическую энергию.

Приведу некоторые характеристики реально существующих ТэМГ. Внешняя характеристика термоэмиссионного генератора у которого эмиттер активирован и нагрет до Т1=1860ºК, а коллектор имеет температуру Т2=920ºК, показывает, что с одного квадратного сантиметра эмиттера можно получить около 4Вт электрической мощности в нагрузке. Расстояние между эмиттером и коллектором в таком генераторе равно 5мкм. При более высоких температурах эмиттера и меньшем расстоянии эмиттер-коллектор отдача генератора и его КПД равен около 13.5%, а с 1см2 поверхности электродов может сниматься до 20Вт энергии.

В промышленных установках ТЭмГ, в качестве генератора тепловой энергии можно использовать и ядерный реактор. В этом случае практическая эффективность (КПД) всей системы в целом будет гораздо выше нынешних механических электрогенераторов. Однако возможно также применение и традиционного топлива для такого генератора. Термоэмиссионные ядерные генераторы успешно используются на космических спутниках и станциях, питают электрореактивные двигатели и бортовую аппаратуру современных космических аппаратов. К примеру, ядерная термоэлектрическая космическая ядерная установка «Топаз 100/40» прекрасно демонстрирует работу по преобразовании тепла в электроэнергию. Ресурс данной установки, включая работу до одного года на 100кВт режиме – 7 лет.

Но КПД термоэмиссионных установок все равно остаётся очень низок. Это связано со многими проблемами конструкции самого генератора, очень близкого расположения эмиттера и коллектора, самой термоэмиссии, связанной с высокой температурой катода и Шотки эффектом, чистого вакуума который вообще не является проводником и так далее. Широкому применению термоэмиссионного генератора препятствует его небольшой срок службы, связанный с испарением высокотемпературного катода. Сами же термоэмиссионные генераторы (ТЭмГ) работают при достаточно высокой температуре разогрева в сравнении с термоэлектрическими генераторами (ТЭлГ, которые будут описаны чуть ниже) и обладают большим КПД. Для уменьшения влияния пространственного заряда электронов, находящихся в промежутке эмиттер-коллектор, этот промежуток заполняют парами легко ионизирующего металла. Например, введение цезия позволяет увеличить расстояние между эмиттером и коллектором, что даёт возможность при этом получить в десятки раз больший ток эмиссии. Возможно также каскадное соединение термоэлектронного и термоэлектрического генераторов, что может заметно повысить характеристики источника в целом. Но и в этом случае КПД энергоустановки остаётся на довольно низком уровне.

Но для того, чтобы пойти дальше и ни у кого не возникало вопросов по поводу того, возможно, или же не возможно создание устройства, способного напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую, необходимо рассмотреть законы термодинамики.

5. Первое и второе начало термодинамики, вечный двигатель второго рода.

Начну с того факта, что если детально рассматривать законы и формулировки термодинамики, то можно обнаружить интереснейшую картину – законы термодинамики, применимы (справедливы) только к замкнутой системе! Но исторически так сложилось, что учёные «забыли» данный факт и применяют эти законы не только к замкнутой системе, но и к не замкнутой тоже! Что само по себе является, грубейшей ошибкой, из-за которой возникла такая формулировка, как вечный двигатель второго рода… Давайте детально разберёмся в данном вопросе и исправим эту ошибку. А также рассмотрим, возможно ли создать такое устройство, которое может использовать тепловую энергию для своей работы, которое сейчас называется Вечным двигателем второго рода… Но, так как законы термодинамики применимы только к замкнутым системам, то о невозможности создания машины, способной преобразовывать тепловую энергию в какой-либо другой вид энергии говорить как минимум преждевременно.

Итак, применительно к процессам передачи тепловой энергии, закон сохранения энергии носит название первого начала термодинамики. Если, к примеру, соединить вместе два кусочка металла, один из которых будет горячим, а второй холодным, то тепловая энергия «потечет» от горячего куска металла к холодному кусочку. В итоге, температура обеих кусочков металла выровняется, бывший горячий и холодный кусочки будут иметь одинаковую температуру, то есть наступит так называемое тепловое равновесие.

Первое начало термодинамики, не препятствует к теоретическому описанию работы так называемого вечного двигателя второго рода, то есть устройства преобразующего тепловую энергию в какой-либо другой вид энергии, в том числе и электрической. Закон сохранения энергии, в данном случае, требует только то, чтобы при работе такой машины количество тепловой энергии и полученное количество энергии какого-либо другого вида, в строгости соответствовали друг другу.

