Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Содержание
  1. Второе начало термодинамики: вечный двигатель второго рода и тепловая смерть Вселенной
  2. Энтропия
  3. И снова вечный двигатель
  4. Тепловая смерть Вселенной
  5. Опровержение теории тепловой смерти Вселенной
  6. Как это работает: вечный двигатель
  7. КЛАССИФИКАЦИЯ
  8. МЕХАНИЧЕСКИЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  9. ПОПЛАВКОВЫЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  10. КАПИЛЛЯРНЫЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  11. ДЕМОН МАКСВЕЛЛА
  12. ВЕЧНЫЕ ЧАСЫ
  13. ТЕПЛОВОЙ НАСОС
  14. ГЕНЕРАТОР БЕДИНИ
  15. А ЧТО СЕЙЧАС?
  16. Вечный двигатель с точки зрения термодинамики
  17. Понятие и разновидности вечного двигателя
  18. История возникновения идеи создания вечного двигателя
  19. Вечный вопрос вечного двигателя
  20. Вечный двигатель, машина свободной энергии. Тайна или обман?
  21. С точки зрения науки, законы термодинамики
  22. Вечный двигатель на магнитах
  23. История поисков вечного двигателя уходит в глубину веков…
  24.    Вечный двигатель средневековья
  25. Но многие вечные двигатели запатентованы
  26. Немного о теории заговора
  27. Для чего ищут вечный двигатель?
  28. Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
  29. Понятие и разновидности вечного двигателя
  30. История возникновения идеи создания вечного двигателя
  31. Причины невозможности создания вечного двигателя с точки зрения термодинамики

Второе начало термодинамики: вечный двигатель второго рода и тепловая смерть Вселенной

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Пришла пора разобраться со вторым фундаментальным постулатом термодинамики, который именуется второе начало термодинамики. Второе начало не является доказуемым в рамках классической термодинамики. Его формулировки – результат обобщения опытов, наблюдений и экспериментов. Попытаемся рассказать о нем кратко и понятно.

В прошлой статье по термодинамике мы говорили о термодинамических системах, состоящих из большого числа частиц. Для описания подобных систем используются так называемые функции состояния.

Термодинамическая функция состояния (или термодинамический потенциал) – это функция, зависящая от нескольких независимых параметров, определяющих состояние системы. Чтобы было понятнее, приведем пример. Одна из функций состояния системы – это ее внутренняя энергия. Она не зависит от того, как именно система оказалось в данном состоянии

Энтропия

Еще одно понятие, с которым нужно познакомиться – это энтропия. Для понимания второго начала термодинамики энтропия очень важна. А еще это красивое слово, которое многих ставит в ступор и которым можно блеснуть в компании.

В самом общем случае, энтропия – мера хаотичности некоторой системы

Энтропия

Простой пример: представим, что у вас есть ящик с носками. Если все носки в ящике разбросаны и валяются вперемешку и по одному, энтропия такой системы максимальна. А если носки собраны по парам и лежат аккуратненько в рядок — минимальна.

В термодинамике, энтропия – это функция состояния термодинамической системы, которая определяет меру необратимого рассеивания энергии.

Что это значит? Это значит, что какая-то часть внутренней энергии системы не может перейти в совершаемую системой механическую работу.

Например, процесс преобразования теплоты в механическую работу всегда сопровождается потерями, в результате которых теплота трансформируется в другие виды энергии.

Энтропия при необратимых термодинамических процессах увеличивается, а при обратимых – остается постоянной. Математическая запись энтропии (S):

Здесь дельта Q – количество теплоты, подведенное или отведенное от системы, T – температура системы, dS – изменение энтропии.

Существует несколько различных формулировок второго начала термодинамики, и вот одна из них:

Энтропия замкнутой системы возрастает при любых необратимых процессах в этой системе

Так как нас интересует именно понимание сути вещей, приведем еще одно самое простое определение:

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от холодного тела к горячему

К слову, данная формулировка второго начала термодинамики принадлежит Рудольфу Клаузиусу, который и ввел в обиход понятие энтропии.

Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от холодного тела к горячему

И снова вечный двигатель

После разочарования с идеей вечного двигателя первого рода люди и не думали сдаваться. Через какое-то время был придуман вечный двигатель второго рода, работа которого основывалась на передаче тепла и не перечила закону сохранения энергии. Такой двигатель преобразует все тепло, полученное от окружающих тел, в работу.

Например, в качестве его реализации предполагалось путем охлаждения океана получить огромное количество теплоты. Но к счастью до охлаждения океана и заморозки рыб дело не дошло, т.к. данная идея противоречит второму началу динамики. КПД любой машины не может быть равен единице, также как тепло не может быть преобразовано в работу полностью.

Так что сколько ни старайтесь, а вечный двигатель второго рода создать невозможно, так же как и вечный двигатель первого рода.

Тепловая смерть Вселенной

После введения Рудольфом Клаузиусом понятия энтропии в 1865 году возникло множество споров, домыслов и теорий, связанных с этим понятием. Одна из них – гипотеза о тепловой смерти Вселенной, сформулированная самим Клаузиусом на основе второго начала термодинамики.

