Вечный двигатель значение: (-, Perpetuum mobile) – Dslov.ru

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.

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — это что такое ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

        перпетуум-мобиле (лат. perpetuum mobile, буквально — вечное движение), воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. В. д. противоречит закону сохранения и превращения энергии (см. Энергии сохранения закон) и неосуществим. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего. Первые проекты В. д. относятся к 13 в. (Виллар д’Оннекур, 1245, Англия; Пьер де Марикур, 1269, Франция). Широкую популярность идея В. д. получила в 16—17 вв., в эпоху перехода к машинному производству; до 19 в. количество проектов В. д. неуклонно возрастало.Идея создания В. д. занимала не только фантазеров-самоучек, мало знакомых с основами физики, но и некоторых учёных. К концу 18 в., вследствие бесплодности многовековых попыток осуществления В. д., среди учёных укрепилось убеждение в невозможности его создания, и с 1775 Французская АН отказалась рассматривать проекты В. д. В середине 19 в., с установлением закона сохранения энергии, была доказана принципиальная неосуществимость В. д. Несмотря на это, тщетные попытки создания В. д. предпринимались малосведущими изобретателями и в последующее время. Во многих проектах В. д. прибегают к действию силы тяжести. Пример такого проекта показан на рис. 1. В подобных механизмах некоторое тяжёлое тело совершает замкнутый путь; при его опускании возвращается точно такое же количество работы, какое было затрачено на его поднятие. Поэтому такие механизмы могут совершать работу лишь за счёт первоначального запаса кинетической энергии, сообщенного им при пуске; когда же этот запас будет полностью израсходован, В. д. остановится. Более сложны проекты В. д., в которых механическая энергия превращается в др. виды энергии (электрическую, тепловую и т.п.). В отличие от механических В. д., их называют физическими В. д. Проектом такого В. д. является, например, комбинация электродвигателя и электромашинного генератора (динамо-машины). Но так как никакими превращениями энергии нельзя увеличить её общего количества, В. д. такого типа также неосуществимы. Идея о неосуществимости В. д. часто служила исходным пунктом для важных научных выводов. Так, С. Стевин в своих «Началах равновесия» (1587) рассматривает цепь из 13 шаров, перекинутую через трёхгранную призму (рис. 2). Если бы правая часть её из двух шаров не уравновешивалась левой из четырёх, цепь пришла бы сама собой в вечное движение, чего в действительности не наблюдается. Отсюда Стевин вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости. Помимо указанных В. д., названных В. д. 1-го рода, рассматривают ещё В. д. 2-го рода — воображаемую периодически действующую машину, которая целиком превращала бы в работу теплоту, извлекаемую ею из окружающих тел (океана, атмосферного воздуха или др. практически неисчерпаемых природных источников теплоты). Однако В. д. 2-го рода также принципиально неосуществим. Хотя он формально и не противоречит закону сохранения энергии, но он находится в противоречии со вторым началом термодинамики (См. Второе начало термодинамики). От В. д. следует отличать «мнимые» В. д. — механизмы, работающие за счёт природных запасов энергии (солнечной, ядерной и т.д.). Такие механизмы могут работать весьма долго, но с идеей В. д. они ничего общего не имеют.

         Лит.: Планк М., Принцип сохранения энергии, пер. с нем., М. — Л., 1938; Кудрявцев П. С., История физики, ч. 1, М., 1956.

        

        Рис. 1. к ст. Вечный двигатель.

        

        Рис. 2. к ст. Вечный двигатель.

Вечные двигатели

Второй закон термодинамики описывает общие ограничения на направление теплопередачи системы и максимальную эффективность тепловой машины. В нем говорится, что в любом циклическом процессе энтропия, переменная состояния, которая является мерой статистического беспорядка  системы, будет либо увеличиваться, либо оставаться неизменной. Это можно представить в виде уравнения:

, где — изменение энтропии, — теплопередача, а T — температура, так что изменение энтропии всегда больше или равно нулю. Поскольку энтропия никогда не должна уменьшаться, второй закон термодинамики можно интерпретировать как индикатор направления течения времени. То есть, если мы измерим энтропию или беспорядок  системы в два разных момента времени, время, когда система находится в большем беспорядке  , является более поздним временем.

