Критические явления в природе и технике
Кратко изложим странные свойства газа, похожие на критические, важные для рассматриваемой темы, например, у газов метан и пропан-бутан.
На диаграмме состояния у всех газов в ограниченном диапазоне температур есть кривая инверсии, соединяющая на температурной оси точки Т —Т. В этом диапазоне температур любое расширение газа при постоянном давлении приводит не к снижению, а к повышению температуры газа, остающегося в сосуде при постоянном давлении. При относительно слабой внешней инициации это является причиной нередких случаев «взрыва» баллонных газов пропан и бутан и, особенно, природного метана в угольных шахтах, а также — самовозгорания «болотного газа» в торфяниках. Подобные случаи, по-видимому, неизбежны, т. к. параметры критических состояний (температуры, давления и плотности) у метана более близки к параметрам нормального состояния окружающей среды (82° С; 4,6 мПа; 160 кг/м3), а у пропана и бутана — к параметрам эксплуатации (96,84° С; 4,2 мПа; 220,5 кг/м3) (179). Под «близкими» имеются в виду естественные физико-химические условия, приводящие к возникновению достаточно больших градиентов каких-либо физико-химических параметров и, как следствие, к «проскакиванию» т. н. дробного электрического заряда, первопричина которого имеет пьезо-, хемо-, термо — … в конечном итоге — электростатическую природу.
Как известно, при электрическом пробое в микропространстве внутри самой электрической искры все физико-химические параметры её среды всегда критические. Это, во-первых, а во-вторых, малое значение дробного заряда на высокой частоте инициирует лавинную конденсацию в макрообъёме среды, уже подведённой к критическому состоянию. Представление о природе дробного электрического заряда даёт описание физической природы «дробового эффекта» (8, с. 185).
По тождественным причинам в лесах в летнее время всегда будут возникать пожары, вследствие «самовозгорания» летучих фракций (эфиров) фитонцидов растений, а метан в угольных шахтах и торфяных болотах — самовозгораться и взрываться.
Аналогичные свойства наблюдаются и в свойствах водяного пара, когда его теплосодержание (энтальпия) после расширения повышается. В новой концепции энергии всё объясняется лавинной конденсацией энергии квантового вакуума достаточно малой, хотя и значимой мощности, поэтому обычно не воспринимаемой в качестве «лавины». Для организации лавинной конденсации в газовых средах необходимо работать в диапазоне параметров газа, ограниченного температурной кривой инверсии, т. к. в этом состоянии газ находится в состоянии, близком к критическому. Обращаем на это внимание изобретателей, пытающихся сжигать водяной пар в смеси с углеводородным топливом. Учёные, изучающие критические состояния, обнаруживают критические явления у всех сложных и простых веществ. В дальнейшем это условие мы распространили на любые агрегатные состояния рабочих сред, в том числе и для твёрдых тел, в которых критическое состояние имеет место всегда, но за границами наблюдаемости всех известных физико-химических свойств материи, за геометрическими границами наномасштабов материи и, по — видимому, «терамасштабов» Вселенной.
Ввиду очевидной доступности, инженеров в первую очередь должны интересовать размерные эффекты наномасштабов, ставшие широко распространёнными эмпирическими фактами, которые характеризуются межатомными расстояниями в твёрдом теле и длиной свободного пробега молекул — в газах и жидкостях.
Проблема инициации лавинной конденсации полностью снята в преобразованиях энергии электромагнитного поля, т. к. электромагнитное поле в новой концепции следует рассматривать как материю, которая в любых масштабах всегда находится в критическом состоянии. В этом случае проблема в работе с полевыми формами энергии сводится к решению одной задачи — отвод энергии из технической системы, в которой «работают» полевые формы энергии (электрическая, магнитная и лучистая). А проблема инициации лавинной конденсации в полевых формах энергии не стоит в принципе. Лавинная конденсация инициируется всегда и всеми формами сконденсированной энергии: нужны лишь «подходящие» наноструктурные материалы. В технических системах конденсация замаскирована в кратковременных переходных процессах инерционностью энергетических систем, а в статических состояниях она обычно присутствует в стохастических формах потенциальной энергии, «уравновешивая тем самым саму себя», поэтому «маломощна» (малозначима). Лавинные процессы конденсации несконденсированной энергии в материю вещественного мира и стока из неё некоторой части ранее сконденсированной энергии в квантовый вакуум, согласно законам сохранения должны быть сбалансированы. При работе с электромагнитной энергией эти процессы разнесены в пространстве и времени и характеризуются производными энергии различных порядков. Это подтверждается экспериментами Рощина и Година, которые мы рассмотрели в книге (11). Выработка энергии их электрогенератором после отключения привода, инициирующего начальную конденсацию, сопровождалась понижением температуры воздуха в лаборатории и изменением общей массы генератора (147).
