Вечный двигатель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ошибка скрипта: Модуля «hatnote» не существует.{{#if: | }} Ошибка скрипта: Модуля «Unsubst» не существует.

Мнимый вечный двигатель с перекатывающимися шарами. Фото из статьи Я. И. Перельмана в журнале «Природа и люди» (1915 год)<ref>Перельман Я. И. В поисках вечного двигателя (Въ поискахъ вѣчнаго двигателя). — «Природа и люди», 1915, № 32, с. 508—510. На странице 509.</ref>.

Ве́чный дви́гатель (лат. perpetuum mobile, буквально — вечно движущееся) — воображаемое неограниченно долго действующее устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему извне энергии (вечный двигатель первого рода) или позволяющее получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу (вечный двигатель второго рода)<ref>Шаблон:БРЭ</ref><ref>Шаблон:БСЭ3</ref>. Создать вечный двигатель невозможно, так как его работа противоречила бы соответственно первому или второму закону термодинамики<ref name="Derry">Шаблон:Книга</ref><ref name="Roy">Шаблон:Книга</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Sébastien Point, Free energy: when the web is freewheeling, Skeptikal Inquirer, January February 2018</ref>.

Однако, можно создать механизмы, способные работать, хотя и не бесконечно, но неопределённо долго (до износа своих составных частей) без вмешательства человека. В отличие от вечного двигателя, они не нарушают законов термодинамики, поскольку черпают энергию из окружающей среды (например, это может быть энергия Солнца или радиоактивного распада)Шаблон:Переход.

Современная классификация вечных двигателей

  • Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.
  • Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики<ref>Шаблон:Публикация</ref>.

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно. В частности, второе начало термодинамики может быть сформулировано как один из следующих (эквивалентных) постулатов:

  1. Постулат Кельвина — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счёт охлаждения теплового резервуара.
  2. Постулат Клаузиуса — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

Демон Максвелла и броуновский храповик, если бы такие устройства были осуществимы, позволили бы реализовать вечный двигатель второго рода. Однако доказано, что работа таких систем как замкнутых (без обмена энергией с внешней средой) невозможнаШаблон:Уточнить. Файл:Вечный двигатель.webm

История

Индийский или арабский вечный двигатель с небольшими косо закреплёнными сосудами, частично наполненными ртутью

Первая документально подтверждённая попытка построить вечный двигатель относится к VIII веку: в Баварии была построена магнитная конструкция в виде колеса обозрения. В 1150 году индийский философ Бхаскара предложил свой вечный двигатель<ref name=":0">Шаблон:Книга</ref>. В своём стихотворении он описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического перпетуум-мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещённых на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе»<ref name="Stef">Стефанова А. Шаблон:Cite web // Мир измерений. 2013. № 6. С. 62-64.</ref>. Баварская схема и схема Бхаскары в чём-то схожи, но их изобретения при изучении показывают потерю энергии в каждом цикле<ref name=":0" />. Отдельные заметки о вечном двигателе встречаются в арабских рукописях XVI века, хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Эпоха Возрождения подстегнула усилия изобретателей. В 1635 году был выдан первый патент на вечный двигатель<ref name=":0" />. Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя, но в целом он скептически относился к идее вечного двигателя<ref name="Stef" />. Он занимался разоблачением создаваемых конструкций, сравнивая их создание с поиском философского камня<ref name=":0" />. К XVI—XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран.

Проект вечного двигателя Орфиреус Бесслера

В 1712 году Иоганн Бесслер, изучив около 300 схем, предложил собственную модель. По легенде, его служанка разоблачила его машину, как хитрое мошенничество<ref name=":0" />.

Помимо преданных делу изобретателей в истории происходили случаи разоблачения шарлатанов, пытавшихся выдать свои конструкции со скрытыми источниками энергии за вечные двигатели. Несмотря на то, что никому так и не удалось изобрести вечный двигатель, опыты помогли физикам изучить природу тепловых двигателей<ref name=":0" />.

К 1775 году столь много было предложено схем вечных двигателей, отчего Парижская Королевская академия наук постановила не принимать более ни одного<ref name=":0" /> из-за очевидной невозможности их создания<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>В ряде авторитетных источников (например: Шаблон:Книга,Шаблон:Книга) ошибочно указывается 1755 год.</ref>. Патентное ведомство США не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет<ref>Шаблон:Cite web PrimeInfo</ref>. Тем не менее, в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических (Шаблон:Cite web) и электродинамических (Шаблон:Cite web) вечных двигателей.