Рудольф Клаузиус (1822-1888)

Данная теория, сформулированная Клаузиусом, гласит, что Вселенная, как любая замкнутая система, стремится к состоянию термодинамического равновесия, характеризующемуся максимальной энтропией и полным отсутствием макроскопических процессов, что в свою очередь обессмысливает привычное нам понятие времени.

По Клаузиусу: «Энергия мира остается постоянной. Энтропия мира стремиться к максимуму». Это означает, что когда Вселенная придет в состояние термодинамического равновесия, все процессы прекратятся и мир погрузиться в состояние «тепловой смерти».

Температура в любой точке Вселенной будет одной и той же, более не будет каких-либо причин, способных вызвать возникновение каких бы то ни было процессов.

Концепция тепловой смерти вселенной еще в недалеком прошлом была довольно широко распространена и являлась предметом активных дискуссий. Так, в книге Джинса «Universe around us» (1932г.

) можно найти следующие строки касательно тепловой смерти Вселенной: «Вселенная не может существовать вечно; рано или поздно должно наступить время, когда ее последний эрг энергии достигнет наивысшей степени на лестнице падающей полезности, и в этот момент активная жизнь Вселенной должна будет прекратиться».

Где-то во Вселенной

При выводе своей теории Клаузиус прибегал в своих рассуждениях к следующим экстраполяциям (приближениям):

  1. Вселенная рассматривается как замкнутая система.
  2. Эволюция мира может быть описана как смена его состояний.

Интересный факт:  рассуждения о тепловой смерти позволили церкви заявить, что с научной точки зрения (в том числе и благодаря теории Клаузиуса) можно найти предпосылки,  указывающие на существование бога.

Так, в 1952 году  на заседании «папской академии наук» папа Пий 12-й в своей речи сказал: «Закон энтропии, открытый Рудольфом Клаузиусом, дал нам уверенность, что спонтанные природные процессы всегда связаны с некоторой потерей свободной, могущей быть использованной энергии, откуда следует, что в замкнутой материальной системе в конце концов эти процессы в макроскопическом масштабе когда-то прекратятся. Эта печальная необходимость…красноречиво свидетельствует о существовании Необходимого Существа».

Опровержение теории тепловой смерти Вселенной

Как уже отмечалось выше Клаузиусом, при выводе его теории применялись определенные экстраполяции. Сегодня несмотря на некоторые сложности можно с уверенностью сказать, что подобные выводы являются антинаучными.

Дело в том, что существуют определенные границы применимости второго начала термодинамики: нижняя и верхняя.

Так, второе начало термодинамики не может быть применено для описания микросистем, размеры которых сравнимы с размерами молекул, и для макросистем, состоящих из бесконечного числа частиц, т.е. для Вселенной в целом.

Второе начало термодинамики не применимо ко Вселенной как замкнутой системе

Собственно первым ученым, установившим статистическую природу второго начала термодинамики и противопоставившим теории тепловой смерти Вселенной так называемую флуктуационную гипотезу, был выдающийся физик-материалист Больцман.  Имеет место формула Больцмана, позволяющая дать статистическое истолкование второму началу термодинамики

Здесь S – энтропия системы, k – постоянная Больцмана, P – термодинамическая вероятность состояния, определяющая число микросостояний системы, соответствующих данному макросостоянию. Согласно формуле Больцмана,

То есть термодинамическая вероятность состояния изолированной системы при всех происходящих в ней процессах не может убывать. Однако т.к. для систем, состоящих из бесконечного числа частиц, все состояния будут равновероятными , вышеописанное соотношение неприменимо ко Вселенной.

В подобных системах имеют место значительные флуктуации (флуктуация – отклонение истинного значения некоторой величины от ее среднего значения), представляющие собой отклонения от второго начала термодинамики.

Согласно Больцману, состояние термодинамического равновесия представляет собой лишь наиболее часто встречающееся и наиболее вероятное; наряду с этим в равновесной системе могут самопроизвольно возникнуть сколь угодно большие флуктуации.

То есть во  Вселенной, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, постоянно возникают флуктуации, причем одной такой флуктуацией является та область пространства, в которой находимся мы.

Людвиг Больцман (1844-1906)

Современный подход безусловно отвергает теорию тепловой смерти Вселенной.

Учитывая огромный возраст Вселенной и тот факт, что она не находится в состояние тепловой смерти, можно сделать вывод о том, что во Вселенной протекают процессы, препятствующие росту энтропии, т.е. процессы с отрицательной энтропией.

Однако выводам Больцмана о том, что во Вселенной преобладает состояние термодинамического равновесия, все более противоречит растущий экспериментальный материал астрономии.

Материя обладает никогда не утрачиваемой способностью к концентрации энергии и превращения одних форм движения в другие. Так, например, процесс образования из рассеянной материи звезд подчиняется определенным закономерностям и не может быть сведен исключительно к случайным флуктуациям распределения энергии во Вселенной.

Дорогие друзья! Сегодня мы по возможности  выяснили, какой смысл имеет понятие энтропии для второго начала термодинамики, узнали, что вечный двигатель второго рода невозможен, а также порадовались, что тепловой смерти Вселенной все-таки не случится.

Мы как всегда надеемся на то, что вам понравилась наша статья, в которой мы старались рассказать о термодинамике просто, понятно и интересно.