В многофазных системах сложных веществ одновременно могут сосуществовать несколько точек термодинамически равновесных фаз, определяемых правилом Гиббса. На первый взгляд это существенно усложняет задачу инициации лавинной конденсации энергии в сложных веществах, т. к. инициацию лавинной конденсации в многофазных системах необходимо производить последовательностью воздействий на рабочее тело на разных частотах. Имеют место следующие эмпирические факты, благодаря которым необходимость в такой сложной программе инициации снимается в принципе.
Кроме классических энергетических воздействий, жидкие и твёрдые вещества приводятся в критическое состояние путём ввода в них различными способами веществ, которые мы не вполне корректно назвали катализаторами, и которые сами находятся в критическом состоянии или «легко вводятся» в это состояние — их главное свойство. Всё это вещества с большим сечением взаимодействия их элементарных структур. В этом качестве в квантовой оптике хорошо известны редкоземельные элементы и их соединения. Есть и другие вещества.
Рассмотрим, например, «хорошо известную» кавитационную коррозию металлов. Лопасти бронзовых гребных винтов первых пассажирских речных катеров на подводных крыльях типа «Ракета», в течение одной навигации на Волге почти насквозь были «изъедены» такой коррозией (общая площадь коррозии на лопастях составляла ~100сл/2 на —1/3 диаметра винта). Ремонт одного из таких судов и замена винта производились в межнавигационный период в 1959-1960 гг. на Сталинградском судоремонтном заводе. Каверны коррозии имели острые кромки, полости сообщались между собой, а их поверхности имели очевидные следы возгонки (сублимации) металла, минуя этап плавления, при отсутствии следов, как плавления, так и механического наклёпа со стороны якобы механической энергии «охлопывающихся» кавитационных пузырьков, как это принято считать в старой концепции энергии.
Напомним, что процессы сублимации всех материалов происходят с поглощением теплоты, что используется в теплозащитных системах (8, с. 730). В рассмотренном примере режим кавитации, при его качественной оценке, возникал только при выходе корпуса судна из воды на крыло при включённой полной мощности двигателя. Процесс выхода занимал до —30с., что зависело от загрузки судна пассажирами и, следовательно, от увеличения количества вытесненной воды корпусом перед началом движения. После выхода судна на крыло и возрастания его скорости мощность двигателя могла быть снижена на —20% без снижения скорости после выхода на крыло. Отсюда заключаем, что мощность, затрачиваемая на кавитацию и сублимацию материала винта, в среднем могла достигать 20% мощности двигателя (300 л. с.). И можно сказать, что общая продолжительность процесса коррозии была несоизмеримо мала по сравнению с общей (суммарной) продолжительностью работы винта в период навигации как движителя.
В новой энергетической концепции «кавитационный пузырёк» воды представляет собой полость разрыва сплошности воды, в пространстве которого вода находится в критическом состоянии. В кратковременных переходных процессах этого, «достаточно длительного» состояния, возникает лавинная конденсация тепловых фотонов, как «токов смещения тепловой энергии». Поскольку тепловая энергия отводилась водой, омывающей винт, достаточно быстро, то температура парогазовой среды на границе области кавитации, m-видимому, не достигала температуры плавления не только меди, но и остальных менее тугоплавких компонентов бронзы, вследствие обычной теплопередачи. Мы сделали вывод, что кавитационные пузырьки не разрушают материал винта. Они переводят бронзу в критическое состояние, поскольку граница разнородности контактирующей материи парогазовых сред кавитационных пузырьков и бронзы в критическом состоянии «исчезает», обеспечивая тем самым сублимацию металла. Из этого следует важный «вывод — предположение». Катализаторы, снижающие мощность начального импульса энергии, необходимого для перевода вещества в критическое состояние, работают лишь в начальный момент инициации лавинной конденсации (переходный период). Далее любое вещество, перешедшее в критическое состояние, само является катализатором для других компонентов этого вещества, разнородных с ним и между собой, а процесс протекает с самоускорением. Но при условии продолжающейся накачки энергии в вещество, уже находящееся в критическом состоянии, и при ещё более жёстком условии своевременного отвода сконденсированной энергии из области конденсации. Этим же объясняем сравнительно малую количественную потребность катализаторов, вводимых в промышленные технологические процессы и их химическую инертность, во многих случаях кажущуюся.
