Mașină cu mișcare perpetuă

Mașină cu mișcare perpetuă ( lat.  perpetuum mobile , literalmente - pentru totdeauna în mișcare ) - un dispozitiv imaginar cu acțiune infinită de lungă durată care vă permite să obțineți o muncă mai utilă decât cantitatea de energie care i se transmite din exterior (mașină cu mișcare perpetuă de primul fel) sau vă permite să primiți căldură dintr-un rezervor și să o transformați complet în lucru (mașină cu mișcare perpetuă de al doilea fel) [2] [3] . Este imposibil să se creeze o mașină cu mișcare perpetuă, deoarece funcționarea acesteia ar contrazice prima sau a doua lege a termodinamicii , respectiv [4] [5] [6] [7] .

Cu toate acestea, este posibil să se creeze mecanisme care să poată funcționa, deși nu la infinit, ci la nesfârșit (până la uzura componentelor lor) fără intervenția umană. Spre deosebire de o mașină cu mișcare perpetuă, ele nu încalcă legile termodinamicii, deoarece atrag energie din mediu (de exemplu, poate fi energia Soarelui sau dezintegrarea radioactivă) .

Clasificarea modernă a mașinilor cu mișcare perpetuă

Atât prima cât și cea de-a doua lege a termodinamicii au fost introduse ca postulate după confirmarea experimentală repetată a imposibilității de a crea mașini cu mișcare perpetuă. De la aceste începuturi au crescut multe teorii fizice, verificate prin multe experimente și observații, iar oamenii de știință nu au nicio îndoială că aceste postulate sunt adevărate, iar crearea unei mașini cu mișcare perpetuă este imposibilă. În special, a doua lege a termodinamicii poate fi formulată ca unul dintre următoarele postulate (echivalente):

  1. Postulatul lui Kelvin  - este imposibil să se creeze o mașină care funcționează periodic care să efectueze lucrări mecanice doar prin răcirea rezervorului termic.
  2. Postulul lui Clausius  - transferul spontan de căldură de la corpurile mai reci la cele mai fierbinți este imposibil.

Demonul lui Maxwell și clichetul brownian , dacă astfel de dispozitive ar fi fezabile, ar permite realizarea unei mașini cu mișcare perpetuă de al doilea fel. Cu toate acestea, s-a dovedit că funcționarea unor astfel de sisteme precum cele închise (fără schimb de energie cu mediul) este imposibilă.[ specificați ] .

Poveste

Prima încercare documentată de a construi o mașină cu mișcare perpetuă datează din secolul al VIII-lea: o structură magnetică a fost construită în Bavaria sub forma unei roți Ferris . În 1150, filozoful indian Bhaskara și-a propus mașina sa cu mișcare perpetuă [9] . În poemul său, el descrie un fel de roată cu vase lungi, înguste, pe jumătate pline cu mercur, atașate oblic de-a lungul marginii. Principiul de funcționare al acestui prim perpetuum mobil mecanic s-a bazat pe diferența de momente de greutate create de lichidul care se mișcă în vasele plasate pe circumferința roții. Bhaskara justifică rotirea roții destul de simplu: „Roata astfel umplută cu lichid, fiind montată pe un ax culcat pe două suporturi fixe, se rotește continuu de la sine” [10] . Schema bavareză și schema Bhaskara sunt oarecum similare, dar invențiile lor, atunci când sunt studiate, arată pierderi de energie în fiecare ciclu [9] . Note separate despre mișcarea perpetuă se găsesc în manuscrisele arabe din secolul al XVI-lea, păstrate în Leiden , Gotha și Oxford [11] .

Renașterea a stimulat eforturile inventatorilor. În 1635, a fost eliberat primul brevet pentru o mașină cu mișcare perpetuă [9] . Printre desenele lui Leonardo da Vinci a fost găsită o gravură cu un desen al unei mașini cu mișcare perpetuă, dar în general a fost sceptic cu privire la ideea unei mașini cu mișcare perpetuă [10] . S-a angajat în expunerea structurilor create, comparând crearea lor cu căutarea pietrei filosofale [9] . În secolele XVI-XVII, ideea unei mașini cu mișcare perpetuă a fost deosebit de răspândită. În acest moment, numărul proiectelor de mașini cu mișcare perpetuă depuse spre examinare oficiilor de brevete ale țărilor europene creștea rapid .

În 1712, Johann Bessler , după ce a studiat aproximativ 300 de scheme, și-a propus propriul model. Potrivit legendei, servitoarea sa și-a expus mașina ca pe o fraudă inteligentă [9] .

În plus față de inventatorii dedicați, au existat cazuri în istorie de expunere a șarlatanilor care au încercat să-și transmită proiectele cu surse de energie ascunse drept mașini cu mișcare perpetuă. În ciuda faptului că nimeni nu a reușit să inventeze o mașină cu mișcare perpetuă, experimentele i-au ajutat pe fizicieni să studieze natura motoarelor termice [9] .