Но также есть и второе начало термодинамики, которое уточняет, что передача тепловой энергии может происходить только от горячего тела к холодному, а обратного процесса, то есть перехода (передачи) тепловой энергии от холодного тела к горячему происходить никак не может в принципе. Поэтому второе начало термодинамики препятствует, а вернее в корне отрицает саму возможность существования такой машины, которая может осуществлять преобразование тепловой энергии в другие виды энергии… Но давайте вначале посмотрим на сами формулировки второго начала термодинамики:

  1. Вследствие закона переноса тепла, невозможно осуществить вечный двигатель второго рода, то есть перенести тепло от холодного тела к горячему.
  2. Беспорядок (энтропия) во вселенной может только возрастать, но не может уменьшаться. Это утверждение привело к высказыванию, что Вселенная найдет свою смерть от высокой температуры…

Какие интересные формулировки, не правда ли? И вот если касаться самого закона сохранения энергии применительно к передаче тепла, то есть первого начала термодинамики, то вопросов в его справедливости не возникает. Но, касаясь выводов второго начала термодинамики и в частности его формулировок, то таки возникают вполне оправданные теоретические и практические вопросы.

Итак, если же предположить, что первое утверждение второго начала термодинамики действительно является верным, то работа обычной холодильной машины уже не вписывается в законы физики, так как нарушает это самое второе начало термодинамики. Ведь работа холодильной машины и заключается именно в том, чтобы «отобрать» тепловую энергию у холодного тела и «отдать» её горячему телу. Возьмите, к примеру, обычный бытовой холодильник. Внутри холодильника температура несколько ниже, чем в комнате, в которой он стоит, а в его морозильной камере намного ниже! Или же взять кондиционеры воздуха, которые охлаждают воздух в самой комнате. Или же криогенные установки, которые отбирают у того, или иного тела практически всю тепловую энергию вплоть до температуры абсолютного нуля.

Так что же это за парадокс такой. Рядом с нами существуют машины наглым образом нарушающие законы физики, в частности второй закон термодинамики?! Но на самом деле не все так просто, ведь сама холодильная машина не является замкнутой системой, так как находится в окружающей среде. А потому применять формулировки второго начала термодинамики к не замкнутой системе попросту нельзя и тогда работа холодильной машины не будет нарушать физических законов термодинамики, а вернее именно второго начала термодинамики. Ведь при работе холодильных машин физические законы на самом деле не нарушаются. Тепло, как и прежде, переходит только от горячего тела к холодному телу. Просто при работе холодильной машины используются свойства хладагента – возможность поглощать тепловую энергию в одном месте и отдавать её в другом месте. Мы уже рассматривали этот процесс детально. Другими словами, холодильная машина является своеобразным тепловым насосом, который перекачивает «тепло» (тепловую энергию) из одного места в другое, от холодного тела к горячему. И в действительности, как оказывается, можно создать такие условия, когда тепловая энергия сможет переходить от холодного тела к горячему. И уже как следствие, использовать тепловую энергию горячего тела для преобразования её в какой-либо другой вид энергии, в частности электрическую, и использовать её для тех, или иных нужд.

А потому, можно сделать вывод, что первая формулировка второго начала термодинамики не соответствует действительности для не замкнутых систем, а саму формулировку, характеризующую процессы передачи тепловой энергии для не замкнутых систем необходимо выразить так: Передача тепловой энергии сама по себе, может происходить только от горячего тела к холодному, а обратного самопроизвольного процесса передачи тепла от холодного к горячему телу происходить не может. Давайте более детально рассмотрим принципы передачи тепловой энергии.