Желаем успехов в учебе и напоминаем – подсказать, помочь, проконсультировать и взять часть нагрузки на себя всегда готовы наши специалисты. Учитесь и живите в свое удовольствие!

Источник: https://Zaochnik-com.ru/blog/vtoroe-nachalo-termodinamiki-vechnyj-dvigatel-vtorogo-roda-i-teplovaya-smert-vselennoj/

Как это работает: вечный двигатель

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Люди всегда мечтали получить что-нибудь даром, будь то бесплатное пиво, стратегия выигрыша в казино или энергия из вакуума. Вечные двигатели изобретают с глубокой древности. И хотя физики давно выяснили, что выработать что-то из ничего нельзя, энтузиастов это не останавливает

Александр Сергеев

КЛАССИФИКАЦИЯ

Никак нет

Вечных двигателей не существует. Тем не менее они делятся на несколько типов.

Вечные двигатели первого рода претендуют на создание энергии из ничего в нарушение первого начала термодинамики (закон сохранения энергии). Не работают.

Вечные двигатели второго рода пытаются многократно использовать однажды уже потраченную энергию, нарушая второе начало термодинамики (принцип неубывания энтропии, или беспорядка). Не работают.

Мнимые вечные двигатели незаметно подпитываются энергией из внешней среды. Работают, но ложно выдаются за вечные двигатели.

Жульнические вечные двигатели создают впечатление работающего perpetuum mobile за счет спрятанного источника энергии. Работают, но вечными двигателями не являются.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Perpetuum mobile первого рода

Одна из ранних моделей вечного двигателя. Слева от оси грузов больше, чем справа. С первого взгляда кажется, что левая часть всегда перевешивает, заставляя колесо крутиться. у грузы переваливаются справа налево, и движение продолжается вечно. Но при более внимательном рассмотрении видно, что, хотя грузов справа и меньше, у них больше рычаг, и именно правая сторона может перевешивать.

На самом деле. Истина, как водится, посередине: грузы с двух сторон уравновешивают друг друга, и колесо, немного покачавшись, попросту остановится.

ПОПЛАВКОВЫЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Perpetuum mobile первого рода

Боги заставили Сизифа тащить в гору камень, который срывался и катился вниз. Изобретатели этого двигателя решили, что закон Архимеда может работать не хуже наказанного царя Коринфа. Связанные в цепочку запаянные поплавки всплывают в воде, а на воздухе опускаются под действием силы тяжести, вращая соединенные с ними колеса.

На самом деле. Проблема в том, что при входе в воду поплавки должны преодолеть ее сопротивление и приподнять всю цепочку, чтобы высвободить для себя место. На это уходит ровно столько же энергии, сколько «вырабатывает» двигатель. Без участия богов лишней энергии не получится.

КАПИЛЛЯРНЫЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Perpetuum mobile первого рода

Сила тяжести не дает покоя многим изобретателям вечных двигателей: если хитрым образом преодолеть ее без затрат энергии, а потом сбросить поднятый груз, то на выходе получится «бесплатная» работа. Например, можно заставить воду подниматься из бассейна в стоящий на возвышении сосуд за счет капиллярного эффекта. Из емкости вода будет выливаться обратно в бассейн и крутить колесо.

На самом деле. До определенной высоты вода действительно сама движется вверх, но вот капать в верхнюю емкость она не станет — жидкость удержит тот же капиллярный эффект, который поднял ее из бассейна.

ДЕМОН МАКСВЕЛЛА

Perpetuum mobile второго рода

Крошечное разумное существо, которое сидит в стакане, разделенном перегородкой, и поднимает ее, чтобы пропустить быстрые молекулы в одну сторону, а медленные в другую, придумал человек, максимально далекий от вечных двигателей.

Великий физик Джеймс Максвелл вряд ли предполагал, что изобретатели perpetuum mobile по-своему оценят потенциал созданного им демона.

Конечно, они выдумывали вместо этого мифического существа всевозможные механизмы, в том числе и с наномоторами, но суть оставалась неизменной: сделать так, чтобы в одной части сосуда молекулы двигались быстрее, чем в другой, а из возникшего перепада температуры и давления получить энергию.

На самом деле. Эта заманчивая схема вполне может работать, но только при наличии настоящего демона. Без него на сор тировку молекул придется тратить энергию, что лишает всю затею смысла.

ВЕЧНЫЕ ЧАСЫ

Мнимый perpetuum mobile

В 1864 году новозеландский часовщик, математик и астроном Артур Беверли построил часы, идущие без подзавода по сей день.

Правда, их несколько раз останавливали для чистки, а однажды они встали сами, но потом вновь начали отсчитывать время. Конструкция хронометра очень проста.

В резервуаре с маслом и воздухом плавает грузик, который поднимается и опускается при изменении уровня масла. Движения грузика взводят пружину часов.

На самом деле. Все законы физики строго соблюдаются, но часы Беверли не вечный двигатель. Они незаметно подпитываются энергией из окружающей среды — уровень масла изменяется в зависимости от атмосферного давления и температуры.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС

Мнимый perpetuum mobile

Фактически это холодильник, поставленный камерой в окно, а радиатором в комнату. На обогрев помещения поступает тепло — не только выработанное за счет электричества, но и «высосанное» из холодной окружающей среды. Комната получает в 3–5 раз больше энергии, чем тратится электричества!

