ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОЛЕВИТАЦИИ

Герасимов С.А. Статья в формате PDF 114 KB

На рис. 1 показано плоское тело, нижняя поверхность которого нагрета до температуры TT, а температура верхней грани совпадает с температурой окружающего воздуха T. Предполагается, что такая система должна обеспечить существенную подъемную силу. Являясь следствием выводов газовой динамики [1], этот способ принципиально отличается от метода создания подъемной силы, объявленного газодинамическим [2]. Симметрия тела - основное отличие метода от другого теплового способа,  в котором подъемная сила обусловлена шероховатостью одной грани [3, 4].

 

Рисунок 1. Термолевитация

Разность температур нижней грани и окружающей среды приводит к отдаче тепла

                     (1)

за время t поверхностью, площадь которой - S; α - коэффициент теплоотдачи. С другой стороны, в соответствии с первым началом термодинамики тепло, переданное воздуху, идет на изменение его внутренней энергии

                     (2)

где n - плотность молекул воздуха, v - их средняя скорость и

                       (3)

Здесь m - масса молекулы воздуха, v1=v - ее скорость до столкновения с поверхностью тела, v2 - то же после рассеяния; коэффициент 5/3 отвечает за то, что молекула воздуха ведет себя как молекула, обладающая пятью, а не тремя степенями свободы. Использование упрощенной модели идеального газа не принципиально, - в настоящей работе выясняется возможность термолевитации и не более. Равенство отдаваемого телом тепла (1) изменению внутренней энергии (2) приводит к результату

                   (4)

который позволяет оценить подъемную силу

                              (5)

где R - универсальная газовая постоянная, M - масса одного киломоля воздуха. При S=1м2; ΔT=1000K; T=3000K  подъемная сила составляет 0,72Н, что соответствует массе поднимаемого груза 73 г. Это, правда, требует затрат энергии Q/t=5.6[Вт/м2К]×1[м2]×100[К]=560Вт! Это слишком много, чтобы отказаться от рассмотрения варианта термолевитации, в котором температура верхней поверхности тела ниже температуры окружающей среды. А это уже имеет отношение ко второму началу термодинамики. Пока же необходимы экспериментальные исследования, которые позволили бы оценить возможность и эффективность такого способа полета. Косвенные результаты, касающиеся изменения веса при нагревании тела [5] не достаточны. Рассматривать их как подтверждение описанной выше идеи не следует.

С другой стороны, коэффициент термической аккомодации для воздуха близок к единице [1]. Поэтому равенство отдаваемого телом тепла (1) изменению внутренней энергии воздуха (2) не должно вызывать упреков. Сомнение вызывает лишь привлечение упрощенной модели идеального газа. Почему это сделано, понятно. Существуют большие проблемы с описанием углового распределения рассеянных поверхностью твердого тела молекул воздуха [6]. Однако, маловероятно, что даже косинусный закон Кнудсена [6] уменьшит результат (5) более чем вдвое.

Примечательно, что в отличие от аэродинамики подъемная сила термолевитации и потери энергии зависят от размеров тела одинаковым образом. Этот факт может сыграть определяющую роль в создании конструкций, обладающих очень большой подъемной силой. В классической аэродинамике подъемная сила пропорциональна четвертой степени характерного размера, а потери энергии - пятой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Эммонс Х. Основы газовой динамики. - М.: ИЛ, 1963. - 702 с.
  2. Блин Е. Четвертый способ. // Авиация общего назначения. 2002. № 12. С. 19-24.
  3. Герасимов С.А. Эффект термолевитации // Техника и технология. 2005. № 2. С. 123-128.
  4. Герасимов С.А. О левитации и экранировании в газовой динамике // Вопросы прикладной физики. 2005.  № 12. С. 131-133.
  5. Дмитриев А.Л. Управляемая гравитация. - М.: Новый центр, 2005. - 70 с.
  6. Гудман Ф., Вахман Г. Динамика рассеяния газа поверхностью. - М.: Мир, 1980. 424 с.

Работа представлена на заочную электронную конференцию «Новые технологии, инновации, изобретения», 15-20 июля 2008г. Поступила в редакцию 16.07.2008 г.






В ОПЕК думают о Архангельске

26 декабря в Архангельске многое изменится. Рассматривая вопрос о вступлении России в ОПЕК, страны картеля решили открыть свое представительство именно в Архангельске, на улице братьев Молостовых. Михаил Юрьевич Зурабов, как официальный представитель Администрации Президента, высоко оценил этот шаг, а Михаил Бровман , будущий глава представительства, пообещал как можно более выгодные результаты для обеих сторон.