Прибор для изучения однонаправленного потока магнитной жидкости в насыщающем магнитном поле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прибор для изучения однонаправленного потока магнитной жидкости в насыщающем магнитном поле

О.Ф. Меньших

Работа относится к области научного физического эксперимента и представляет интерес для физиков-теоретиков для объяснения природы движения механического тела - магнитной жидкости - в насыщающем магнитном поле с учётом действия земной гравитации без наблюдаемой затраты энергии из окружающей среды.

Известно броуновское движение - беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды, в частности, связанное с неуравновешенными соударениями этих микрочастиц с молекулами жидкости или газа, также находящимися в хаотическом движении [1]. Хаотическое движение молекул газа также хорошо известно. Скорость V движения молекул газа массой m определяется формулой 3 kT = mV², откуда V = (3 kT/m)^1/2, где k = 1,38. 10 - ²³ Дж/град - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура газа (в градусах Кельвина). Видно, что скорость движения молекул газа определяется массой молекул и температурой газа. Важно указать, что в калориметре, то есть без всякого доступа энергии из окружающей среды и при постоянной температуре газа, находящегося в калориметре, броуновское движение молекул газа будет происходить неограниченно долго. Иначе говоря, на уровне микромира реализуется так называемый «perpetum mobile», поскольку скорость движения молекул определяет температуру газа, а последняя - скорость движения молекул, процесс такого кажущегося преобразования происходит с коэффициентом полезного действия, равным единице.

Можно при соответствующих допущениях (к примеру, о наличии фотон-бозонного вырождения вблизи «чёрных дыр» во Вселенной) предложить модель такого же вечного существования Вселенной в целом, когда масса преобразуется в аннигиляционном процессе в энергию, в том числе в фотоны, которые затем материализуются (бозоны Хиггса), превращаясь в составляющие материи - кварк-глюонную плазму и лептоны.

Известен также механизм броуновского движения микрочастиц, помещённых в вакуум и состояние невесомости, хаотическое движение которых объясняется неуравновешенными соударениями молекул микрочастиц об их кристаллическую решётку [2-3].

Таким образом, в микро- и макромирах имеется возможность наблюдать и предполагать наличие вечного движения материи-энергии. Остаётся только получить аналог такого превращения в лабораторных условиях. Этому и посвящена данная разработка.

Аналогов заявляемому техническому решению (прототипа) по имеющимся сведениям в технической литературе не выявлено.

Целью работы является построение прибора для наблюдения однонаправленного движения материи без использования наблюдаемых источников энергии, поддерживающих такое движение, с целью поиска таких ненаблюдаемых источников энергии при условии действия универсального закона сохранения и превращения энергии.

Указанная цель достигается в приборе для изучения однонаправленного потока магнитной жидкости в насыщающем магнитном поле, состоящем из замкнутого контура из немагнитного материала, например, из стекла, с магнитной жидкостью в нём, вертикально расположенный участок этого контура помещён в насыщающее магнитное поле постоянного магнита, снаружи от этого контура размещено устройство для обнаружения и измерения скорости движения ферромикрочастиц магнитной жидкости, например, измерительный микроскоп.

Достижение указанной цели объясняется действием магнитокалорического эффекта [4-5], при котором магнитная жидкость [6] нагревается в насыщающем магнитном поле и под действием гравитации всплывает вверх, уступая место более холодной части магнитной жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре, что происходит без затраты энергии магнитного поля постоянного магнита и без затраты гравитационной энергии Земли. По выходе из насыщающего магнитного поля нагретая магнитная жидкость вновь охлаждается, определяя баланс тепловой энергии в ней, то есть тепловая энергия не излучается во внешнюю среду и не поглощается из неё (процесс адиабатический). Весь прибор в целом будет функционировать неограниченно долго, будучи помещён в калориметр, что исключает тепловое взаимодействие с внешней средой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рисунке представлена схема прибора, состоящая из:

1 - прозрачного (стеклянного) замкнутого контура, полностью заполненного магнитной жидкостью, рабочая часть которого расположена вертикально, коллинеарно с вектором гравитационного поля Земли G,

2 - магнитной жидкости (смеси однодоменных наночастиц ферромагнетика со стабилизатором - поверхностно-активным веществом, например, олеиновой кислотой)

3 - постоянного магнита с насыщающим магнитным полем для используемого в магнитной жидкости ферромагнетика, зазор которого совмещён с рабочей частью замкнутого контура с магнитной жидкостью,

4 - измерительного микроскопа.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.