На самом деле. Из обогревателя с КПД выше 100% вышел бы отличный вечный двигатель, если бы не одно «но». Переход электричества в тепло необратим, и извлечь из лишних градусов прежнее количество электроэнергии нельзя. Так что отапливать дом холодильником задаром не получится, хотя сэкономить можно прилично.

ГЕНЕРАТОР БЕДИНИ

Жульнический perpetuum mobile (первого рода)

В 1984 году американский электрик Джон Бедини закрепил на колесе магниты, поставил рядом индукционную катушку и пару аккумуляторов. Когда магнит приближался к катушке, он возбуждал в ней ток, заряжающий аккумулятор.

А когда удалялся, электроника подключала другой аккумулятор, который питал катушку, отталкивал магнит и раскручивал колесо. Через некоторое время батареи менялись местами.

Бедини утверждал, что заряд батарей полностью восстанавливается, а колесо может совершать дополнительную работу за счет «свободной энергии» неизвестной науке природы.

На самом деле. На практике колесо, разумеется, останавливалось, но с хорошими аккумуляторами крутилось достаточно долго, чтобы впечатлить дилетантов и убедить их заплатить за набор для сборки вечного двигателя в домашних условиях.

А ЧТО СЕЙЧАС?

Таинственная энергия

Сегодня упоминать о вечных двигателях — моветон даже в кругу их изобретателей. В моде эвфемизм «свободная энергия», которая поступает из неведомого источника.

Характерный пример — генератор Сёрла, с виду похожий на большой подшипник. Он якобы создает магнитное поле, за счет которого система самораскручивается. При этом возникает антигравитация, и вся конструкция взлетает.

Изобретатель, которому уже за 80, любит рассказывать, что идея генератора пришла к нему во сне, когда он был подростком. Источник загадочной энергии Джон Сёрл описывает смутно: то ли это эфир, то ли субатомные частицы.

У Сёрла много последователей, в том числе и в России. Они переводят ему пожертвования и приобретают дополнительную техническую информацию через сайт. Однако доход изобретателя скромен, и Сёрл уверен, что против него работает заговор энергетических компаний. По иску одной из них он был обвинен в том, что воровал электроэнергию по спрятанному в стене кабелю.

Иллюстрации: Андрей Дорохин

Еще больше захватывающих открытий

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/597f15f050c9e5f9f667cb76/5ddcef1399223951503129b1

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Понятие и разновидности вечного двигателя

История возникновения идеи создания вечного двигателя

В физике под вечным двигателем подразумевают воображаемое и бесконечно действующее устройство, что позволяет получить в огромном количестве ( если сравнить с количеством энергии, что оно получило извне) полезную работу (вечный двигатель непосредственно первого рода).

При работе данного устройства также можно получить тепло от одного резервуара и достигнуть полноценного превращения его в деятельность (второй род вечного двигателя).

Понятие и разновидности вечного двигателя

В физической науке принято выделять вечный двигатель двух типов:

  • первого рода — может функционировать неограниченно долго, это устройство наделено возможностью бесконечно осуществлять работу. В данном процессе практически исключаются топливные и другие энергоресурсные затраты. Если принять ко вниманию закон сохранения энергии, то создать такой вид невозможно, каждая попытка закончится провалом. Невозможность осуществления данной попытки является постулатом непосредственно о первом начале термодинамики;
  • второго рода — под таким двигателем понимают длительно функционирующую машину, которая в процессе способна превращать в работу все извлеченное тепло из окружающих тел. Невозможность существования такого вечного двигателя служит постулатом для второго начала термодинамики.

Вышеуказанные начала термодинамики вводятся в формате именно постулатов только после многочисленных подтверждений путем экспериментов нереальности образования вечных двигателей любого из типов.

Благодаря им, в свою очередь, были исследованы различные физические теории, что проверялись разнообразными наблюдениями и экспериментами.

Исходя из этого, у физиков не возникает никаких сомнений в правдивости этих постулатов.

Второе начало имеет различную формулировку, оно может быть озвучено в форме таких эквивалентных постулатов как:

    Кельвина — он исключает вероятность образования действующей периодами машины, что способна к выполнению механической работы благодаря охлаждению резервуара тепла;
  • Клаузиуса — он говорит о невозможности самостоятельного перехода тепла от холодных объектов к более теплым.

История возникновения идеи создания вечного двигателя

Достаточна сложная задача стояла перед физиками, поэтому было сделано много попыток исследовать место и причины возникновения, на это потрачено много времени. На сегодняшний день трудно судить о том, кто первым сформировал свою идею.

Если говорить о самых ранних сведениях, связанных с вечным двигателем, то к ним принадлежит работа индийского астронома Бхаскары. Некоторые упоминания об данном устройстве можно наблюдать также в рукописях арабов шестнадцатого века. Они до сих пор сохраняются в Готе, Лейдене, Оксфорде.

Индия выступает прародиной самых первых устройств, что получили название вечных двигателей.

Ученый Бхаскара сделал попытку в своих заметках охарактеризовать колесо с узкими и длительными сосудами, что наискосок по ободу к нему прикреплены, наполненное ртутью на половину.

Принцип функционирования этого механического двигателя основывался на различных показателях моментов сил тяжести, что сформированы жидкостью, которая способна изменять свое положение в сосудах, прикрепленных к окружности колеса.

