Можно выполнить аналогичную операцию для всех мыслимых точек пространства и результат всегда будет одинаков: силовые линии поля не деформируются в процессе такого подъема. Как следствие, работа над гравитационным полем не совершается. Так как все элементарные объемы в трубе идентичны, гравитационное поле не "чувствует" их движения и не реагирует на него. Эта особенность обусловлена тем, что все объемы движутся в среде одинаковой плотности и никакого зазора между ними не существует. Но когда жидкость вытекает из трубы и падает вниз отдельными каплями, каждая капля движется в среде иной плотности, а между каплями всегда есть зазор. В этом случае гравполе "замечает" подобное движение и реагирует на него.
Иными словами, гравполе воспринимает жидкость в трубе как неподвижную среду независимо от ее реальной скорости. Если жидкость будет потом вытекать из трубы сверху и падать вниз отдельными каплями, а мы будет повторно загонять ее в трубу снизу, гравполе заметит только падение жидкости вне трубы, но ее движение внутри не заметит. Вот почему такой контур для гравполя оказывается открытым, хотя нам он будет казаться замкнутым.
Когда я пишу о падении жидкости отдельными каплями, это делается специально. Если жидкость падает вниз сплошной струей без разрывов между ее отдельными объемами, такое движение идентично только что рассмотренному движению жидкости в трубе: для гравитационного поля его также как бы не существует. Решающим фактором является не движение самой жидкости, а движение фазовой границы раздела между различными субстанциями — жидкостью и окружающей средой. Когда фазовая граница отсутствует, гравитационное поле движения не замечает.
Итак, мы получили третье условие вечного движения второго рода применительно к гравитационной энергии: рабочее тело на некоторых участках своей траектории должно двигаться в среде одинаковой с ним плотности без фазовых разрывов, а на других участках — в среде иной плотности с разрывами в фазовой поверхности раздела.
Настоящее условие может быть достигнуто одним из двух способов или их комбинацией: 1) рабочий элемент в процессе своего движения по контуру меняет свою плотность (например, испытывает фазовые превращения), а среда, в которой он движется, сохраняет свою плотность неизменной; 2) плотность вещества рабочего элемента постоянна, а среда, в которой он движется, имеет разную плотность на разных участках. Природные процессы преобразования гравитационной энергии посредством испарения воды под действием солнечного излучения и последующего падения дождевых капель реализуют первый способ: пар поднимается внутри неподвижной в целом паровой оболочки одинаковой с ним плотности, но затем переходит в жидкую фазу и дождевые капли показывают уже иную плотность. В разделе 3.1 будут рассмотрены несколько проектов гравитационной электростанции, один из которых реализует первый способ (пар поднимается вверх в паровой среде, жидкость падает вниз в этой же паровой среде), другие — второй способ (жидкость поднимается вверх в жидкой среде, она же вытекает из сопла в паровой среде).
Кстати, сама жизнь в том виде, как мы ее наблюдаем, обязана своим существованием данному третьему условию вечного движения второго рода. Если бы подъем пара внутри паровой оболочки требовал затрат энергии, он никуда не поднимался бы, а накапливался у самой водной поверхности. Тогда не будет атмосферных осадков, и суша станет выженной пустыней без всяких признаков жизни. Эволюция остановилась бы в лучшем случае на уровне земноводных. К счастью отсутствие энергозатрат на подъем пара способствует появлению облачного покрова с последующими осадками и выходом жизни на сушу.
В общем случае, справедливом для энергии гравполя и вакуума, данное условие выглядит следующим образом: условия работы, совершаемые над энергетической средой, должны отличаться от условий работы, совершаемой самой средой. Здесь под термином «энергетическая среда» понимается гравитационное поле или физический вакуум.
Четвертое условие.
