Об отражательных свойствах некоторых поверхностей.

Опубликовано 08.05.2018
Эдуард Гладких   |   просмотров - 328,   комментариев - 0

Предлагается устройство (способ), пропускающее молекулы газа в одну строну и не пропускающее в обратную. Назовём его: диод для молекул. Принцип действия диода таков.

Рассмотрим рисунок 1. На нём изображён пустотелый конус в осевом сечении с открытым раструбом и со срезанной вершиной. Со стороны раструба пустим в него частицу в произвольном направлении. Легко видеть, что после каждого отражения от внутренней поверхности конуса, следующий угол падения будет меньше предыдущего. Таким образом, после нескольких отражений частица, летящая в конус, вылетит обратно.

Рисунок 1.

Теперь пустим частицу в конус с другой стороны (рисунок 2). Легко видеть, что любая частица, залетающая в это отверстие, гарантированно пролетает диод и не возвращается обратно.

Рисунок 2.

Таким образом, мы получаем устройство, способное пропускать молекулы газа преимущественно в одну сторону. Не обязательно, чтобы все до единой молекулы проходили через диод со стороны входа и все до единой не проходили диод со стороны выхода. Достаточно, если будет хоть какой-то перевес числа молекул, идущих в прямом направлении, над идущими обратно. Хотя бы в доли процента.

Разумеется, чтобы диод заработал, нужно, чтобы молекулы внутри него не сталкивались друг другом, иначе будут искажаться траектории молекул, определяемые законом – угол падения равен углу отражения. Этого можно достичь, если диод сделать очень маленьким, сопоставимым с длиной свободного пробега молекул. Трудновато, но в современной технике возможно: например, размер отдельных элементов в современной микросхеме достигает 1 мкм, длина свободного пробега молекул газа примерно такая же. К тому же длину свободного пробега можно неограниченно увеличивать, расширяя газ. То есть, это проблема разрешима современной техникой.

Возникает возражение: у усечённого конуса площадь входа (узкое отверстие) меньше площади выхода (широкое отверстие), следовательно, на выход с обратной стороны падает больше молекул, чем на вход. Часть из них отражается в диоде, а часть всё-таки пролетает диод в обратном направлении и, казалось бы, их число равно числу «прямолетящих» молекул.


Докажем, что это не так. Доказательство первое. Рассмотрим рисунок 3. Всё, как водится, идеальное. Размер входного отверстия устремим к нулю. Легко видеть, что в прямом направлении пролетают все молекулы, падающие на вход – в угловом секторе А = 180 градусов. Пролететь диод обратно могут только молекулы из углового сектора Б. Угловой сектор Б меньше А, следовательно, «обратнолетящих» молекул меньше, чем «прямолетящих». Следовательно, диод работает.

Рисунок 3.

Доказательство второе. Самое простое, самое очевидное и очень легко проверяемое. Любой желающий посредством листа бумаги и ручки через несколько минут может в этом сам убедиться. Рассмотрим траекторию одной молекулы на протяжении большого количества ударов. Молекула ударяется только о перегородку и стенки диода. Круговые линии на рисунках 4,5,6,7 - это часть объёма сосуда с левой и с правой стороны от диода. Такая модель вполне допустима, поскольку, напомню, газ в области диода бесстолкновительный и каждая молекула летает так, будто других молекул нет.

Начинаем:

Рисунок 4.

Продолжаем:

Рисунок 5.

Продолжаем:

Рисунок 6.

Вот что получилось:

Рисунок 7.

Очевидно: молекула чаще бывала с правой стороны. Следовательно, диод работает.

Следующее возражение. Сам диод сделан из трясущихся атомов, следовательно, его поверхность «корявая» и, казалось бы, отражения по закону «угол падения равен углу отражения» не получится. Разумеется, этот фактор присутствует и он исказит работу диода. Для уменьшения этого искажения можно подобрать газ из крупных молекул – существенно крупнее атомов самого диода. Тогда поверхность, состоящая из маленьких атомов, будет примерно ровной в сравнении с крупными молекулами газа.

Итак, конусная поверхность обладает способностью отражать в одну сторону большее число молекул, чем в другую. Несложно догадаться, как можно использовать предлагаемый диод.

Первое: получение работы из тепла окружающей среды. Сосуд с газом перегораживаем перегородкой с диодами (рисунок 8) и по обе стороны перегородки, в результате работы диода, самопроизвольно устанавливается разность концентраций и, соответственно, давлений, которую мы можем превратить в работу. Вследствие отбора энергии из системы в виде работы, система будет непрерывно охлаждаться и, соответственно, непрерывно будет поглощать теплоту из окружающей среды, превращая её затем в работу. Типичный вечный двигатель второго рода.

Рисунок 8.

Второе: создание летательных аппаратов. В результате работы диода, по обе стороны пластины с диодами самопроизвольно создаётся разность давлений – подъёмная сила (рисунок 9). Что даёт возможность конструирования и создания летательных аппаратов нового типа.

Рисунок 9.

Можно добавить, что конус – не единственная форма для диода. Их можно придумать – множество: комбинация конусов, щели, кольца и т.д. Ясно одно: существуют поверхности с интересными отражательными особенностями, которые можно использовать на практике. 


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!