Этот ученый понимал данный процесс вращения своего колеса очень просто: «колесо, что наполнено жидкостью подобным образом, насажено на ось, которая лежит на двух опорах неподвижных, постоянно вращается независимо ни от чего».

Эпоха активного механического развития (13 век) характеризуется первыми проектами вечного двигателя. До 15-16 века идея создания вечного двигателя получила статус достаточно широкого распространения.

На протяжении этого времени воплотилось в жизнь много разнообразных проектов двигателя, что подавались для рассмотрения в патентные организации стран Европы (к примеру, на рисунке Леонардо да Винчи был обнаружен набросок чертежа с изображенным вечным двигателем).

Причины невозможности создания вечного двигателя с точки зрения термодинамики

Под первым законом термодинамики подразумевают закон сохранения энергии, что гласит о том, что энергия не бывает уничтоженной или образованной, она лишь переходит из одного состояния в другое.

Чтобы содержать механизм в бесконечном движении, приложенная энергия должна сохраняться в нем, исключая любые потери. Именно поэтому, вероятность образования вечного двигателя равна нулю.

Чтобы получить возможность создать вечный двигатель, чисто теоретически необходимо соблюдать конкретные условия.

Машина не должна иметь вообще никаких «трущихся» деталей, то есть все части должны функционировать отдельно и не прикасаться к друг другу. Иначе, будет происходить процесс трения, что провоцирует потерю энергетических запасов машины.

Когда части соприкасаются, возникает тепло, что считается непосредственной энергией, которую потеряла машина. Ученые указывают еще на то, что полностью гладких объектов в мире не существует.

Машина должна выполнять свои функции в безвоздушном вакууме, как гласит первое условие. Где бы она не эксплуатировалась, это провоцирует потерю энергии, так как возникает трение между воздухом и деталями машины. Даже если потери незначительные при контакте с воздухом, для вечного двигателя они имеют огромное значение.

Когда существуют минимальные энергетические потери, машина начинает работать более медленно и в результате, склонна к завершению своей работы полностью через некоторое время. Звуки при работе также должны отсутствовать, ведь под звуком подразумевают некую энергетическую форму. Возникновение звука свидетельствует о том, что машина потеря некоторую энергию.

Если упомянуть двигатели второго типа, то они задействуют тепло окружающих тел, но не являются противоречием закона энергетического сохранения.

Разнообразные конструкции остаются бессильными наравне с вторым началом термодинамики: если система замкнутая, самостоятельный переход тепла является нереальным.

Чтобы осуществить данный процесс, необходимо участие какого-либо посредника. А чтобы он функционировал, необходима энергия из источника внешнего.

Самым важным фактом является то, что образование вечного двигателя, скорее всего, является безрезультатной идеей. Исследователи желают получить бесплатно энергетический источник, но на самом деле это сделать нереально — можно получить лишь то количество энергии, которое изначально было направлено в вечный двигатель.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/vechnij-dvigatel-s-tochki-zreniya-termodinamiki/

Вечный вопрос вечного двигателя

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Екатерина Бруй |  20 августа 2017, 12:40

Вечный двигатель уже многие века не дает покоя ученым и инженерам. Еще бы, идея создать устройство, которое будет постоянно работать, не тратя при этом энергии, кажется очень заманчивой. Реально ли его создать, рассказывают ученые.

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель или Perpetuum Mobile – это устройство воображаемое. Некоторые считают, что теоретически можно создать машину, которая будет бесконечно совершать работу без затрат каких-либо энергетических ресурсов.

В то же время, постепенно ученые разочаровывались в этой идее и признавали, что от попыток создать такое устройство лучше отказаться, потому что они бессмысленны. Невозможность создать вечный двигатель постулируется как первое начало термодинамики.

Но до сих пор идея вечного двигателя вызывает повышенный интерес.

Идеальный вечный двигатель должен проработать до окончания Большой заморозки (Big Freeze). Сторонники этой теории считают, что до скончания времени Вселенная будет расширяться с очень плавным ускорением.

Этот процесс и называется Большой заморозкой, и когда он завершится, наступит конец всего. Когда это произойдет, точно не установлено, но у нас есть еще приблизительно 100 триллионов лет.

Так вот, вечный двигатель должен работать как минимум столько же, чтобы считаться настоящим вечным двигателем.

Какими бывают вечные двигатели?

Perpetuum Mobile делятся на двигатели первого рода и второго рода. Двигатели первого рода могли бы функционировать без топлива — и вообще без энергетических затрат, которые возникают, например, при трении деталей механизма друг о друга. Двигатели второго рода могли бы извлекать тепло из более холодных окружающих тел и использовать эту энергию в работе.

Есть много проектов в Интернете, которые утверждают, что работают над конструкцией вечного двигателя. Однако если изучить эти проекты внимательно, становится понятно, что они все очень далеки от идеи вечного двигателя. Но если кому-то удастся сделать такое устройство, последствия будут ошеломляющими. Считается, что мы получим вечный источник энергии – бесплатной энергии.

К сожалению, согласно фундаментальным законам физики нашей Вселенной, создание вечного двигателя невозможно.

Почему создание вечного двигателя невозможно?

