Вечный двигатель второго рода и становление II закона термодинамики

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки

ренних изменений. Стереотип устойчивого поведения проявляется в том, что все члены этноса, специально не договариваясь, не просто статистически одинаково реагирую на одно и то же внешнее воздействие или внутреннее изменение, а поступают так, что их реакция обеспечивает сохранение этноса, как целого. Про этом допускается широкий спектр действий, направленных на компенсацию внешнего разрушающего воздействия, включая и героические поступки, связанные с жертвенностью [6]. Определяющее влияние ландшафта на специфичность стереотипа поведения этноса, с одной стороны, указывает на то, что у человечества, в связи с широким разнообразием его географического положения не может быть одного стереотипа поведения. С другой стороны, ландшафтная обусловленность порождает пространственную и временную его локализацию.

Теория этногенеза, созданная Л. Н. Гумилевым, является в полной мере дедуктивной, т.е. «аксиоматической» научной теорией, открывающей возможности для поиска общих решений для такого особого природного объекта, каким является человечество. Ее логическое основание составляют три фундаментальных принципа - принцип сохранения, принцип диссипации и антропный принцип. В ней выделяется энергоподобная характеристика состояния - пассионарность и подробно рассмотрены уровни пассионарности Р как характеристики достигнутого порядка в этнической системе. Использование для этого не энтропии, а параметра порядка указывает на то, что теория этногенеза является первой научной теорией, направленной на формирование антропной модели реальности [5].

С позиций диссипативной модели реальности проблема обеспечения устойчивого развития человечества может быть сведена к обеспечению макси-

мального фазового разнообразия, как это вытекает из аналогии с правилом фаз Гиббса [5]. Аналогом фаз у человечества являются этносы. Как и фазы, этносы являются локализованными системами с ограниченным временем жизни.

По Гумилеву история человечества - это история его этнической структуры - история формирования, становления и исчезновения этносов. Взаимодействие этносов представляет собой процесс исторического развития человечества, неотъемлемой частью которого является преодоление проблем глобального масштаба. Следовательно, проблема формирования нового стереотипа устойчивого поведения человечества сводится к формированию его новой этнической структуры с необходимыми уровнями устойчивости и разнообразия.

Библиографические ссылки

1. Форрестер Д. Мировая динамика. М. : АСТ. 2003. 379 с.

2. Медоуз Д. X Медоуз Д. Л., Рэндерс Й., Беренс В. В. Ш. Пределы роста. Сложное положение человечества. М. : Изд-во МГУ, 1991. 208 с.

3. Медоуз Д. Х., Рэндерс Й., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя. М. : Академкнига, 2007. 342 с.

4. Шафаревич И. Р. Две дороги - к одному обрыву. М. : Айрис-пресс, 2003. 448 с.

5. Жереб В. П., Снежко А. А., Ивасев С. С. Концепции современного естествознания ; СибГАУ. Красноярск, 2009. 132 с.

6. Гумилёв Л. Н. Этногенез и биосфера Земли. М. : АСТ, 2001. 560 с.

© Краснопеев А. И., Карсаков А. В., Дмитриев И. А., 2012

УДК 008.2

В. В. Рульс Научный руководитель - В. П. Жереб Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВТОРОГО РОДА И СТАНОВЛЕНИЕ II ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ

С позиций второго закона термодинамики обсуждается роль «дармовых двигателей» - гидро-, ветро-, солнечных и др. аналогичных энергопреобразователей в становлении альтернативной энергетики и экологические последствия их широкого применения.

Невозможность создания вечных двигателей первого и второго рода, т. е. двигателей, совершающих работу либо без подвода энергии извне, либо со 100 % коэффициентом полезного действия, соответственно, является следствием I и II законов термодинамики и, в настоящее время, вошла в круг тех закономерностей, которые называются очевидными [1]. В самой общей форме эти закономерности сформулированы в двух фундаментальных принципах - принципе сохранения и принципе диссипации [2], относящейся ко всей реальности. Принцип сохранения утверждает, что в реальности можно выделить такую перманентную сущность (термин «сущность» в этом определении используется

для обозначения первопричины - как это было у Аристотеля [3]) которая не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а переходит из одной формы в другую в эквивалентных количествах. Принцип диссипации утверждает, что указанные взаимные переходы форм перманентной сущности (энергии, вещества, капитала и т. п.) эквивалентны, но не симметричны, а осуществляются в преимущественном направлении от концентрированных форм к рассеянным формам в самопроизвольных процессах. Эти фундаментальные принципы крайне важны для поиска альтернативных источников энергии и создания экологической энергетики: энергия, как форма перманентной сущности не может возникать

Секция «Концепции современного естествознания»

из ничего - вечный двигатель I рода в реальности невозможен, но она не может и преобразовываться без рассеяния - также невозможен вечный двигатель II рода. Поскольку энергию из «ниоткуда» брать невозможно, теоретический вечный двигатель должен брать её из системы, в которой он помещён. Любой механизм черпает её «из разницы» температур, высот, давлений. На основании выводов С. Карно Р. Клаузиусом была получена формула, определяющая условия перехода теплоты Q в работу L при заданных температурных условиях, L = Q(Ti - T2)/T2). Важен тот факт, что L будет всегда меньше 1, т. е. всегда будет остаток теплоты (Q-L), который необходимо будет передать теплоприёмнику.