Până în 1775, fuseseră propuse atât de multe scheme de mașini cu mișcare perpetuă încât Academia Regală de Științe din Paris a decis să nu mai accepte [9] din cauza imposibilității evidente a creării lor [12] [13] . Oficiul de Brevete din SUA nu a eliberat brevete pentru perpetuum mobile de peste o sută de ani [14] . Cu toate acestea, Clasificarea internațională de brevete păstrează secțiuni pentru mașinile hidrodinamice ( secțiunea F03B 17/04 ) și electrodinamice ( secțiunea H02K 53/00 ) cu mișcare perpetuă.

Inventatorii

Design-uri în mișcare perpetuă din istorie

Pe fig. 1 prezintă unul dintre cele mai vechi modele ale unei mașini cu mișcare perpetuă. Reprezintă o roată dințată , în adâncurile căreia sunt atașate greutăți cu balamale . Geometria dinților este astfel încât greutățile de pe partea stângă a roții sunt întotdeauna mai aproape de ax decât de pe partea dreaptă. Așa cum a fost conceput de autor, acest lucru, în conformitate cu legea pârghiei , ar fi trebuit să aducă roata în rotație constantă. În timpul rotației, sarcinile s-ar înclina spre dreapta și rețin forța de antrenare.

Cu toate acestea, dacă se face o astfel de roată, aceasta va rămâne nemișcată. Motivul pentru acest fapt este că deși greutățile din dreapta au un braț mai lung, în stânga sunt mai multe. Ca urmare, momentele forțelor din dreapta și din stânga sunt egale.

Pe fig. 2 prezintă dispozitivul altui motor. Autorul a decis să folosească legea lui Arhimede pentru a genera energie . Legea este că corpurile a căror densitate este mai mică decât densitatea apei tind să plutească la suprafață. Prin urmare, autorul a așezat rezervoare goale pe lanț și a pus jumătatea dreaptă sub apă. El credea că apa îi va împinge la suprafață, iar lanțul cu roți, astfel, se va roti la nesfârșit.

Nu se ia în considerare aici: forța de flotabilitate este diferența dintre presiunile apei care acționează asupra părților inferioare și superioare ale unui obiect scufundat în apă. În designul prezentat în figură, această diferență va tinde să împingă acele rezervoare care se află sub apă în partea dreaptă a imaginii. Dar pe rezervorul cel mai de jos, care astupă gaura, va acționa doar forța de presiune pe suprafața sa dreaptă. Și va echilibra sau depăși forța care acționează asupra restului rezervoarelor.

Pseudo motor

O mașină cu mișcare pseudo-perpetuă (mașină cu mișcare gratuită, mașină cu mișcare perpetuă imaginară [15] , mașină cu mișcare pseudo -perpetuă [16] ) este un mecanism care poate funcționa la nesfârșit (până când componentele sale se uzează) fără intervenția umană, dar, spre deosebire de un mașină cu mișcare perpetuă, nu încalcă legile termodinamicii . Atrage energie din mediu (de exemplu, poate fi energia Soarelui sau dezintegrarea radioactivă).

Soiuri

Mașini cunoscute cu mișcare pseudo-perpetuă care utilizează: energia fluctuațiilor periodice zilnice ale presiunii atmosferice [17] [18] ; energia de dilatare termică datorată fluctuațiilor de temperatură diurnă [19] [18] ; energia de dezintegrare a radiului [20] ; energie solară ( motor magnetic termic ) [21] [22] .

În anii 1760, John Cox a inventat un ceas care era alimentat de schimbările presiunii atmosferice . Astfel de ceasuri există și astăzi și pot funcționa pentru totdeauna [9] .

Eficiență economică

Ya. I. Perelman [19] și N. V. Gulia [18] scriu că motoarele gratuite sunt neprofitabile din punct de vedere economic pentru uz industrial datorită costului scăzut al energiei produse în comparație cu investițiile de capital în crearea și întreținerea lor.

De exemplu, pentru a suna un ceas pentru o zi de lucru, este nevoie de energia J. Dacă acest mecanism funcționează ani de zile, atunci pe durata de viață va genera energii J. Cu costul mecanismului în dolari, costul producerii unuia. kilowatt-oră de energie cu ajutorul său va fi de mii de dolari [18] .

V. M. Brodyansky consideră că această concluzie este incorectă, deoarece costul dispozitivului nu este proporțional cu dimensiunea acestuia [16] .

Un exemplu de mașină cu mișcare pseudo-perpetuă de al 2-lea fel

Analiza unui proiect specific al unei mașini cu mișcare perpetuă de al 2-lea fel poate fi o sarcină non-trivială, mai ales dacă vorbim despre o structură complexă sau una al cărei principiu de funcționare nu este deloc clar la prima vedere, sau fluxurile de energie și sursa lor nu este evidentă. Să fixăm, de exemplu, un capăt al unei plăci bimetalice care lucrează la îndoire și să atârnăm o sarcină de al doilea capăt și să punem structura rezultată în aer liber . Din cauza fluctuațiilor de temperatură , placa se va îndoi/îndrepta, iar sarcina va crește și va scădea, adică dispozitivul va funcționa. Înlocuind sarcina cu un mecanism cu clichet , obținem o acționare mecanică capabilă să efectueze lucrări utile prin extragerea energiei din singurul rezervor termic - mediul . Dar, deoarece mediul acționează alternativ fie ca încălzitor, fie ca răcitor, nu există nicio contradicție cu a doua lege a termodinamicii . Astfel, proiectul considerat nu este o mașină de mișcare perpetuă, ci o pseudo -perpetuă de al 2-lea fel [23] .