Вероятно, есть много людей, которые скажут «никогда не говори «никогда», особенно, если речь идет о науке». В какой-то степени это справедливо. Но если окажется, что вечный двигатель создать возможно, это перевернет физику, которую мы знаем. Окажется, что мы во всем были неправы и ни одно из наших предыдущих наблюдений не имеет никакого смысла.

Первый закон термодинамики -– закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена – она просто переходит из одной формы в другую. Для того, чтобы держать механизм в постоянном движении, приложенная энергия должна остаться в этом механизме без каких-либо потерь. Ровно поэтому создание вечного двигателя невозможно.

Для того, чтобы построить вечный двигатель первого рода, мы должны выполнить несколько условий:

  1. У машины не должно быть никаких «трущихся» частей, любые движущиеся части не должны касаться других частей, так как иначе между ними возникнет трение. Это трение в конечном счете приведет к тому, что машина начнет терять энергию. При соприкосновении частей возникает тепло, и именно это тепло и есть энергия, потерянная машиной. Вы скажете, что тогда нужно сделать устройство с гладкой поверхностью, чтобы не возникало трение. Но это невозможно, так как не бывает совершенно гладких объектов.
  2. Машина должна работать в вакууме, без воздуха. Это исходит из первого условия. Эксплуатация машины в любом месте заставит ее терять энергию из-за трения между движущимися частями и воздуха. Хотя потери энергии из-за трения воздуха очень малы, для вечного двигателя это серьезная проблема. Если есть хотя бы минимальные потери энергии, машина начнет останавливается и в конце концов остановится совсем из-за этих потерь, даже если это займет очень много времени.
  3. Машина не должна издавать никаких звуков. Звук также форма энергии, и если машина издает любой звук, это означает, что она также теряет энергию.

Двигатели второго рода, которые используют теплоту окружающих тел, не противоречат закону сохранения энергии.

Однако эти хитрые конструкции бессильны против второго начала термодинамики: в замкнутой системе самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к горячим невозможен. Для этого необходим некий посредник.

А для работы посредника необходима энергия из внешнего источника. Кроме того, в природе не существует по-настоящему обратимы

Но самое главное, создание вечного двигателя может оказаться бессмысленным. Люди рассчитывают, что если такое устройство будет сделано, мы получим бесплатный источник энергии.

Но так ли это? На самом деле, мы получим ровно столько энергии, сколько направим в этот двигатель.

Мы ведь помним, что согласно законам физики, которые пока не опровергнуты, энергия не может быть создана из ничего, она может быть только преобразована. Так что, выходит, вечный двигатель – это бесполезное устройство.

  0   0   0 Теги вечный двигатель утопия мечты

Источник: https://futurist.ru/articles/107

Вечный двигатель, машина свободной энергии. Тайна или обман?

Вечный двигатель с точки зрения термодинамики

Их называют машинами свободной энергии или просто вечный двигатель. С тех самых времен, как человечество поставило электричество себе на службу, неутомимые умы изобретателей ищут гениальное решение — источник свободной энергии без потребности в каком бы то ни было топливе. Да что там говорить, технические наброски вечных двигателей историки находили всегда.

То тут, то там, сейчас чаще чем в древние времена, можно обнаружить проекты вечных двигателей. Давайте же рассмотрим данную проблему ближе, и разберемся, что же все-таки существует и чем оно на самом деле является.

С точки зрения науки, законы термодинамики

Образованные люди прекрасно понимают, что вечно двигатель не может работать в принципе, это не нужно доказывать. Но поскольку споры никак не утихают, это требует внимания. Вечный двигатель, если бы он был реальным устройством, нарушил бы законы термодинамики, которые вообще-то нерушимы, на них держится мир.

Первый закон термодинамики сообщает нам, что энергия замкнутой системы остается всегда постоянной. И если часть энергии из системы выведена, например в форме вращения нагруженного ротора, то энергию в таком же количестве придется в систему откуда-то вернуть.

Второй закон термодинамики сообщает нам о том, что у изолированной системы энтропия не может уменьшаться. Тепло не перетечет из области с меньшей температурой в область с более высокой температурой, совершая при этом работу. Вечный двигатель, будь он реальным, нарушил бы эти незыблемые законы.

Вечный двигатель на магнитах

На конструкции с постоянными магнитами изобретатели всех времен возлагали особые надежды. Расположенные по кругу магниты должны толкать ротор и поддерживать его вращение вечно. Так можно было бы изготовить идеальный мотор.

Изобретатели по всему интернету кричат о тысячах таких проектов, а некоторые умудряются демонстрировать видео работающего устройства. Якобы кинетическая энергия превышает затраты (механические или электрические), и будучи запущен однажды, такой двигатель будет вращаться и вращаться непрерывно. Как же это понимать?

Любой, кто называет свой двигатель вечным, заблуждается. Часто изобретатель вообще не имеет физического образования, и даже элементарного представления о принципах работы механических и электрических систем у него нет.

Но человек может искренне и глубоко, честно заблуждаться. Он может показать расчеты и графики, но сам до конца не понимает того, что происходит в его устройстве. Говоря о том, что нарушил законы природы, что обладает уникальным знанием, такой горе-изобретатель показывает только отсутствие у себя элементарных знаний.