Изобретатели

Псевдовечный двигатель

Псевдовечный двигатель<ref name="brod">Шаблон:Книга</ref> (даровой двигатель, мнимый вечный двигатель<ref>Шаблон:БРЭ</ref>) — механизм, способный работать неопределённо долго (до износа своих составных частей) без вмешательства человека, но, в отличие от вечного двигателя, не нарушающий законов термодинамики. Энергию он черпает из окружающей среды (например, это может быть энергия Солнца или радиоактивного распада).

Разновидности

Известны псевдовечные двигатели, использующие: энергию периодических суточных колебаний атмосферного давленияШаблон:Sfn<ref name="Gul">Гулиа Н. В. Удивительная физика. — М., ЭНАС-КНИГА, 2014. — ISBN 978-5-91921-236-2. — с. 270—274</ref>; энергию теплового расширения вследствие суточных колебаний температурыШаблон:Sfn<ref name="Gul"/>; энергию распада радия<ref>Я. И. Перельман Шаблон:Cite web</ref>; солнечную энергию (магнитно-тепловой двигатель)<ref>Пресняков А. Г. Авторское свидетельство СССР от 28.02.1978 г. Шаблон:Cite web</ref><ref>Алиев Ш. М., Каммилов И. К., Алиев М. Ш. Шаблон:Cite web // ДАН РФ 2009 № 3</ref>.

В 1760-х годах Джон Кокс изобрёл часы, которые получают энергию от изменений атмосферного давления. Такие часы существуют и сегодня и могут идти вечно<ref name=":0" />.

Экономическая эффективность

Я. И. ПерельманШаблон:Sfn и Н. В. Гулиа<ref name="Gul"/> пишут, что даровые двигатели экономически невыгодны для промышленного применения из-за малой стоимости производимой энергии по сравнению с капитальными вложениями в их создание и обслуживание.

Например, для завода часов на сутки работы нужна энергия <math>1{,}5</math> Дж. Если этот механизм проработает <math>10</math> лет, то за свой срок службы он выработает энергии <math>1{,}5 \cdot 365 \cdot 10 = 5500</math> Дж. При стоимости механизма в <math>10</math> рублей себестоимость производства одного киловатт-часа энергии с его помощью составит <math>\frac{3{,}6 \cdot 10^6}{5500} \cdot 10 = 6{,}5</math> тыс. рублей<ref name="Gul"/>.

В. М. Бродянский считает этот вывод неверным, поскольку стоимость устройства не пропорциональна его размерам<ref name="brod"/>.

Пример псевдовечного двигателя 2-го рода

Анализ конкретной конструкции вечного двигателя 2-го рода может представлять собой нетривиальную задачу, особенно если речь идёт о конструкции сложной или такой, принцип действия которой на первый взгляд вообще непонятен, либо потоки энергии и их источник неочевидны. Зафиксируем, например, один конец работающей на изгиб биметаллической пластины, а ко второму концу подвесим груз и поместим получившуюся конструкцию на открытый воздух. За счёт колебаний температуры пластина будет изгибаться/распрямляться, а груз — подниматься и опускаться, то есть устройство будет совершать работу. Заменив груз на храповой механизм, получим механический привод, способный выполнять полезную работу за счёт извлечения энергии из единственного теплового резервуара — окружающей среды. Но поскольку окружающая среда попеременно выступает в качестве то нагревателя, то охладителя, противоречие со вторым законом термодинамики отсутствует. Таким образом, рассмотренная конструкция представляет собой не вечный, а псевдовечный двигатель 2-го родаШаблон:Sfn.

Вечное движение

Существует множество физических процессов, где за счет квантовых эффектов движение может происходить практически вечно без потребления энергии, но и без её выделения. Примером являются петлевые токи в сверхпроводниках и вихри в сверхтекучей жидкости.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Оформить литературу

Ссылки

Шаблон:Родственные проекты

Шаблон:ВС Шаблон:Двигатели

Источник — https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=Вечный_двигатель&oldid=25420