Энергия из воздуха - реальность?

  Энергия из воздуха - реальность?

  В статье «Шутка или реальность?» («ЭПР» №8, 2009) автор предположил извлекать энергию с помощью принципа положительной обратной связи между потоками энергоносителя.

На том же принципе можно создать автомобиль с ис­ пользованием в качестве горючего... теплого воздуха из атмосферы. Идея кажется уто­ пичной. Но так ли это на самом деле?

Гипотетический расчет

Для начала давайте посчитаем, сколько энергии содержится в окружающем нас воздухе и, при условии извлечения ее из воздуха, достаточно ли ее для движения автомобиля.

Вот расчет (приблизительный, только оценочный и не учиты­ вающий некоторые детали, в частности - изменение тепло­ емкости воздуха при изменении температуры).

Теплоемкость воздуха С = 1 кДж/кг*К

Плотность воздуха р =1,28 кг/м³

Будем считать, что температура окружающего воздуха равна 20 градусам Цельсия.

При охлаждении 1 м³ воздуха на 50 градусов высвободится энергия:

E = V * p * C * T = 1 (м³)*1,28 (кг/м³) * 1 (кДж/кг *К) * S 0 (К) = 64 кДж (масса объекта, умножен­ ная на его теплоемкость и умно­ женная на разницу начальной и конечной температуры).

Для прохождения легковым автомобилем 100 метров со ско­ростью 60 км/ч необходимо 250 кДж энергии (10 граммов бензи­на); теплотворность бензина = 46 МДж/кг, КПД автомобильного двигателя внутреннего сгорания 40-60 процентов.

Автомобиль с воздухозаборни­ ком площадью 0,5 м² пропустит через себя при этом 50 м³ воздуха. Охладив весь этот воздух на 50 градусов, можно высвободить:

£ = 50 (м³) * 1,28 (кг/м³) * 1 (кДж/кг *К)*50 (К) = 3200 кДж

Как объяснялось в предыдущей статье, «демону Максвелла» для работы тоже нужна энергия, и, следовательно, часть этой энергии ему придется отдать. Часть уйдет на потери, но 3200-250 = 2950 кДж (92 процента) - и это очень большой запас.

Поскольку запас очень боль­ шой, то возможны варианты с площадью воздухозаборника и температурой выхлопа. Скажем, при воздухозаборнике площадью 0,3 м² (соизмеримом с площа­ дью радиатора «Жигулей») и температуре выхлопа минус 10 градусов имеем количество энергии:

Е = 30 (м³) * 1,28 (кг/м³) * 1 (кДж/кг * К)* 30 (К) = 1160 кДж.

То есть из этого расчета вид­ но, что, если мы сумеем извлечь энергию из воздуха, ее вполне должно хватить для движения автомобиля.

Труба Ранка

Что же это за устройство, кото­ рое может отнимать энергию от холодного тела и отдавать его горячему и нарушающее тем самым второй закон термо­ динамики? Существует ли такое устройство?

Оказывается, да! И изобрете­ но оно уже почти 80 лет назад. Это вихревой генератор, или труба Ранка. Французский ин­ женер Жозеф Ранк запатентовал его в 1934 году (патент США №1952281).

О том, что это устройство работает и выдает энергии боль­ ше, чем потребляет, не знает, по-видимому, уже только ленивый («вихревые камеры» для хими­ ческого разделения веществ под действием центробежных сил и «вихревые трубы», используе­ мые как источник холода - Прим. ред.). Правда, получать от этих устройств пока удается только тепловую энергию - в количестве, в 1,5-2 раза превосходящем за­ трачиваемую.

Что же получается? Оно нару­ шает закон сохранения энергии, поскольку его КПД, рассчитан­ ный по привычной нам формуле энергию затраченную), превы­ шает 100 процентов? Сейчас уже, чтобы не вступать в противоре­ чие с основными законами физи­ ки, КПД этих машин осторожно называют «эффективностью» (хотя этот параметр все же в дей­ ствительности не является коэф­ фициентом полезного действия). Но смысла это не меняет - они выдают энергии больше, чем потребляют, и более того - раз­деляют поток газа или жидкости (рабочего тела для этих машин) на два потока - холодный и го­ рячий. Причем холодный поток холоднее начального (входящего) потока рабочего тела, а горячий - горячее, что, по теории, и дол­ жен делать пресловутый «демон Максвелла».