История поисков вечного двигателя уходит в глубину веков…

Некоторые из ранних моделей вечных двигателей приходятся на 12 век. Очень популярно колесо Бхаскары, изогнутые спицы которого наполовину заполнены ртутью, и якобы в процессе вращения колеса жидкость стремится вниз от оси по направлению вращения колеса и к оси когда спицы движутся вверх, рычажное действие должно вращать колесо непрерывно.

   Вечный двигатель средневековья

Такая конструкция именуется «колесо с постоянно смещенным центром тяжести», и повторяется в разных вариациях на протяжении веков.

Физика всегда берет свое, как ни назови механизм, какую заумную терминологию ни приплети. В 2006 году было анонсировано устройство Орбо, которое оказалось простым магнитным мотором, а демонстрации его проваливались, стоило отключить батарею питания. На протяжении десятилетий Джон Серл рассказывал, что построил мотор-генератор на магнитах, с помощью которого летала его тарелка.

Некоторые уверенно заявляют, что моток проволоки способен вырабатывать электроэнергию.

Катушка Родина, по утверждению ее автора, Марко Родина, якобы использует принцип изобретенной им вихревой математики и так работает.

Вечный двигатель Тейна Хейнса, под интересным названием Перпеттия би-тороидал трансформер, оказался обычным электромотором, который только лишь по утверждению самого Хейнса вырабатывает энергии больше, чем потребляет.

Многие фанаты вечных двигателей ссылаются на Николу Тесла и на его статьи. Но Тесла никогда не заявлял о возможности создания «вечного двигателя».

Тесла только рассматривал возможность эффективного использования тепла, перемещаемого из одного места в другое, из теплого региона в холодный.

Тесла даже не заикался о возможности нарушить законы термодинамики, он только хотел использовать его эффективнее.

Но многие вечные двигатели запатентованы

Есть серьезный аргумент в пользу так называемых вечных двигателей, который звучит так: «многие из них запатентованы».

Дело в том, что патент указывает на оригинальность изобретения, но не может служить стопроцентным подтверждением его работоспособности.

На деле, большинство запатентованных «вечных двигателей» проваливаются на испытаниях, и в большинстве стран они уже давно не патентуются.

«Требование применимости» введено в США — устройство должно быть реально применимо, и пока не будет представлен реально работающий образец — ничего в США не запатентуют.

За примерами далеко ходить не надо. Йозеф Ньюман в 80-е разработал собственные гироскопическую и электромагнитную теории, и на этой основе изобрел мотор. В патентовании ему было отказано, поскольку описываемый принцип попросту нарушал фундаментальные законы природы. Апелляция Ньюмана встретила отказ. Он даже подал позже иск против патентной комиссии, и суд предписал экспертизу.

Эксперт внимательно изучил конструкцию Ньюмана и понял, что изобретатель хоть и искренне, но заблуждается в своих теориях, однако признал что энергии на выходе больше чем на входе.

Бюро Стандартизации пришло к выводам, которые не совпадали с выводами эксперта, мотор был признан преобразователем постоянного тока в переменный ток, кстати эффективность преобразователя уступала уже известным.

Так или иначе, конечное решение суда было не в пользу Ньюмана.

Немного о теории заговора

Дискуссии о возможности или невозможности реального вечного двигателя продолжаются, и нельзя не упомянуть здесь о теории заговора. Главный аргумент сторонников теорий заговора — правительства поддерживают нефтяных магнатов и подавляют изобретателей. Различные тематические сайты и конспирологические фильмы поддерживают такие взгляды.

Но при внимательном рассмотрении никакого подавления нет. На ютубе ежедневно появляются видео с работающими вечными двигателями. Вероятно, подавление не работает.

Многие люди десятки лет защищают свою идею, и никто их не преследует и не мешает им в поисках свободной энергии. Патенты остаются доступными, видео остаются на ютубе, книги продолжают печататься. Кто же что тут подавляет?

Для чего ищут вечный двигатель?

Суть данного социального явления похоже в том, что принятая в науке невозможность нарушения физических законов подстегивает искателей, является для них сильнейшей мотивацией.

Любители научной фантастики превращаются в ученых, которые берут на себя смелость поставить под сомнение прочные научные устои во имя то ли осуществления своей мечты о свободной энергии, то ли из-за желания найти простое и быстрое решение всех проблем.

Это же относится к развитию сверхспособностей, психических супервозможностей и к прочим одержимостям нашего времени. Мечты неиссякаемы.

Справедливости ради стоит высказать предположение, что не все честные изобретатели-новаторы являются просто мечтателями.

Многие из них, очевидно, просто не могут правильно объяснить работу своих изобретений, и из-за этого выглядят шарлатанами в глазах настоящих ученых.

Тем искателям, которые не ищут славы и денег, кто предан своим благим целям, можно лишь пожелать успехов в их творчестве. Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам…

Смотрите также по этой теме:

   Как работает электродвигатель. Преимущества и недостатки разных видов.

   Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.

   Принцип работы электродвигателя. Простыми словами о сложном.