Пусть в стеклянную замкнутую трубку 1 залита полностью магнитная жидкость 2, вертикальная часть этой трубки помещена в магнитный зазор постоянного магнита 3, в котором образовано насыщающее магнитное поле для наночастиц используемого в магнитной жидкости ферромагнетика. Тогда под действием магнитокалорического эффекта та часть магнитной жидкости, которая находится под действием насыщающего магнитного поля будет нагреваться. При этом уменьшается плотность нагретой части магнитной жидкости, и по закону гравитационного действия менее плотная часть магнитной жидкости всплывает вверх внутри вертикально расположенной части трубки 1, и это пространство замещается другой порцией магнитной жидкости по закону о непрерывности струи жидкости. Вновь поступившая в магнитный зазор постоянного магнита 3 холодная магнитная жидкость 2 также нагревается и продвигается по трубке 1 вверх, и этот процесс непрерывно воспроизводится, образуя однонаправленный поток магнитной жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре с трубкой 1. Вышедшая из магнитного зазора часть магнитной жидкости под действием магнитокалорического эффекта снова охлаждается и далее продвигается по трубке. Количество выделившегося тепла в нагретой части магнитной жидкости, связанной с насыщающим магнитным полем, равно количеству тепла, поглощённому магнитной жидкостью при её охлаждении и соответственно её изменённому агрегатному состоянию с увеличенной удельной теплоёмкостью. Равновеликость тепловых процессов нагревания-охлаждения, характерная для магнитокалорического эффекта, отражает адиабатический процесс, при котором отсутствует тепловое взаимодействие с внешней средой. Таким образом, в замкнутом контуре образуется однонаправленный поток магнитной жидкости без видимой затраты энергии от внешних источников. При этом постоянный магнит не размагничивается (исключаем процессы «старения» или размагничивания от ударов и нагревания), и гравитационный потенциал Земли также не меняется.

Скорость однонаправленного потока магнитной жидкости определяет кинетическую энергию её движения. Часть энергии, определяющей такое движение затрачивается на вязкое трение внутри магнитной жидкости. Поэтому с течением некоторого отрезка времени от начала работы устройства (после включения магнитного поля) скорость потока, например, его центральной части по сечению трубки, установится до определённой величины и останется постоянной. Величина этой скорости будет зависеть от вязкости магнитной жидкости, напряжённости магнитного поля, магнитной восприимчивости магнитной жидкости, её удельной теплоёмкости и коэффициента теплового расширения этой жидкости. Последний определяет величину вектора давления со стороны холодной жидкости на нагретую при заданной величине гравитационного потенциала (g = 9,81 м/с²).

Проведённые расчёты показывают, что величина скорости однонаправленного потока магнитной жидкости оказывается достаточно малой, то есть использование данного устройства в энергетических целях бесперспективно для получения механической энергии использованием турбины, вращающейся от потока магнитной жидкости внутри контура её циркуляции. Однако такой вопрос и не ставится, и речь идёт лишь об исследовании природы самого механического движения.

Движение ферромикрочастиц магнитной жидкости в разных участках сечения трубки 1 можно оценивать и измерять с помощью настраиваемого микроскопа 4.

Возникает дилемма - либо почему-то не соблюдается универсальный закон сохранения и превращения энергии, как это имеет место применительно к существующему пересмотру взглядов на симметрии пространства-времени и фундаментальные законы сохранения, в частности, на законы сохранения энергии и импульса [7-9], либо имеется неизвестный, но реально существующий источник энергии, поддерживающий движение массы магнитной жидкости. Обе гипотезы представляют интерес для развития теоретической физики и обнаружения, возможно, ещё неизвестного источника энергии.

Намагниченность насыщения концентрированных магнитных жидкостей может достигать ~100 Гс (~100 кА/м) в магнитных полях ~1 кЭ (~80 кА/м), при этом их вязкость может быть сравнима с вязкостью воды. Иногда магнитными жидкостями называют относительно устойчивые суспензии магнитных частиц размером ~ 0,1 -10 мкм, однако действительно стабильными являются именно ультрадисперсные коллоиды частиц диаметром порядка ~ 0,01 мкм. Магнитная восприимчивость магнитных жидкостей обычно равна около 10. Частицы, кроме однонаправленного движения внутри трубки, движутся и хаотически как броуновские частицы. При комнатной температуре такие микрочастицы как броуновские движутся со скоростями порядка 1 м/с с изменением направлений их движения за характерное время около 0,1 нс, то есть смещение частиц за это время не превосходит трудно измеримую величину 0,0001 мкм = 0,1 нм. Поэтому с помощью микроскопа 4 наблюдают только направленный поток ферромикрочастиц. В силу малости наночастиц для фиксации скорости потока магнитной жидкости в неё можно вводить достаточно крупные и хорошо наблюдаемые микроскопом взвеси, увлекаемые потоком.

Литература

магнитный поле гравитация броуновский

1. Эйнштейн А., Смолуховский M., Броуновское движение. Сб. ст., [пер. с нем. и франц.], M.- Л., 1936.

2. Меньших О.Ф., Прибор для наблюдения броуновского движения в вакууме, Патент РФ № 2343513, опубл. в бюлл. № 01 от 10.01.2009.

3. Меньших О.Ф., Прибор для регистрации хаотического движения ферромикрочастиц в вакууме в состоянии невесомости, Патент РФ № 2359249, опубл. в бюлл. № 17 от 20.06.2009.

4. Weiss P., Forrer R., Aimantation et phenomene magngtocalorique du nickel, "Ann. de Phys.", 1926, v. 5, p. 153.

5. Вонсовский С.В., Магнетизм, М., 1971, с. 368.

6. Шлиомис М.И., Магнитные жидкости, "УФН", 1974, т. 112, с. 427.

7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Механика, 4 изд., М., 1988.

8. Фейнман Р., Характер физических законов, пер. с англ., М., 1968.

9. Вигнер Е., Этюды о симметрии, пер. с англ., М., 1971.

Размещено на Allbest.ru