Мы все сейчас прекрасно знаем, что холод – это ничто иное, как отсутствие тепла (тепловой энергии), поэтому тепловая энергия и будет переходить только от горячего тела, где её больше, к холодному телу, где её меньше, или же нет совсем (температура абсолютного нуля), так как в горячем теле тепловой энергии больше, чем в холодном… И понятно, что обратного самопроизвольного процесса передачи энергии от холодного тела к горячему естественно быть не может, так как из того места где уровень тепловой энергии меньше, тепловая энергия сама по себе не может перетечь в то место, где уровень тепловой энергии больше…

Касательно же второй формулировки второго начала термодинамики, то её тоже нельзя применять к не замкнутым системам, а её применение к таковым системам является ошибочным. Ведь как мы все знаем, что при нагреве какого-либо тела до определенной температуры его температура (энтропия) все же может уменьшаться. Уменьшается она вследствие излучения атомами и молекулами вещества электромагнитной энергии – электромагнитных волн во вне. В данном аспекте сами атомы и молекулы вещества преобразовывают тепловую энергию в электромагнитное излучение, если можно так выразиться. Поэтому и вторая формулировка второго начала термодинамики не соответствует истине…

А потому, так как формулировки второго начала термодинамики не возможно в принципе применять к не замкнутым системам, а их применение является ошибочным, то и формулировка вечный двигатель второго рода тоже является ошибочной, так как это совсем не вечный двигатель, хоть и второго рода, а обычный преобразователь тепловой энергии в другие виды энергии. Следствием этого становится тот факт, что построить такую машину, которая смогла бы работать преобразовывая тепловую энергию в какие-либо другие виды энергии, вполне возможно. А дополнительно регулировать процессы передачи тепловой энергии вторым началом термодинамики абсолютно нет никакой нужды…

Но зачем понадобилось дополнительно регулировать процессы передачи тепловой энергии вторым началом термодинамики? Дело в том, что учёные того времени, даже понятия не имели о том, что представляет собой тепловая энергия, так как все суждения второго начала термодинамики были основаны на молекулярно-кинетической теории газов и теплородной теориях… Поэтому в обязательном порядке нуждались в законе, регулирующем процессы передачи тепловой энергии – во втором начале термодинамики, так как обратимость процесса теплопередачи привела бы к тому, что стало бы возможным и самопроизвольное образование вакуума в одном из двух сообщающихся сосудов… То есть самопроизвольное уменьшение кинетической энергии в одном сосуде и увеличение её в другом. А такого самопроизвольного процесса в природе происходить не может, поэтому для утверждения этого факта и было введено второе начало термодинамики.

Мы с Вами рассмотрели, как именно происходит процесс передачи тепла и поэтому даже в случае сообщающихся сосудов тоже ничего не изменится, и самопроизвольно молекулы газа не могут улетать из одного сосуда и образовывать в нем вакуум в другой сосуд. Хотя и для случая сообщающихся сосудов на основе молекулярно-кинетической теории можно создать специфические условия, как и в случае с холодильной машиной – это так называемый Демон Максвелла.

Следствием этому явилось то, что так как тепловая энергия никак не может переходить от холодного тела к горячему согласно второго начала термодинамики, то учёные того времени и стали считать, что создать какую-либо машину, извлекающую тепловую энергию для своей работы, построить не возможно даже теоретически в принципе своем. А поэтому и стали именовать её вечным двигателем второго рода…

Причины, из-за которых были допущены эти ошибки, приведшие некоторых учёных ко второму началу термодинамики, банально просты. Ошибочность ключевых теорий, в частности МКТ, и не исследованность процессов передачи тепла в то время.

6. Безтопливный ТЭмГ.

И вот теперь, детально рассмотрев процессы передачи тепла и убрав несуществующее ограничение второго начала термодинамики, вернее исправив и уточнив его, мы можем создать необходимые условия для того, чтобы пусть и теоретически, построить такое устройство, которое будет способно извлекать энергию даже из нагретого солнцем окружающего воздуха, тем самым его охлаждая. При этом не будет использоваться абсолютно никакое топливо, а только лишь энергия, заключенная в нагретых атомах. Такое устройство практически будет работать от энергии Солнца, так как именно Солнце разогревает атмосферу Земли и поддерживает её температуру.

Итак, если уменьшить рабочую температуру катода к минимальной температуре, при которой возможна термоэлектронная эмиссия, а рабочую температуру анода снизить так, чтобы общая разница перепада температур не изменилась, то возможно создать генератор «даровой» электрической энергии, использующий атмосферное тепло в качестве источника тепла. На рисунке 7., изображена принципиальная схема такого генератора.

Принципиальная схема безтопливного ТЭмГ.
Рисунок 7. Принципиальная схема безтопливного ТЭмГ.

