2. Термоэлектрические пд.

Перейдем теперь к описанию экспериментов с различными реальными термоэлектрическими вечными двигателями второ­го рода. Термоэлектрический циркуляционный вечный двига­тель второго рода ПД-14 выглядит значительно проще испари­тельного, ибо для его осуществления достаточно лишь соеди­нить в цепь три или более разнородных проводника и измерить возникающую ЭДС. Однако исключительной простоте двигате­ля сопутствуют известные трудности, связанные с достаточно точными измерениями этой ЭДС. Суть проблемы заключается в том, что в настоящее время эфир перенасыщен электромаг­нитными излучениями, при этом провода, соединяющие ПД с измерительным прибором, например потенциометром типа Р-348 с ценой деления 10^-8 В или зеркальным гальванометром соответствующей чувствительности, играют роль антенны, а поверхность контакта проводников - роль детектора. В итоге цепь превращается в импровизированный детекторный радио­приемник, в ней наводится паразитный ток, фиксируемый при­бором. Будем называть этот паразитный штатив-эффект детек­торным, он может существенно исказить результаты экспери­ментов.

Со всеми помехами можно успешно бороться лишь путем полной и совершенной изоляции ПД и всей измерительной аппаратуры от окружающей среды, в частности с помощью заземленной герметичной металлической камеры или даже целой комнаты. Но и комната не гарантирует полной изоляции, например, от таких полей, как хрональное; в последнем случае можно применить полиэтиленовую защиту. В наших опытах все соединительные провода, клеммы и приборы экранированы и заземлены, двигатель помещен в заземленную калориметри­ческую бомбу с толщиной стенок 20 мм, внутренним диаметром 70-90 мм и высотой 70-210 мм, бомба изготовлена из меди или стали, во втором случае исключается влияние магнитного поля, испытаны также экранирующие герметичные алюми­ниевые боксы и т.д. Этого, конечно, недостаточно для идеаль­ной изоляции устройства, но полученные результаты позволяют сделать все необходимые качественные и количественные выво­ды. Это становится возможным благодаря применению целого комплекса различных ПД, при этом удается даже получить представление о величине посторонних наводок.

Проведены тысячи опытов, в них изучены самые различные материалы во всевозможных условиях, состояниях и сочета­ниях - металлы, полупроводники и диэлектрики. Металлы использованы в виде кристаллов, пластин, фольги разной толщины, проволоки, напыленных в вакууме слоев и порошка, спеченного и свободно насыпанного; полупроводники - в виде кристаллов, пластин, выращенных слоев, порошка и тех много­численных модификаций, которые предусмотрены технологией электронной промышленности; диэлектрики - в виде конден­саторов. Условия всех опытов изотермические, температура комнатная или повышенная с помощью термостата, давление атмосферное или пониженное до значений (2-5)·10^-5 мм рт. ст. Во всех случаях обнаружен предсказанный ОТ эффект возникновения нескомпенсированной ЭДС, которая вызывает незатухающую круговую циркуляцию электрического заряда и тем самым нарушает закон Вольта и второй закон термо­динамики Клаузиуса. Результаты многих опытов кратко опи­саны в работе [10], но, к сожалению, в этих опытах не всегда удавалось должным образом избавиться от детекторного эф­фекта.

Здесь я ограничусь обсуждением лишь экспериментов с тщательно изолированными двигателями ПД-14, специально спланированными для подтверждения основных теоретических выводов гл. XXIII. Испытанные двигатели состоят из трех и более металлов, образцам которых придана форма пластин толщиной около 3 мм, контакт между ними осуществляется с помощью особых зажимов, площадь контакта составляет 1-3 см². Для возможности сравнения различных материалов в качестве двух неизменных проводников цепи использованы медь и алюминий, служащие эталонами. Пластины соединены между собой последовательно в соответствии со схемой

– Cu – X – Al – Cu –

где X - испытуемая или испытуемые пластины.

Из схемы видно, что медный проводник разорван, в разрыв включен измерительный прибор, который как бы играет роль звена 2, заключенного между звеньями 1 (рис. 38, в). Правая медная пластина, контактирующая с алюминием, присоединена к положительной клемме прибора, левая, контактирующая с испытуемым материалом, - к отрицательной. Температура испытаний комнатная, условия изотермические, давление пони­жено до значений (2-5)·10^-5 мм рт. ст. Если используется атмосферное давление, то соответствующая ЭДС отмечается индексом «а» внизу. Помимо эталонных меди и алюминия в опытах фигурируют также теллур, висмут и никель.

В табл. 1-3 приведены значения нескомпенсированной ЭДС  для цепи, составленной из двух и трех металлов, причем данные табл. 2 относятся к атмосферным условиям.

Таблица 1.

Из табл. 1 видно, что два металла дают либо нулевую, либо сравнительно небольшую ЭДС. Наличие этой ЭДС при двух металлах противоречит теории и объясняется действием пара­зитного детекторного эффекта. Сопоставление данных табл. 1 и 3 говорит о том, что указанный штатив-эффект сравнительно невелик. Вместе с тем надо полагать, он в большей или меньшей степени присутствует во всех экспериментах.

Таблица 2.