В критической точке фазовый переход происходит в масштабе всей разнородной системы, т. е. во всём диапазоне её геометрических масштабов. Это означает, что при инициации критического состояния в «точке» получим лавинную конденсацию во всём диапазоне масштабов рабочей среды технической системы. Если позаботиться о снижении в системе отрицательной обратной связи, то лавинную конденсацию можно обеспечить в макромасштабах «рабочего тела» генератора аномальной энергии, т. е. существенно повысить известные эквиваленты преобразований энергии.
Совершенно фантастические признаки исчезновения границ твёрдого тела и проявлений новых свойств вещества, находящегося в критическом состоянии, приводятся во многих источниках информации, например, следующие:
— В. А. Ацюковский — на примерах перехода материи в критическое состояние в атмосферных вихрях «Торнадо»: соломинка «протыкает» бревно (45);
— ТВ-каналы «ДИСКАВЕРИ» (США) в передачах о торнадо приводили фотоснимки: в критическом состоянии материи деревянная доска «протыкает» под острым углом стальной лист без каких-либо следов взаимного скольжения и деформации обоих материалов.
Парадоксально! Лавинная конденсация, начавшаяся на одной частоте, явно распространяется в сторону более низких частот и, следовательно, в сторону макромасштабов рабочих сред. Эго то, что подтверждается и при анализе математических моделей (38), к чему стремятся все учёные — исследователи эфира и изобретатели двигателей второго рода. В новой энергетической концепции всё это объясняется следующим образом.
Движение материи-энергии возникает вследствие возникновения градиента какого-либо её параметра. В рассмотренных случаях причиной градиента является внешний источник энергии. В новой энергетической концепции движение в направлении градиента не может происходить без одновременно возникающего вместе с ним движения энергии в ортогональном направлении. Движения в ортогональные направления происходят как ветвления энергии, возрастающие по частоте до бесконечно больших величин, создающие в каждой точке пространства «дерево ветвлений» — фрактал. В границах наблюдаемости эти процессы создают волновой фронт возмущения (сферический в однородной среде), распространяющийся в сторону большей плотности среды, поэтому более плотные материалы быстрее переходят в критическое и, следовательно, в пластичное состояние, быстрее сублимируются. Поскольку все энергетические процессы рано или поздно прекращают
ся, то они характеризуются производными выше первого порядка (скорость), среди которых «наиболее важными» являются токи смещения (ускорения), которые противоположны по знаку (против нарастания скорости) и проявляются с опережением (тушат процесс).
При достижении «квазиреликтовыми фотонами» (рф) на поверхности твёрдого тела критического значения плотности в этой области возникает лавинная коцденсация. Твёрдая среда поверхностного слоя приобретает пластичное, жидкое, газообразное состояние или состояние плазмы — в зависимости от мощности конденсации, которая возрастает при увеличении частоты преобразований. В этом состоянии среда также генерирует рф, которые при достижении нового значения критической плотности распадаются на частицы, из которых составлены. Это периодический процесс, который распространяется в твёрдой среде, в общем случае не прозрачной для фотонов, в направлении градиента плотности, возможно, по одной и единственной причине. Любая материя прозрачна для частиц низших энергий коллективных взаимодействий, всегда имеющихся во всех материальных средах. Поэтому при достижении в глубине твёрдого тела своего критического значения плотности они структурируются в новые рф, которые в новом критическом значении плотности снова обеспечивают перевод новых областей твёрдого тела в критическое состояние.