Где:

  1. Трубка низкого давления от анода испарителя;
  2. Трубка высокого давления к катоду конденсатору;
  3. Трубка высокого давления от катода;
  4. Трубка низкого давления к аноду;
  5. Компрессор;
  6. Клапан;
  7. Выход сетки генератора;
  8. Клемма + (плюс);
  9. Клемма – (минус).

Создать перепад температур между катодом и анодом, достаточным для возникновения термоэлектронной эмиссии, можно с помощью обычной, а вернее усовершенствованной холодильной установки. Однако для работы компрессора создающего перепад давления газа в системе тоже необходима энергия, и на первый взгляд данная конструкция работать не будет. Но ведь мы напрямую не нагреваем и не охлаждаем атмосферный воздух, а только затрачиваем электрическую энергию на перенос тепловой энергии из окружающей среды в тепловой резервуар. И в данном случае затраты на перенос энергии будут гораздо меньше, чем при непосредственном нагреве, или охлаждении.

Но такой тип генератора, использующий термоэлектронную эмиссию и температуру окружающего пространства, практически работать не будет. И не только из-за того, что в нем очень много потерь, как электро, так и тепловой энергии, да и сама эмиссия наступает только при достаточно высокой температуре разогрева… Генератор не будет работать потому, что затраты энергии на перенос тепла с помощью механической холодильной машины составят не менее 50%, от количества перенесенной тепловой энергии а то и все 75%. А сам КПД преобразования с помощью термоэмиссионного способа составляет всего-лишь не более 15%. Поэтому данный тип генератора годится лишь только для демонстрации самой возможности, или принципа по которому возможно создание электрического генератора, который не будет потреблять абсолютно никакого топлива и работать от температуры окружающей среды.

Для создания же работающего генератора необходимо соблюсти несколько очень важных условий. Для этого в первую очередь необходимо чтобы затраты электрической энергии идущей на перенос тепла составляли не более 30-35%, от общего количества энергии перенесенного тепла. А КПД преобразования тепловой энергии в электрическую с помощью какого-либо иного способа составляли бы не менее 40-45%… И только при выполнении этих условий такой генератор смог бы производить «даровую» электрическую энергию, не потребляя абсолютно никакого топлива, практически в любой точке планеты. А такие показатели по КПД можно получить только при использовании вместо механического способа переноса тепловой энергии «чисто» электрического, а вместо термоэлектронной эмиссии в вакууме – принцип термоэлектронной эмиссии в усовершенствованной полупроводниковой термопаре. Но обо всём по порядку.

7. Термоэлектрический генератор – ТЭлГ.

Итак, существует ещё одно устройство, напрямую использующее ЭДС термоэлементов – так называемый Термоэлектрический генератор (ТЭлГ). Это устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с использованием, либо полупроводниковых, либо биметаллических термоэлементов (термопар), соединенных между собой последовательно и (или) параллельно. Такое устройство, ТЭлГ изображено на рисунке 8.

Термоэлектрический генератор (ТЭлГ)
Рисунок 8. Термоэлектрический генератор (ТЭлГ).

Основным элементом любого термоэлектрического генератора является термоэлектрический генераторный модуль (ТГМ). Принципиальная схема кремниевого ТГМ показана на рисунке 9. Если стороны ТГМ поддерживаются при различных температурах и к ТГМ подключена внешняя нагрузка с электрическим сопротивлением R, то в такой цепи потечет некоторый ток I. Для обеспечения разности температур между сторонами ТГМ к его горячей стороне необходимо подвести тепловой поток Q1, а с холодной стороны отвести тепловой поток Q2. Полезная электрическая мощность, выделяющаяся на нагрузке, будет пропорциональна квадрату разности температур ΔT, что отображено в формуле F1:

 []

F1

Термоэлектрический генераторный модуль (ТГМ) ТЭлГа
Рисунок 9. Термоэлектрический генераторный модуль (ТГМ) ТЭлГа.

Где:

  1. Стенка нагревателя;
  2. Керамическая пластина (Теплопроводящий диэлектрик);
  3. Металлическая шина;
  4. Слой полупроводника с дырочной проводимостью (p-тип);
  5. Металлическая шина;
  6. Керамическая пластина (Теплопроводящий диэлектрик);
  7. Слой полупроводника с электронной проводимостью (n-тип);
  8. Металлическая шина;
  9. Стенка охладителя.