В соответствие с принципом диссипации взаимные эквивалентные переходы теплоты и работы в самопроизвольных процессах осуществляются преимущественно в направлении перехода работы в теплоту. Это значит, что всё разнообразие процессов, действий и работ, затрагивающих данные формы, приводит к накоплению теплоты в нашей вселенной. Результатом всего этого может быть только одно: энтропия как количественная характеристика (т. е. мера) однородности распределения энергии в замкнутой системе вселенной стремится к максимуму. Примером этого является присутствие в процессах преобразования энергии различных факторов диссипации, например трения, которые приводят к преобразованию части энергии в теплоту.

Всё вышесказанное подтверждает невозможность создания вечного двигателя II рода, но не устраняет зависимость человечества от источников энергии, в частности, от минеральных ресурсов. Казалось бы, эту проблему можно было решить, если будет "изобретён" вечный двигатель III рода, который будет работать, не противореча законам термодинамики, но «даром». В наиболее общем виде такоё двигатель будет работать, используя естественный градиент окружающей среды: разницу давления во времени, разницу высот, разницу плотностей и т. п.

В связи с исчерпанием невозобновляемых энергетических ресурсов, возрос интерес к так называемым «дармовым» источникам энергии [4]. Иногда именно такие устройства называют «вечными двигателями III рода» и рассматривают как основу альтернативной или, иными словами, экологической энергетики. Действительно, если в достаточно высокой вентиляционной трубе установить крыльчатку, то за счет перепада давлений в приземной области и на высоте, в трубе будет постоянный поток воздуха, приводящий во вращение установленный вентилятор. Получится «почти» вечный двигатель! Так, в конечном итоге устроены все «дармовые» энергетические установки. Но, как было показано выше, фундаментальные научные принципы сохранения и диссипации с очевидностью показывают, что в реальности ничего не происходить «даром» - без затрат и рассеяния концентрированных форм энергии. Альтернативная энергетика, основанная на прямом преобразовании энергии природных стихий, при удовлетворении существующих энергетических потребностей человечества нанесет непоправимый экологический ущерб природе и человечеству. Такая тенденция обнаруживается уже в настоящее время при сущест-

вующих, относительно малых, объемах использования таких энергетических установок. Не обсуждая известные негативные экологические последствия каскада гидроэнергетических сооружений на крупных реках России, отметим, что даже, казалось бы, безобидные ветроэнергоагрегаты, кроме локального влияния на скорость перемещения воздушных масс, создают опасный уровень звукового воздействия на окружающую среду - шум, в котором присутствует чрезвычайно опасных для всего живого инфразвук. Один этот факт накладывает ограничения на уровень единичной и суммарной мощности таких альтернативных источников энергии в общем энергопотреблении. Как было показано с помощью компьютерного моделирования [5], сохранение существующей тенденции роста энергопотребления человечества создает неразрешимые проблемы глобального характера, в том числе экологического свойства [6, 7]. Энергетические установки, использующие природные стихии для получения энергии, в настоящее время обладают еще одним, но весьма существенным ограничением. Плотность энергии, которую обеспечивают такие устройства без использования накопителей и аккумуляторов, исключает применение некоторых технологических процессов. Например, широко применяемые в промышленном производстве электросварочные технологии не могут реализо-вываться с использованием таких энергетических источников без применения аккумуляторов. А для распространенных в настоящее время электрических аккумуляторов режим короткого замыкания, составляющий основу электросварки, губителен - он резко сокращает их срок службы. Таким образом, развитие альтернативной энергетики без радикального сокращения энергопотребления в мировом промышленном производстве может не только не решить существующие проблемы, но и значительно их усугубить. Как показано в [6; 7], только изменение критерием прогресса и формирование стереотипа устойчивого поведения человечества могут обеспечить перспективы его недраматического развития.

Библиографические ссылки

1. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипа-тивных структур. М. : Мир, 2002. 461 с.

2. Жереб В. П., Снежко А.А., Ивасев С. С. Концепции современного естествознания ; СибГАУ. Красноярск, 2009. 132 с.

3. Аристотель. Сочинения : в 4 т. Т. 2. Категории. М. : Мысль, 1978. С. 51-90.

4. Патури Ф. Р. Зодчие XXI века. Смелые проекты ученых, изобретателей и инженеров. М. : Прогресс, 1979. 349 с.

5. Тарко А. М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов. Математическое моделирование. М. : Физматлит, 2005. 232 с.

6. Медоуз Д. Х. Медоуз Д. Л., Рэндерс Й., Беренс В. В. III. Пределы роста. Сложное положение человечества. М. : Изд-во МГУ, 1991. 208 с.

7. Медоуз Д. Х., Рэндерс Й., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя. М. : Академкнига, 2007. 342 с.

© Рульс В. В., 2012