Вездесущая энергия атмосферы. Часть 1. Статья №88. 27.11.18.



Обычно энергия атмосферы ассоциируется в нашем сознании с энергией воздушных потоков и с атмосферным электричеством. Но ветровая энергия и электрические заряды атмосферы – это лишь мелкая рябь на поверхности безбрежного воздушного океана нашей планеты. Воздух, сжатый земным тяготением, сам по себе, является гигантским аккумулятором энергии. Ведь не секрет, что сжатый в баллоне газ способен совершать полезную работу. Если учесть, что масса земной атмосферы составляет пять, умноженные на десять в пятнадцатой степени тонн (5*10^15), то можно себе представить масштаб энергетической ёмкости весьма внушительного планетарного ресивера. Необходимо, всего лишь, подобрать ключи к столь необычному аккумулятору энергии, и тогда энергообеспечение жизненно важных процессов станет не сложнее, процесса дыхания.

А что по этому случаю думает академическая физика ?

Физика считает, что сама по себе потенциальная энергия, накопленная в массе какого-либо вещества, является доступной только тогда, когда мы располагаем разностью энергетических потенциалов. Например, разностью давления, или температуры, или перепадом высот, или перепадом электрического напряжения.

Без разности потенциалов аккумулированная в веществе энергия находится, как бы, в запаянной консервной банке, из которой невозможно извлечь ни одного Джоуля энергии. Отсюда растут корни представления о мёртвой энергии Клазиуса.

По большому счёту, с атмосферой у нас именно такая ситуация, когда разность потенциалов, например, перепады атмосферного давления в большинстве районов компактного проживания людей большую часть времени пренебрежимо малы.

Мы сейчас не берём в расчёт лёгкий ветер и весенние грозы, поскольку это лишь едва заметные отклонения от равновесного состояния земной атмосферы.

Попробуем разобраться, что же собой представляет сжатый газ. На первый взгляд, это что-то вроде газовой пружины, которая мало чем отличается от обычной стальной пружины. Если задвинуть поршень в цилиндр, то газовая пружина сожмётся. Если выдвинуть поршень, пружина разожмётся и энергия, аккумулированная при сжатии, высвободится при расширении.

Разве не то же самое происходит с обычной пружиной ?

Не то ! Точнее, не совсем то.

Когда мы сжимаем воздух в велосипедном насосе, то после нескольких качков мы можем почувствовать тепло в зоне выходного штуцера. Оказывается воздух при сжатии заметно нагревается. Но, быть может, причиной этому – потери на трение ? Ведь, если много раз сжать и разжать стальную пружину, то она тоже нагреется, и это тепло – просто потерянная (рассеянная) энергия.

С воздушной пружиной дело обстоит иначе. При сжатии воздух нагревается, а при расширении охлаждается. Например, если давление атмосферного воздуха увеличить вдвое (от 1 бар до 2 бар), то его температура повысится на 66 градусов. Правда, в велосипедном насосе мы не сразу это заметим, поскольку сжатый поршнем воздух поначалу большую часть тепла отдаст стенкам цилиндра. Но, с каждым последующим сжатием, отдача тепла от воздуха будет становиться всё меньше и меньше, и тогда мы явно почувствуем избыточное тепло сжатия. Это тепло – не потери на трение, это природное свойство газовой пружины. Прирост энергии сжатого газа можно рассчитать через выполненную работу сжатия, а можно рассчитать через прирост тепловой энергии газа.

Казалось бы, это разные виды энергии. Есть энергия упругой деформации газа, а есть его тепловая энергия. Но термодинамика утверждает, что это, всего лишь, разные проявления одной и той же (внутренней) энергии газа.

С позиций закона сохранения энергии (ЗСЭ), механическая энергия, затраченная на сжатие воздуха (газа), должна быть в точности равна приросту внутренней (тепловой) энергии сжатого воздуха (без учёта потерь): ʃ P•dV = ∆Т•С•ρ

А как обстоит дело на самом деле ?

Что значит, на самом деле, мы что же, будем ставить под сомнение важнейший из законов физики ?

Нет, конечно, мы просто простыми вычислениями попробуем подтвердить незыблемость ЗСЭ.

Будет интересно.

Продолжение следует...


Находите неведомое в известном.

Оформим патент на ваше изобретение.
Обращайтесь к патентному поверенному РФ рег. №358
Надежде Станиславовне Ковальчук:

Телефон: +7 (495) 737-63-77 доб. 4020



Автор:  Игорь Юрьевич Куликов

Возврат к списку