При разности температур в 100ºС один ТГМ позволяет обеспечить генерацию электрической энергии мощностью до 10 Вт при напряжении постоянного тока до 6 В. Тепло Q1 подводится к ТГМ (ТЭлГ) через стенку нагревателя 1 с помощью теплоносителя (например жидкометаллического), тепловой трубы, или при непосредственном контакте с зоной тепловыделения реактора. Через стенку 9 холодильника, тепло Q2 отводится от ТЭлГ (излучением, теплоносителем или тепловой трубой). Спаи полупроводниковых кристаллических термостолбиков 4 и 7 образованы металлическими шинами 3, 5, 8, которые электрически изолированы от стенок 1 и 9 слоями диэлектрика 2, 6 на основе оксидов.

В основе принципа действия ТГМ лежат обратимые термоэлектрические эффекты Пельтье, Томсона (Кельвина) и Зебека. Определяющая роль в ТЭлГ принадлежит эффекту термо-ЭДС (Зебека). Эффект Зебека, открытый в 1821 году гласит: Если концы разомкнутой электрической цепи, состоящей из двух разнородных проводников, поддерживаются при различных температурах, то в такой цепи возникает термоэлектрическая движущая сила, прямо пропорциональная разности температур её концов. Преобразование энергии сопровождается необратимыми (диссипативными) эффектами: передачей тепла за счет теплопроводности материала ТГМ и протекании тока. Материалы ТГМ с примесной электронной и дырочной проводимостью, получают введением легирующих добавок в кристаллы основного полупроводника.

Полупроводниковые материалы, использующиеся в таких генераторах, должны иметь для как можно большего коэффициента термо-ЭДС хорошую электропроводность и малую теплопроводность. Последнее необходимо для того, чтобы получить значительный перепад температуры между холодными и горячими спаями кристаллов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют сильно легированные полупроводниковые материалы (полуметаллы). При рабочих температурах Т=90-100ºC целесообразны сплавы 20-30% Si-Ge. Большинство полупроводниковых материалов применяемых в термоэлектрических генераторах не позволяет повышать температуру горячих спаев выше 1000ºС, ибо при высоких температурах термо-ЭДС у них пропадает. Чаще всего температура горячих спаев таких генераторов лежит в пределах Т=600-800ºC и используются материалы на основе теллуридов и селенидов свинца, висмута и сурьмы.

В конечном виде, ТЭлГ представляют собой батареи кремний-германиевых термоэлектрических генераторных модулей (ТГМ), которые по матричному принципу соединены в ветвях последовательно, а ветви имеют между собой параллельные соединения. Батареи ТГМ заключены в герметичные контейнеры, заполненные инертным газом во избежание окисления и старения полупроводников. Плоские или цилиндрические конструкции ТЭлГ снабжаются устройствами для подвода тепла на горячих спаях, а также и для его отвода на холодных спаях полупроводниковых термостолбиков. Конструкция силовых электровыводов ТЭлГ, должна обеспечивать одновременно термоплотность и электрическую изоляцию от корпуса (контейнера), что представляет достаточно сложную техническую задачу.

Эффективность ТЭлГ, обеспечивается существенной разнородностью структуры ветвей 4 и 7. Ветвь p-типа с дырочной проводимостью, получается введением в сплав Si-Ge акцепторных примесей атомарного бора В. Ветвь n-типа с электронной проводимостью, образуется при легировании Si-Ge донорными атомами фосфора – Р. Из-за повышенной химической активности и малой механической прочности полупроводниковых материалов, соединение их с шинами 3, 5, 8, выполняется прослойками из сплава кремний-бор.

Несмотря на достаточно низкий КПД, не превышающий 10%, термоэлектрические генераторы нашли широкое применение для питания переносных устройств электроники, Также, ТЭлГ используется в передвижных АЭУ (автономная энергетическая установка) питающих труднодоступные объекты, которые монтируются в отдаленных районах Земли (автоматические метеостанции, морские маяки и тому подобные устройства). В перспективе такие объекты могут монтироваться на Луне, или на других планетах и спутниках. Объясняется это простотой эксплуатации, высокой надежностью, большим сроком эксплуатации, стабильностью электрических параметров и высокой вибростойкостью. Недостатками ТЭлГ являются невысокие относительные энергетические показатели: удельная масса 10-15 кг/кВт, поверхностная плотность мощности 10 кВт/м2 (на единицу поперечного сечения элемента), объемная плотность мощности 200-400 кВт/м3.