   Мендосинский мотор. Устройство и принцип работы, особенности использования.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Источник: https://powercoup.by/kak-eto-ustroeno/vechnyiy-dvigatel

Понятие и разновидности вечного двигателя

В физике выделяют два типа вечного двигателя:

  1. Вечный двигатель первого рода (действующее неограниченно долго устройство, которое может обладать способностью бесконечного совершения работы. При этом исключаются затраты топлива или других энергоресурсов. Согласно закону сохранения энергии, каждая попытка создания такого вида обречена на неуспех. Невозможность реализации такой попытки выступает постулатом о первом начале термодинамике.
  2. Вечный двигатель второго рода теоретически представляет собой неограниченно долго действующую машину, которая, будучи на ходу, оказывалась бы способной превращать в работу абсолютно все тепло, которое извлекалось бы из окружающих тел. Невозможность появления вечного двигателя второго рода выступает постулатом в формате одной из формулировок второго начала термодинамики.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Эти два начала термодинамики вводились в формате постулатов после неоднократных подтверждений в экспериментальных смыслах невозможности появления вечных двигателей. Из них, в свою очередь, были выведены многие физические теории, протестированные большим числом наблюдений и экспериментов, что не оставляет ученым каких-либо сомнений в верности таких постулатов.

В частности, второе начало термодинамики может формулироваться в форме одного из следующих (эквивалентных) постулатов:

  • постулат Кельвина (исключается вероятность создания периодически действующей машины, способной к совершению механической работы только лишь посредством охлаждения теплового резервуара);
  • постулат Клаузиуса (заключенный в невозможности самопроизвольного перехода теплоты от более холодных тел к более горячим).

История возникновения идеи создания вечного двигателя

Рисунок 2. Изображение вечного двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Попытки исследовать место, причины и время возможного возникновения идеи вечного двигателя представляют весьма сложную задачу. Также довольно затруднительным становится попытка назвать первого автора данной идеи.

К наиболее ранним сведениям о вечном двигателе ученые относят упоминание, которое можно встретить у индийского астронома Бхаскары, также отдельные заметки встречаются в арабских рукописях XVI в., которые сохраняются в Оксфорде, Лейдене, Готе.

На сегодня в качестве прародины первых вечных двигателей по праву выступает Индия.

Так, Бхаскара в своих произведениях описывает колесо с прикрепленными по ободу наискосок длинными и узкими сосудами, заполненными наполовину ртутью.

Принцип действия такого механического двигателя базировался на разнице моментов сил тяжести, формируемых жидкостью, способной перемещаться в сосудах, помещенных на окружность колеса.

Бхаскара обосновывает процесс вращения колеса достаточно просто: «наполненное подобным образом жидкостью колесо, являясь насаженным на ось, что лежит на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается независимым образом».

Первые проекты вечного двигателя на территории Европы соотносятся с эпохой активного развития механики (примерно к XIII в.) К XVI—XVII векам идея вероятного появления вечного двигателя обрела статус особенно широкого распространения.

В этот временной период наблюдался быстрый рост количества проектов вечных двигателей, подаваемых для рассмотрения в патентные ведомства европейских стран (так в числе рисунков Л. Да Винчи была обнаружена гравюра с нанесением чертежа вечного двигателя).

Причины невозможности создания вечного двигателя с точки зрения термодинамики

Рисунок 3. Невозможность вечного двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

Первый закон термодинамики считается законом энергетического сохранения, согласно ему, энергия не может быть ни созданной, ни уничтоженной, она является просто переходящей из одного формата в другой.

С целью содержания механизма в постоянном движении, приложенная энергия обязана сохраняться в подобном механизме, исключая какие-либо потери. Именно эта причина исключает вероятность создания вечного двигателя.

С целью возможности построения вечного двигателя (при теоретическом допущении) важно соблюдение нескольких условий.

У машины должны отсутствовать какие-либо «трущиеся» части, то есть любые движущиеся части не должны прикасаться к другим, поскольку это допускает вероятность трения, которое может спровоцировать потерю энергии машиной.

В условиях соприкосновения частей, появляется тепло, которое и будет являться энергией, потерянной машиной. При этом ученые исключают существование идеально гладких объектов.

Машина должна функционировать в безвоздушном вакууме, что диктуется первым условием. Ее эксплуатация в любом месте спровоцирует потерю энергии по причине трения между движущимися частями и воздухом. Несмотря на незначительность энергопотерь из-за трения воздуха, в случае с вечным двигателем, это представит серьезную проблему.

Так, даже при существовании минимальных энергопотерь, машина станет замедляться и в конечном итоге, остановится совсем даже по прошествии большого количества времени. Машина также не должна издавать каких-либо звуков, поскольку звук также представляет форму энергии, а появление звука будет означать, что она также фактически потеряла энергию.

Замечание 2

Двигатели второго рода, задействующие теплоту окружающих тел, не станут противоречием закону сохранения энергии.

Но подобные нехитрые конструкции оказываются бессильными перед вторым началом термодинамики: в рамках замкнутой системы самопроизвольный переход теплоты оказывается невозможным (от более холодных тел к горячим).

Для этого требуется некий посредник. А для его работы понадобится энергия из внешнего источника.

Но самое интересное, что создание вечного двигателя может превратиться в бессмысленную идею. Ученые рассчитывают на возможность получения бесплатного источника энергии таким образом, однако, в действительности, будет получено столько энергии, сколько изначально было направлено в такой двигатель.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/termodinamika/vechnyy_dvigatel_s_tochki_zreniya_termodinamiki/

Booksm
Добавить комментарий