Обращает на себя внимание сильное влияние на величину ЭДС адсорбированных поверхностями металла газов. Эти газы образуют и сильно изменяют термодинамические свойства тех самых тончайших слоев х, в которых разыгрывается инте­ресующая нас картина. В результате газы начинают играть роль проводников 1 на рис. 38, в, и вследствие этого основной металл 2 из рассмотрения выпадает. Это хорошо видно из сравнения табл. 2 и 3, где ЭДС на воздухе существенно ниже, чем в вакууме.

Таблица 3.

После нескольких часов вакуумирования адсор­бированные газы удаляются, срабатывает основной металл, ЭДС резко возрастает. Поэтому, чтобы избежать влияния газов, в опытах вакуумирование длится не менее двух суток. Согласно теории, симметричное соединение должно исклю­чить из игры те проводники, которые соприкасаются с одно­именными материалами. Это косвенно подтверждается характе­ром влияния адсорбированных газов (табл. 2). Более сложные случаи симметричного соединения проводников представлены в табл. 4. Здесь позиции 1 и 2 соответствуют схеме в на рис. 38,

Таблица 4.

а позиция 3 - схеме г на том же рисунке. В первых двух позициях из рассмотрения должен выпасть теллур, а в треть­ей - теллур и висмут. Но опыт не показывает ожидаемого полного выпадения указанных металлов и превращения четы­рех- и пятизвенной цепей в трехзвенную. Согласно опытным данным, ЭДС цепи, как и положено, несколько снижается по сравнению с ЭДС теллура, но не достигает тех значений, которые в табл. 3 соответствуют трехзвенной цепи для висмута и никеля. Наблюдаемое недостаточно точное следование теории тоже можно объяснить влиянием внешних помех. В этом смысле теллур обладает ярко выраженными детекторными свойствами.

Пять металлов, присутствующих в позиции 3 табл. 4, можно соединить по схеме рис. 38, д. В этом случае все они вносят свой посильный вклад в ЭДС (табл. 4, позиция 4). Отсюда видно, какое большое влияние на ЭДС оказывает конкретное сочетание и чередование проводников в цепи. Аналогичная картина наблюдается при перестановке любых двух металлов; например, соответствующие данные для четырехзвенной цепи приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Особый интерес представляют цепи, в которых последова­тельно, соединяются между собой целые блоки проводников (назовем их элементами) типа тех, которые приведены в табл. 3. Например, цепи табл. 6 содержат по два таких элемента. Из таблицы видно, что последовательное соединение двух

Таблица 6.

одинаковых элементов не приводит к двухкратному увеличению ЭДС цепи. Наоборот, фактическая суммарная ЭДС цепи оказы­вается почти вдвое ниже, чем ЭДС каждого из элементов, входящих в цепь. Это объясняется тем, что контактная ЭДС зависит не только от температуры, но и от потенциала (заряда) (см. уравнение (336)). В результате соседние элементы гасят ЭДС друг друга. Таким образом, нельзя воспользоваться соблазнительной идеей без особых мудростей соединить между собой последовательно и параллельно большое множество - тысячи и миллионы - однотипных элементов и получить таким образом мощный термоэлектрический вечный двигатель второ­го рода, способный бесплатно питать различные полезные и бесполезные устройства.

Вместе с тем последовательное соединение двух разнород­ных элементов может иногда даже дать ЭДС, существенно превышающую сумму ЭДС отдельных элементов, входящих в цепь (табл. 7, позиция 1).

Параллельное соединение одинаковых элементов практи­чески не влияет на ЭДС цепи. Результат одного из примеров параллельного соединения разнородных элементов показан в табл. 7, позиция 2.

Таблица 7.

Из приведенных таблиц видно, что нескомпенсированная ЭДС, а следовательно, и развиваемая вечным двигателем второго рода ПД-14 мощность крайне малы, но они представля­ют собой вполне реальные величины, которые легко могут быть обнаружены с помощью несложной измерительной техни­ки. При этом практически - с учетом наводок - подтвержда­ются все высказанные ранее теоретические прогнозы, касаю­щиеся особенностей физического механизма работы двигателя, а также выясняются некоторые дополнительные тонкости об­суждаемого процесса.

Среди них надо прежде всего отметить исключительную чувствительность ПД-14 к электрической степени свободы, вследствие чего перестают работать законы Ома и Кирхгофа. Как известно, обычные полупроводники тоже не в ладах с этими законами. Менее чувствительны двигатели ПД-14 к вермической степени свободы (температуре). Слабо действует на них магнитное поле. ЭДС двигателя чувствительна также к хими­ческому составу и структуре металла, к размерам пластин и условиям их контактирования, в том числе к силе прижатия, к эффекту Зеебека, вызванному появлением разности темпера­тур между спаями из-за действия, например, эффекта Пельтье, и т.д.

Что касается термоэлектрических ПД, использующих новый линейных эффект (см. параграф 7 гл. XXIII), то я не смог осуществить их в своих скромных домашних условиях. Однако я предоставил необходимые сведения некоторым исследовате­лям, располагающим соответствующими возможностями, в частности Ю.В. Романову из Харькова и А.Б. Журкину из Москвы. По сообщению Ю.В. Романова, он изготовил мощную двухпроводниковую термопару ПД-18. В первых его опытах избыток электроэнергии, полученной за счет подпитки теплотой со стороны окружающей среды, составил около 28%. Ведется работа по раскачке термопары до уровня полного самофункционирования. От А.Б. Журкина я известий не имею [ТРП, стр.471-477].