В качестве источников тепла для подвода к горячим спаям ТЭлГ используются: радиоактивные изотопы (РИТЭлГ), ядерные реакторы (ЯРТЭлГ), солнечные концентраторы различного исполнения (СТЭлГ). Ориентировочно принимают, что при электрических мощностях от 1 до 10 кВт на космических летательных аппаратах (КЛА), целесообразны РИТЭлГ и СТЭлГ, а при повышенных уровнях мощности – ЯРТЭлГ. Последние наиболее перспективны для автономных энергетических установок (АЭУ) КЛА.

8. Смесь принципов и повышение КПД ТЕлГа.

Как и термоэмиссионная, так и термоэлектронная установки, работают при том условии, что один из рабочих органов генератора необходимо как можно сильнее нагреть, а другой – как можно сильнее охладить. Низкий КПД термоэлектрического генератора связан с прекрасной теплопроводностью металлов, в случае использования металлов в конструкции генератора и не очень хорошей электропроводности материала полупроводника, в случае использования полупроводников. Сплав термоэлемента из двух полупроводников значительно повышают КПД установки, но не настолько сильно как хотелось бы. КПД термоэлектрического генератора все же остаётся несколько меньшим, чем у термоэмиссионного генератора. Низкий же КПД термоэмиссионного генератора связан с тем, что вакуум не является вообще проводником электричества, что и вызывает большие потери энергии на «перенагрев» катода до эмитирующего состояния, очень близким расположением анода и катода, вызывающее нагрев анода и снижение разности температур вследствие этого, да и собственная проводимость металла снижается при нагреве.

Это означает, что для создания работоспособного электрического генератора с достаточно высоким КПД нам необходимо выполнить несколько очень важных условий:

  1. Создать оптимально-максимальную разницу температур между электродами генератора;
  2. Обеспечить хорошую теплоизоляцию между электродами генератора;
  3. Теплоизоляционный слой между самими электродами генератора должен иметь хорошую одностороннюю электропроводность.

В термопаре, если существует даже очень маленький перепад температур, то уже существует термо-ЭДС, а, следовательно, и электрическое напряжение. Максимальная температура – это температура, при которой будет существовать полупроводниковый кристалл не теряя своих свойств. А вот если мы используем вместо термоэлектронной эмиссии свойства односторонней проводимости полупроводников, то возможно получить гораздо больший КПД всей установки в целом. Но для этого необходимо расположить сами полупроводниковые элементы аналогично расположению катода и анода при термоэлектронной эмиссии, а вернее между ними. Схема такого расположения изображена на рисунке 10.

Термоэлектрический эмиссионный генераторный модуль (ТэГМ)
Рисунок 10. Термоэлектрический эмиссионный генераторный модуль (ТэГМ).

Где:

  1. Стенка охладителя, анод;
  2. Слой полупроводника с дырочной проводимостью (p-тип);
  3. Слой полупроводника с электронной проводимостью (n-тип);
  4. Стенка нагревателя, катод.

При таком расположении полупроводниковых элементов почти вся тепловая энергия, которая пройдет через ТэГМ, будет преобразована в электрическую. Потери, конечно, будут тоже, это напрямую связано с теплопроводностью самого материала полупроводника. Но, тем не менее, это расположение даёт как минимум 50-70, а то и все 90% КПД всей установки, в зависимости от собственной теплопроводности используемого вещества. При использовании в батареях ТЕлГа – ТэГМ, вместо ТГМ, то возможно значительно повысить КПД термоэлектрического генератора в целом. Причём абсолютно никаких изоляторов между как самими пластинами полупроводника, так и между катодом и анодом, для работы такого генератора не нужно. И так как в разогретом катоде увеличивается кинетическая энергия электронов, то сам катод должен быть выполнен из металла с высокой теплоемкостью, например меди, и быть достаточно массивным, в смысле тепловой емкости. Это необходимо для того, чтобы сделать достаточную разницу электрического напряжения между катодом и анодом. А анод, чтобы «горячие» электроны не «остывали», высокоэнергетические электроны не теряли свою кинетическую энергию, должен быть сделан из металла с низкой теплоемкостью, например алюминия. И при соблюдении всех этих условий, КПД преобразования тепловой энергии в электрическую будет иметь гораздо большее значение, чем при использовании любых традиционных способов.