Настоящее условие является развитием предыдущего третьего условия, тем не менее оно имеет самостоятельную ценность. Использование только первых трех условий еще не позволяет решить проблему вечного движения. Например, если мы будет поднимать жидкость в трубе с помощью насоса, а затем позволять ей падать сверху вниз ни гидротурбину отдельными каплями, полезной выработки энергии мы не получим, несмотря на то, что такая конструкция полностью удовлетворяет первым трем условиям. Энергозатраты насоса будут в лучшем случае равны выработке энергии турбиной, а с учетом неизбежных потерь они окажутся выше.
Полученный ранее вывод о нулевой работе при подъеме жидкости в вертикальной трубе может показаться ошибочным, т. к. практика показывает, что подъем жидкости всегда сопровождается затратами энергии независимо от способа подъема — через трубу или с помощью обычного ведра. Все дело в том, что в разных случаях работа может выполняться над разными объектами: в одном случае она совершается над самой жидкостью, в другом случае — над гравитационным полем. Гравполе замечает не движение жидкости, а движение ее фазовой границы. Когда мы поднимаем жидкость обычным ведром, ее фазовая граница также поднимается, и жидкость в разные моменты времени оказывается в точках с разной напряженностью поля. Поэтому она по-разному деформирует поле, а изменение деформации ведет к изменению энергии и совершению работы. С другой стороны, при подъеме жидкости в трубе ее фазовая граница, соответствующая месту выхода из трубы, остается неподвижной. Значит, деформация поля не меняется и энергия поля постоянна, а работа совершается над самой жидкостью, т. к. деформируется именно жидкость под воздействием насоса.
Рис.1.10.3. Движение жидкости по замкнутому трубопроводу посредством насоса: давление на входе в насос Р1, давление на выходе Р2, насос сдавливает жидкость на величину ;Рр = Р2-Р1. Трение трубопровода ;Рс равно напору жидкости в насосе ;Рр. Энергия насоса тратится на сжатие (деформацию) жидкости на величину ;Рр , а не на преодоление трения ;Рс.
Рассмотрим движение жидкости по замкнутому трубопроводу с помощью насоса (рис. 1.10.3). Пусть давление на входе в насос будет Р1, на входе Р2, то есть насос сжимает жидкость на величину ;Рр = Р2 — Р1. Из законов термодинамики известно, что при сжатии некоторой среды выполняется работа
(1.10.1)
Учитывая, что жидкость практически не сжимаема (V;Const) и расписывая формулу для нашего случая движения жидкости по замкнутому трубопроводу, получаем
(1.10.2)
где G — расход жидкости. Так как перепад давлений в насосе ;Рр всегда равен гидравлическому сопротивлению ;Рс, можно переписать формулу в виде
(1.10.3)
С математической точки зрения замена формулы (1.10.2) на формулу (1.10.3) совершенно правомерна и не сопровождается численными ошибками. Поэтому она осуществляется постоянно. Но это приводит к тому, что мы привыкаем иметь дело с формулой (1.10.3) и забываем, что она есть всего лишь модификация более правильной формулы (1.10.2). Поэтому у нас создается неправильное представление, будто работа А необходима для преодоления гидравлического сопротивления ;Рс, в то время как она в действительности необходима для сжатия, то есть деформации жидкости в насосе на величину ;Рр (кстати, такой анализ позволяет понять, почему тепловые трубы работают без затрат энергии: они не имеют механизма, который деформировал бы рабочую жидкость).
Возвращаемся назад к подъему жидкости в вертикальной трубе. Для того, чтобы заставить жидкость двигаться через трубу вертикально вверх, необходимо создать некоторую движущую силу. Такая сила может быть создана насосом или каким-либо физическим эффектом: капиллярным всасыванием, диффузией и т. д. Насос деформирует рабочую жидкость, следовательно, движение жидкости по трубе с помощью насоса будет требовать затрат энергии. Но такие физические эффекты, как диффузия и капиллярное всасывание, не деформируют рабочую жидкость, поэтому движение жидкости с их помощью не будет требовать затрат энергии. Так мы получаем четвертое условие вечного движения второго рода: движение рабочего тела по контуру должно происходить без его деформации. Деформация допустима лишь в момент, когда рабочее тело отдает энергию.