Есть много физических явлений, которые часто неправильно цитируются как нарушающие второй закон термодинамики, идею о том, что беспорядок должен увеличиваться с течением времени. Жизнь на Земле, например, является очевидной и часто упоминаемой. Эволюция от крошечных микробов (несколько упорядоченных) к сложным человеческим существам (очень упорядоченным) кажется ярким примером возникновения порядка из хаоса. Однако второй закон термодинамики применим к закрытым системам. Это означает, что необходимо учитывать изменение энтропии каждого процесса, в результате которого возникла жизнь на Земле. Если сделать это, то можно увидеть, что уменьшение энтропии, происходящее вместе с формированием человека, сопровождается огромным увеличением энтропии от излучения энергии солнца (наряду с другими увеличениями и уменьшениями). Так что в итоге энтропия, или беспорядок,  во Вселенной фактически увеличивается.

Первый закон термодинамики — это закон «сохранения материи и энергии», который гласит, что материя и энергия не могут быть созданы или уничтожены. В изолированной системе полная энергия постоянна. Любое изменение внутренней энергии замкнутой системы равно количеству тепла, подведенного к системе, за вычетом количества работы, совершаемой системой над окружающей средой. Таким образом, законы термодинамики ограничивают эффективность тепловой машины. Проще говоря, КПД – это отношение полезной выходной энергии к общей подводимой энергии. Эффективность, равная 1, означает, что вся энергия, подаваемая в систему, выбрасывается в виде полезной энергии без потерь в процессе отходов. Эффективность ограничена 1, т. е. вы не можете получить больше энергии из закрытой системы, чем вложили.

  


Одним из величайших препятствий, с которыми сталкивается любой движущийся объект, который хочет оставаться в движении, является трение. Всякий раз, когда два объекта соприкасаются, между ними возникает трение. Преодоление этой силы трения требует отказа от некоторой кинетической энергии. Таким образом, со временем, когда объект движется, он теряет всю свою кинетическую энергию, пытаясь преодолеть трение, и в конечном итоге становится неподвижным. Если бы объект имел бесконечные запасы энергии, чтобы оплачивать эту плату за трение и сохранять неизменной траекторию своего движения, он нарушил бы как Первый, так и Второй законы термодинамики. Полностью лишенная трения система могла бы обойти это надоедливое препятствие трения. Люди предположили, что размещение вечного двигателя внутри вакуума создаст систему без трения. К сожалению, даже вакуумы никогда не бывают «идеальными» вакуумами, и всегда есть какое-то трение, которое в конце концов остановит движение.

Вторая большая и часто тонко игнорируемая проблема, связанная с проектированием вечного двигателя, заключается в том, что для того, чтобы он был хоть сколько-нибудь полезен, мы должны иметь возможность извлекать из него работу. Бесполезно создавать движение, которое будет продолжаться вечно, если мы не можем использовать его для питания чего-либо, например двигателя. Передача энергии машиной описывается теплом, переданным машине, и результирующей работой, которую она выполняет. Это дается формой уравнения Первого закона термодинамики ниже,

 

 

где — изменение внутренней энергии, Q — теплопередача системе из окружающей среды, а -W — работа, совершаемая системой над окружающей средой. Если бы существовал вечный двигатель, то Q было бы равно нулю (отсутствие передачи тепла в систему), а W было бы растущим положительным числом, что приводило бы к постоянно возрастающему отрицательному или бесконечному извлечению внутренней энергии, что мы знаем из закона сохранения энергии должна быть конечной.