9. Безтопливный электрический генератор - БТЭлГ.

Да, кстати, есть ещё один очень важный момент, который мы упустили. Оказывается, что обычный ТГМ, из которого и собран ТЭлГ в целом, КПД которого в режиме генератора не превышает всего-лишь 10%, на самом деле, является очень хорошим тепловым насосом. Затраты электрической энергии на перенос тепла составляют всего лишь не более 35-40% электрической энергии, от общего количества перенесенной тепловой энергии. Такой способ более приемлем, чем использование механической холодильной машины и поэтому, для постройки устройства, способного давать электрическую энергию используя охлаждение атмосферы, нам и необходим такой тепловой насос, КПД которого будет максимальным.

Соответственно, используя ТЭлГ в качестве теплового насоса, имеем затраты энергии на перенос тепла от теплоприёмника на тепловой буфер, которые будут равны 35-40%, от общего количества перенесенной тепловой энергии. А преобразовывать тепловую энергию из теплового буфера можно уже с помощью усовершенствованной термопары (ТэГМ). Конечно же, что 100% преобразования тепловой энергии в электрическую, даже при использовании усовершенствованной термопары для охлаждения окружающего воздуха все равно не будет. Но, смею предположить, что максимально возможный коэффициент составит не менее 70-85%, если сделать саму термопару из вещества полупроводника с минимальной теплопроводностью и максимальной электропроводностью, потому как тепло не будет непосредственно переходить от «Катода» к «Аноду», а будет «разогревать» электроны. И если мы совместим эти два принципа в одной установке – то становится возможным получать электрическую энергию, извлекая её из нагретой Солнцем атмосферы Земли. Безтопливный электрический генератор, показанный на рисунке 11., использует два принципа преобразования тепловой энергии в электрическую.

  • Первый способ – перенос тепловой энергии с одной стороны рабочего тела на другую.
  • Второй способ – непосредственный нагрев или охлаждение рабочего тела.

Безтопливный электрический генератор (ТЭлГ)
Рисунок 11. Безтопливный электрический генератор.

Где:

  1. Блок управления;
  2. Слой полупроводника с дырочной проводимостью (p-тип);
  3. Слой полупроводника с электронной проводимостью (n-тип);
  4. Металлический горячий «Катод» (тепловой буфер);
  5. Диоды;
  6. Керамические тепло- и электро-изоляторы;
  7. Тепловой насос (ТЭлГ);
  8. Корпус, вывод «минус», металлический холодный «Анод» (теплоприёмник);
  9. Керамические теплопроводящие диэлектрические пластины;
  10. Вывод «плюс».

Принцип работы данной установки, заключается в следующем: Для изначального первого запуска данного безтопливного электрического генератора, необходимо извне подать электрическое напряжение на тепловой насос (7). Это вызовет разогрев «Катода» (4) и охлаждение «Анода» (8). Для более эффективной работы «Анод» и теплоприёмник собраны вместе на одной цельной металлической части конструкции. Затраты электрической энергии на перенос тепловой энергии составят 35-40 % от перенесенной тепловой энергии. Вследствие этого «Анод» будет иметь несколько низшую температуру, чем атмосфера, а «Катод», соответственно, более высокую температуру. В дальнейшем, для более качественной работы генератора, блок управления (1) будет регулировать силу тока на тепловом насосе, чтобы поддерживать необходимую для работы генератора оптимальную разницу температур между «Катодом» и «Анодом», в зависимости от потребляемой в данный момент электрической мощности. На слоях полупроводников n-p-элементов (2) и (3) эффективное преобразование тепловой энергии в электрическую энергию, составит не менее 70-85 %, от перенесенной тепловым насосом тепловой энергии. И из этих 70-85 % уже преобразованной, то есть электрической энергии, будет браться электроэнергия для питания теплового насоса, которая составляет 35-40 %.

Таким образом, безтопливный электрический генератор будет «перерабатывать» атмосферное тепло в электроэнергию. КПД данного генератора, возьмем максимальные затраты на перенос тепла и минимальный коэффициент преобразования тепла в электричество, составит 70-40=30 % от внутренних преобразований тепловой энергии, взятой с окружающего воздуха в электрическую энергию. Такой генератор будет работать в довольно широком диапазоне температур окружающего воздуха, так как преобразование тепла возникает не из-за высокой температуры самого катода, а именно из-за разницы температур между «Катодом» и «Анодом», и поэтому его использование возможно практически во всех климатических зонах на всей поверхности Земного шара.