Miscare continua

Există multe procese fizice în care, datorită efectelor cuantice , mișcarea poate avea loc aproape pentru totdeauna fără a consuma energie, dar și fără a o elibera. Exemple sunt curenții de buclă în supraconductori și vortexurile într-un lichid superfluid .

Vezi si

Note

  1. ↑ Perelman Ya. I. In search of a perpetual motion machine (In search of a perpetual motion machine). - „Natura și oamenii”, 1915, nr. 32, p. 508-510. La pagina 509.
  2. ↑ Perpetuum mobile  // Marea enciclopedie rusă  : [în 35 de volume]  / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
  3. ↑ Perpetuum mobile // Veshin - Gazli. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1971. - ( Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / redactor-șef A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, vol. 5).
  4. ↑ Derry, Gregory N. Ce este știința și cum  funcționează . - Princeton University Press , 2002. - P. 167. - ISBN 978-1400823116 .
  5. ↑ Roy, Bimalendu Narayan. Fundamentele  termodinamicii clasice și statistice . - John Wiley & Sons , 2002. - P. 58. - ISBN 978-0470843130 .
  6. ↑ Definiția  mișcării perpetue . Oxforddictionaries.com (22 noiembrie 2012). Consultat la 27 noiembrie 2012. Arhivat din original la 16 iunie 2020.
  7. ↑ Sébastien Point, Free energy: when the web is freewheeling, Skeptikal Inquirer, ianuarie februarie 2018
  8. ↑ Yu. Rumer , M. Ryvkin. §9. procese circulare. Ciclul Carnot // Termodinamică, fizică statistică și cinetică. - Ripol Classic , 1977. - ISBN 9785458513012 .
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Kaku, Michio . Perpetuum mobile // Fizica imposibilului. - M . : Alpina non-fiction, 2016. - S. 349-367. — 456 p. - ISBN 978-5-91671-496-8 .
  10. ↑ 1 2 Stefanova A. Vanitatea vanităților, sau o scurtă cronică a cercetării în mișcarea perpetuă Copie de arhivă din 30 mai 2019 la Wayback Machine // World of Measurements. 2013. Nr 6. S. 62-64.
  11. ↑ Mașină cu mișcare perpetuă. Cele mai vechi informații despre mașinile cu mișcare perpetuă (link inaccesibil) . Consultat la 12 februarie 2007. Arhivat din original la 15 august 2015. 
  12. ↑ Académie des sciences (Franța) Auteur du texte. Histoire de l'Académie royale des sciences ... avec les mémoires de mathématique & de physique ... tirez des registres de cette Académie  (fr.) . Gallica (1775). Preluat la 31 mai 2021. Arhivat din original la 3 iunie 2021.
  13. ↑ Într-o serie de surse autorizate (de exemplu: Bogolyubov A.N. Mecanica în istoria omenirii. - M . : Nauka, 1978. - S. 78. - 152 p. - (Istoria științei și tehnologiei). , Gelfer Ya. M. Conservarea legilor.- M . : Nauka, 1967. - S. 48. - 264 p. ) 1755 este indicat eronat.
  14. ↑ „Perpetuum Mobile ” Arhivat 26 aprilie 2018 la Wayback Machine PrimeInfo
  15. ↑ Perpetuum mobile  // Marea Enciclopedie Rusă  : [în 35 de volume]  / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
  16. ↑ 1 2 Brodyansky V.M. Perpetuum mobile: înainte și acum. - M. , 2001. - S. 225.
  17. ↑ Perelman, 1972 , p. 104-105.
  18. ↑ 1 2 3 4 Gulia N. V. Uimitoare fizică. - M., ENAS-CARTE, 2014. - ISBN 978-5-91921-236-2 . - Cu. 270-274
  19. ↑ 1 2 Perelman, 1972 , p. 114-116.
  20. ↑ Ya. I. Perelman Fizica distractivă. Cartea 2. Arhivată 3 aprilie 2019 la Wayback Machine
  21. ↑ Presnyakov A. G. Certificat de autor al URSS din 28 februarie 1978 Motor magnetic-termic Copie de arhivă din 27 iulie 2019 la Wayback Machine
  22. ↑ Aliev Sh. M., Kamilov I. K., Aliev M. Sh. Convertor de energie solară în energie mecanică bazat pe un motor magnetic-termic Copie de arhivă din 27 iulie 2019 pe Wayback Machine // DAN RF 2009 Nr. 3
  23. ↑ Alexandrov N. E. et al., partea 2, 2012 , p. 108.

Literatură

Legături

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Motoare
Vezi si mașină cu mișcare perpetuă Motorreductor motor din cauciuc