Лавинная конденсация в твёрдых и жидких средах должна инициироваться на частоте, близкой к частоте рф, начинается при достижении критической плотности низкоэнергетических квантов энергии коллективных взаимодействий (в пределе реликтовых фотонов), при температуре выше температуры Дебая: р. 1’рф>Тт
В критическом состоянии энергетическая значимость конденсации на более высоких частотах возрастает экспоненциально с ростом частоты. Каждая более высокая частота соответствует меньшим геометрическим масштабам сконденсированной энергии. Сопрягаемые оболочки солитонов вскрываются (размыкаются, телесный угол прецессии и углы нутаций главной оси выравниваются по величине). Пропорции и плотности двух видов энергии в этих оболочках также выравниваются. Более плотные материалы быстрее переходят в критическое и, следовательно, в пластичное состояние, быстрее сублимируются. Поскольку суммарные количества энергии в каждой оболочке равны, то ранее избыточная несконденсированная энергия внутренней оболочки конденсируется в тепловую, электрическую и др. формы сконденсированной энергии внешней оболочки, а волна возмущения продолжает распространяться.
Далее становится ещё интереснее. Удивляет «слишком холодный конечный результат» возгонки бронзы на гребном винте, объясняемый чрезвычайно большой скоростью поглощения теплоты в процессе сублимации. Куда всё-таки отводится энергия, затраченная на сублимацию? Концепция двух видов энергии предлагает один ответ: теплота отводится в квантовый вакуум так не в форме лавинного процесса, сбалансированного процессом конденсации, но на более высоких частотах, за границами проявления тепловой энергии в этом качестве. Сублимация материи — лишь одно из направлений решения экологической проблемы — отвода отработавшей энергии обратно в квантовый вакуум. Имеется в виду не буквальный сток энергии в «нечто», а разрушение квантов-солитонов, например, переносчиков тепла, в новые, более мелкие по размерам кванты сконденсированной энергии, такие, что в вещественном мире они, оставаясь в рабочей среде технической системы, далее уже ни с чем не взаимодействуют, т. к. находятся за границами наблюдаемости. Можно сказать, что вся материя вещественного мира для них становится прозрачной.
Мы привели примеры из ненаучных источников (с точки зрения строгих оппонентов) для того, чтобы обратить внимание читателя на странное явление: критическое состояние вещества распространяется из менее плотных материалов в твёрдые материалы с высокой плотностью, и они становятся более пластичными, чем менее плотные материалы.
Вблизи точки фазовых превращений II рода наблюдается и ряд других явлений, описывать которые нет необходимости, т. к. они хорошо известны, и все их описания связаны с термином критический. Это критический электрический ток, критическое магнитное поле, критическая температура, а к вопросам обеспечения прочности материалов в критическом состоянии вещества привязаны такие термины, как критическая сила, «сигма текучести» и др.
Благодаря изложенным эмпирическим фактам задача инициации конденсации энергии квантового вакуума выглядит не столь проблематичной, по сравнению с задачей управляемого отвода сконденсированной энергии на тех же частотах. Об этих трудностях свидетельствует тот факт, что в новой энергетической концепции на лавинной конденсации энергии квантового вакуума основано действие всех взрывчатых веществ и взрывных процессов.
Всё изложенное выше и ниже относится к свойствам плазмы — четвёртому агрегатному состоянию вещества (дополнительно к твёрдому, жидкому и газообразному) (8, с. 536-543). При сравнении свойств плазмы и критического состояния вещества они оказываются тождественными по математико-физическим свойствам и одинаково удобны для применения в технических системах в качестве «рабочего тела», в котором легче всего организовать конденсацию энергии квантового вакуума. Отметим лишь одно отличие вещества, находящегося в состоянии плазмы, от общих случаев веществ, находящихся в критическом состоянии.
Плазма электропроводна. Но это отличие не является принципиальным для работы с ней как с рабочим телом. Электропроводность плазмы, как и другие её свойства, объясняется только диапазоном геометрических масштабов элементарных носителей электроэнергии в плазме. За границами этого диапазона плазма не электропроводна, что чревато неожиданными сюрпризами для учёных, работающих с большими мощностями «токамаков» и неядерных взрывных материалов.