Возможен ли вечный двигатель?

Иногда на эстраде либо в цирке демонстрируется фокус: катящийся шарик. Артист, выйдя на эстраду, укладывает на табурет два металлических кольца различного диаметра, одно внутри другого. Разумеется, перед этим фокусник показывает их публике, взмахнув широким жестом: смотрите, мол, никакого обмана нет. После этого артист кладёт на кольца металлический шар (рис. 32).

Рис. 32. Самобеглый шарик.

И вот шар начинает перекатываться, хотя его никто и не толкнул. Фокусник, «изумившись» движению шара, демонстрирует другие фокусы. А шар катается непрерывно до окончания всей программы выступления. Под аплодисменты публики фокусник, забирая шар и кольца, уходит с эстрады.

В этом фокусе нет никакого обмана. Всё объясняется физическими свойствами металлических колец и разницей температур колец и шара.

Кольца изготовляются из свинца, а шар из стали или бронзы. Перед демонстрацией шар возможно сильнее нагревают, но не выше температуры плавления свинца. Горячий шар, уложенный на свинцовые рельсы, нагревает их. Но свинец, как известно; обладает очень плохой теплопроводностью: она почти в 11 раз меньше, чем у меди. Поэтому в первый момент у рельсов расширяется лишь то место, к которому прикасается шар. От этого на рельсах возникают бугорки. Но шар удержаться на них не может и скатывается. Нагревается новое место.

На рельсах вырастают другие бугорки рядом с первыми, шар скатывается с них… и так происходит до остывания шара. Для наблюдателя же, не знающего всего этого явления, движение шара кажется чрезмерно удивительным.

Но будет ли шар кататься беспрерывно? Нет. Он остановится, как только температура шара и свинцовых рельсов-колец станет одинаковой.

А вот ещё один опыт. Возьмём стеклянный полый цилиндрический диск с припаянными к нему шестью стеклянными трубками, оканчивающимися изогнутыми колбами (рис. 33).

Рис. 33. Вращающееся колесо в горячей воде.

Наполним колбочки трёх стеклянных трубок какой-нибудь легкоиспаряющейся жидкостью, например серным эфиром, и запаяем их. Поместим это «колесо» в сосуд с горячей водой так, чтобы оно своей осью опиралось на стенки сосуда. Под действием веса серного эфира, находящегося в колбочках, «колесо» повернётся, и колбочки с ним погрузятся в горячую воду.

Серный эфир в колбочках, нагреваемых горячей водой, быстро превратится в пар, который заполнит все трубки. Но те трубки, которые находятся в воздухе, охлаждаются, и пары серного эфира в них конденсируются. В результате серный эфир скопляется в верхних колбочках. Вследствие этого равновесие между колбами, находящимися в холодном воздухе и горячей воде, нарушается, «колесо» поворачивается и колбы, заполненные серным эфиром, погружаются в горячую воду, а трубки с колбами, заполненные парами серного эфира, оказываются в холодном воздухе. В этих колбах конденсируются пары серного эфира, накопляясь в них…и т. д. Процесс вращения колеса продолжается до тех пор, пока температура воды и воздуха различна. Как только температура станет одинаковой — вращение прекратится. Как бы мы ни нагревали воду, но если такая же температура воздуха, действие этого оригинального двигателя невозможно.

Изучение работы всяких тепловых двигателей, применяемых в технике, показывает, что их работа возможна лишь при тепловом «перепаде», иначе говоря, при разности температур.

За примерами, подтверждающими это положение, обратимся к любому тепловому двигателю: паровому двигателю, двигателю внутреннего сгорания, паровой или газовой турбине. Каждый из них может нормально работать лишь в том случае, если температура окружающей среды ниже, чем в самом двигателе.

Неосуществимые тепловые двигатели, которые работали бы без перепада температур, превращая в работу тепло окружающей среды, как бы «высасывая» тепло из атмосферного воздуха Земли, вод океана, называют вечными двигателями II рода. Так предложил называть их немецкий учёный Оставальд, живший в 1852–1932 гг.

Если можно было бы создать тепловой двигатель, работающий без разности температур, за счёт «высасывания» тепла, то мы обладали бы неисчерпаемыми источниками тепловой энергии на Земле, на воде, в воздухе. Все машины мира, работая, например, за счёт охлаждения океанов в течение двух тысяч лет, смогли бы понизить температуру их лишь на одну сотую градуса. Но, повторяем, создание вечного двигателя II рода, «высасывающего» тепло, так же невозможно, как невозможно создание вечных двигателей I рода, о которых мы рассказали.

7. Изобретатели вечного двигателя о причинах своих неудач

Проектов и бездействующих моделей вечных двигателей имеется очень много.

Чем же объясняли причины своих неудач сами изобретатели?