Многие попытки разработать вечный двигатель были сосредоточены на использовании магнитов. Магниты могут влиять на движение объектов на некотором расстоянии, казалось бы, без подвода внешней энергии. Однако мистические и иногда противоречащие интуиции свойства магнетизма также регулируются теми же физическими законами, что и все остальное, включая Первый и Второй законы термодинамики. Почти всегда магнитный вечный двигатель состоит из некоторого изменения положения и геометрии статических и движущихся магнитов. Есть много примеров предполагаемых  магнитные вечные двигатели  , которые можно легко найти в Интернете. Каждый из них может быть дискредитирован, если внимательно посмотреть на систему в целом. Если начальное движение создается толчком руки или падением под действием силы тяжести, это вход энергии, который будет медленно, но верно рассеиваться. Любой вечный двигатель остановится при добавлении нагрузки, необходимой для извлечения работы. И США, и правительство Великобритании официально признают отсутствие вечные двигатели  , автоматически отклоняя патентные заявки на устройства, претендующие на демонстрацию вечного двигателя, при этом патентное ведомство Великобритании заявляет, что «изделия или процессы, предположительно работающие способом, явно противоречащим общепризнанным физическим законам», «рассматриваются как не имеющие промышленного значения». применение».

Были бы далеко идущие и разрушительные последствия, если бы произошла разработка вечного двигателя и необходимое сопутствующее нарушение законов термодинамики. Как упоминалось ранее, стрела времени  перестанет иметь направление, с которым можно ориентироваться, а это означает, что время может двигаться вперед или назад или, возможно, вообще ни в какую сторону. Работающий вечный двигатель   был бы способен производить энергию из ничего, нарушая один из самых фундаментальных физических законов — закон сохранения энергии, — и перечеркивая большую часть того, что мы сегодня знаем о Вселенной. Возможно, в довольно фантастическом воображении вечный двигатель  можно запустить в обратном порядке. Если это так, это будет постоянно высасывать энергию из Вселенной, превращая ее в ничто, пока нигде не останется энергии.

В этом видео показана «вечная» мраморная машина?

Требовать:

На видео показан мраморный станок в «вечном» движении.

Рейтинг:

Ошибки

Об этом рейтинге

Проверка фактов

В мае 2022 года видео, предположительно показывающее мраморную машину в «вечном» движении, было опубликовано в разделе «Будьте поражены» на Reddit. Видео, на котором шарик спускается по спирали вниз по воронке, падает в отверстие, движется по изогнутому рельсу, а затем снова попадает в воронку, где процесс начнется заново, вызвало несколько скептических комментариев. В конце концов, вечный двигатель невозможен, так как он нарушил бы хотя бы один из первых двух законов термодинамики.

Первое, что нам показалось, когда мы увидели это видео, это то, что его создатели использовали цифровую анимацию. Мы столкнулись с несколькими похожими, казалось бы, «невозможными» видеороликами с участием сортировщиков цветных шариков и музыкальных шариков, в которых использовались компьютерные технологии. Однако последнее видео, предположительно изображающее «вечную» мраморную машину, было подлинным и представляло собой физический продукт.

Но вечный двигатель? Нет, этот образец гаджета не перевернул наше представление о мире. Скорее батарейки и магнит создавали иллюзию того, что шарик может постоянно перемещаться в устройстве.

На момент написания этой статьи эти мраморные машины были доступны для покупки. Мы нашли несколько версий продукта на Amazon и Etsy. Вы можете ввести «вечный мраморный станок», если хотите купить его для себя.

Кит Рэмси, учитель начальной школы Бриджпорта в Индиане, использовал эту машину в видеоролике на YouTube, чтобы обсудить законы термодинамики.

Рэмси говорит:

Вечный двигатель — это машина, которая продолжает работать без потери энергии. Ученые сходятся во мнении, что это невозможно из-за первого и второго законов термодинамики.

Первый закон термодинамики — это закон сохранения энергии, который просто утверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена, а скорее передается. Для такого вечного двигателя энергия должна оставаться с машиной.