К примеру, для максимально качественного преобразования тепловой энергии разница температур ∆Т равняется 50 ºС, то при температуре окружающего воздуха +40 ºС температура «Анода», в зависимости от интенсивности притока горячего воздуха, будет около +35 – +40 ºС, а температура «катода» +85 – +90 ºС соответственно. А если температура окружающего воздуха будет равна -50 ºС, то и температура «анода-теплоприёмника» будет около -55 – -50 ºС, а температура «катода» -5 – 0 ºС соответственно.

Теперь перейдем к более конкретным цифрам. Возьмем КПД теплового насоса равным 35 %, а преобразования 85 %. Средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха в интервале температур от -120 до +400 ºС равна: с=1.00 кДж/(кг×К). Плотность 1 м3 атмосферного воздуха, взятого при нормальном давлении и температуре равна: ρ=1,2046 кг/м3. Соответственно при нагревании, или охлаждении 1м3 воздуха на 1 ºС, в идеале затрачивается, или выделяется 1,2 кДж энергии. Если же на генераторе будет нагреваться/охлаждаться 1 м3 воздуха на 1 ºС за 1 секунду, то затрачиваемая/выделяемая мощность будет равна 1,2 кВт, соответственно.

Итак, чтобы непосредственно нагреть с помощью электрического тэна, газовой горелки, или солнечного излучения, в нашем примере, 1 м3 воздуха на 1 ºС в идеале нам необходимо затратить 1,2 кДж энергии, это без учета КПД самих нагревателей. Но если использовать тепловой насос вместо непосредственного нагрева и перенести тепловую энергию из одного места в другое, то для нагрева того же объёма воздуха затрачивается около 35 % от перенесенной энергии, то есть, в нашем случае, для нагрева 1 м3 воздуха на 1 ºС нам необходимо затратить всего лишь 0,42 кДж энергии. Имеем разницу при двух способах нагрева одного кубического метра воздуха – 0,78 кДж тепловой энергии, которую и можно преобразовать в электрическую энергию с помощью усовершенствованной полупроводниковой термопары.

Итак, с помощью холодильной машины (теплового насоса), охлаждаем 1 м3 окружающего атмосферного воздуха на 1 ºС и переносим тепло на рабочее тело, своеобразный «тепловой буфер» сделанный из меди – на «катод». Затраты составят 35 % электрической энергии от перенесенной тепловой, то есть 0,42 кДж. На «тепловом буфере» имеем 1,2 кДж тепловой энергии соответственно. При преобразовании тепловой энергии с «теплового буфера» в электрическую энергию, с коэффициентом 85 %, имеем 1,02 кДж преобразованной электрической энергии. Минус затраты электрической энергии на холодильную машину 0,42 кДж – имеем 0,6 кДж «лишней» электрической энергии.

Если же генератор, будет охлаждать 1 м3 сухого воздуха на 1 ºС за 1 сек. то мощность его составит 0,6 кВт электрической энергии, соответственно. Повторюсь, можно получить 600 Вт электрической энергии при охлаждении сухого воздуха объёмом 1 м3 на 1 ºС. А если учесть, что влажность воздуха редко падает ниже 20 % (за исключением пустынь), то и это ещё не предел преобразования, так как теплоёмкость воды вчетверо выше теплоёмкости сухого воздуха.

Безтопливные генераторы электрической энергии могут широко использоваться как для электрификации зданий и сооружений, так и для установки на абсолютно все виды транспорта, включая как наземный и водный, так и воздушный и даже космический. Ведь конструкция безтопливного генератора электрической энергии абсолютно не требует никаких запасов топлива и тяжёлых конструкционных материалов, а количество движущихся частей в конструкции безтопливного генератора электрической энергии минимально, а то и вовсе отсутствует. Поэтому безопасность, надежность и долговечность такого генератора будет на высочайшем уровне. И самое главное – никакого топлива!

Сумароков Сергей. E-mail:
2003-2009 гг.

Источник: http://zhurnal.lib.ru/s/sumarokow_s/free_energy.sh...

подробная информацыя:

Дата добавления 03.12.2014, 11:15
Категория

Авторизация

Ваш логин:
Ваш пароль: