Imposibilitatea perpetuum

EȘEC perpetuum

Problema mișcare perpetuă tulburată a omenirii din cele mai vechi timpuri. Multe minți remarcabile au depus eforturi mari pentru a stabili un mecanism care să funcționeze în mod continuu, fără furnizarea de energie din exterior, și în același timp, a produs ceva de lucru, practic, util. Dorința de la toate costurile pentru a face o perpetuă mișcare mașină (perpetuum mobile) sa datorat atât din motive economice și științifice, chiar filosofice.

Invenția sa ar distruge postulatul fundamental al economiei „nevoilor umane nelimitate și resursele limitate necesare pentru a le îndeplini, deoarece acest mecanism nu dispune de resurse nu ar fi irosit, în plus față de materialele și energia, care este, de asemenea, schimbat în mod continuu și îmbunătățite, fără afluxul de noi vizibile a energiei externe, natura nemuritoare model creat de mintea umană, prin care, după cum știm, „natura însăși știe.“

Știința, cu toate acestea, încercările de a Perpetuum mobile îmbogățit teoriile fundamentale, care, de fapt, el a negat posibilitatea, iar acum versiunea empirică a mecanismului de mers în gol este furnizat prin demonstrație clară a acestora. În această lucrare, prezentăm o scurtă trecere în revistă a istoriei acestor încercări și ne justifica nu numai nepotrivirii lor practică, dar, de asemenea, un rol important în dezvoltarea științei.

Istoria și tipuri de Perpetuum mobile

Istoria de încercări de a crea o mașină de mișcare perpetuă este o istorie în miniatură de îmbunătățire a cunoașterii umane despre lume. Din timpuri preistorice homo sapiens privit de mișcare perpetuă în jurul lui: răsărit și apus de soare, schimbarea anotimpurilor, vântul, cursul râurilor, mareelor; Motivul legilor lor, și el nu a înțeles. Prin urmare, îndumnezeirea fenomenelor relevante ale naturii, și, pe de altă parte, credința că, atâta timp cât perpetuum mobile, în principiu, nu doar acolo, ci înconjoară întotdeauna persoana, el va fi capabil să-l reproducă.

Rețineți că în primele etape de lucru asupra perpetuum mobile impulsuri științifice și filozofice mai importante considerente economice, cum ar fi aparatul în antichitate, Evul Mediu și Renaștere a fost dificil de a găsi o aplicație suficient de eficientă. Macinare de faina, pune mâna apă, se rotește roata olarului sau măcinarea de piatră, mecanism de ceas - acest lucru este limitat, în esență, la domeniul de aplicare în timp a utilizării oricărui motor, inclusiv un etern ipotetic. Mai târziu, mașinile, fabrici, mijloace autopropulsate de transport, aparate electrice - Sfera de activitate pentru perpetuum mobile sa extins foarte mult; în timpul nostru pasionații de ghinioniști tind să fie dispuși să-l baza de energie electrică fac.

În cele mai multe cazuri, pentru construirea de alte roți mișcare perpetuă folosit principiul - cel mai mare om antic invenție tehnică. Probabil unul dintre primul mecanism de acest tip este descris în sanscrită manuscris despre astronomie „Siddahnta Siromani» (V d.Hr.): o roată cu două rânduri de găuri de diametru pe marginea exterioară, care sunt aranjate într-o manieră în zig-zag, la aceeași distanță unul față de celălalt, au fost umplute mercur și închis. Rețineți că desenul sau modelul anterior a fost și baza: roata, o parte trebuie să fie întotdeauna mai importante decât altele, jucând până în prezent; lungă perioadă de timp, în diferite tipuri de motoare utilizate și mercurul mai grele, fluid de „greu“ decât apa.

Un alt tip de mișcare perpetuă a fost propusă - în orice caz, înregistrat în activitatea științifică - doar un mileniu: Marco Antonio Zamara (nascut despre 1460 - a murit în anii '20 sau '30 ai secolului al XVI-lea), persoana ca lucrurile în epoca Renaissance diverse talente - medic, astronom, filozof, alchimist - este descris „moară de vânt veșnic“ lame care ar trebui să activeze blana suflantei injectat în rândul său, aerul care transformă paletele. (Un exemplu recent al unui astfel de dispozitiv -. Perpetuum mobile modificată numită „centrală electrică eoliană“ Urusvati“, inventat de unii inginer român și descris într-un ziar din Moscova populară)

O alta idee populara de o dezvoltatori perpetuum mobile a fost asociat cu așa-numitul șurubul lui Arhimede - tijă cu o proeminență spirală, se înconjoară ca un filet, pe care apa este în măsură să crească, până când tija de rotație menține. De exemplu, Robert Fludd (1574-1637) a propus în 1618, proiectul „mori cu ciclu închis“ folosind acest adaptari simplu: apa deplasează șurub Arhimede din rezervor inferior la jgheabul superior prin care curge pe paletele roții cu palete, care se rotește prin intermediul sistemului de viteze roți și elice, și o piatră de moară. Această idee rămâne popular pentru o lungă perioadă de timp și a fost expus în cartea „matematică Magic“ (1648) savant, autor și cleric Wilkinson, Episcop de Chester, care a lucrat pentru a produce un model practic al acestui motor și verificați disfuncția acestuia.

Ideea de „dezechilibrate“ roți rămân întotdeauna, așa cum am menționat mai sus, baza. Leonardo da Vinci (1452-1519) a descris șase astfel de structuri perpetuum mobile. Multe familiare versiune „clasic“ - roata cu pârghii rabatabile la fiecare capăt, care este fixat o minge de metal greu. O variantă a acestui dispozitiv a fost o roată, unde bilele laminate fante radiale sau erau jantă integral, separate printr-un perete despărțitor. Ca contragreutatea ca mercurul aplicat este turnat în rezervoarele din interiorul roții. O variantă mai complicată a acestui tip de mișcare perpetuă a fost acela în care bilele sunt separate de roți și rotiți-l, care se încadrează în jos pe lama, iar apoi a avut propriile sale mijloace de a „ridica“ și cad din nou (cu motor Conrad Shivera a făcut aproximativ 1790 ani și un număr de alte țări dezvoltate, până la începutul secolului XX).

Există proiecte perpetuum mobile, care, de asemenea figurau roata, dar principiul creatorilor de rotație păstrate secrete - ca regulă, avem de-a face cu o sarlatanie banală. „Perpetuum mobile“ a clasei, de exemplu Orffyreus roți (nume real - Johann Ernst Elias Bessler, 1680-1745), întotdeauna acționează, producând o pata mare în societatea timpului, și a adus venituri mari „inventatori“, dar mai târziu supus pentru a expune: de obicei, sa dovedit că aceste „roți“ motor de filare deghizată sau ascunse persoană din apropiere.

Destul de idee populară a fost utilizarea unui magnet. Înapoi în 1269 un anumit Pietro Peregrino, asistentul marelui om de știință Roger Bacon a descris o roată cu dinți din metal, fiecare dintre care în mod constant „respins“ de magnet de polaritate opusă, oferind astfel o mișcare continuă. Chiar dispozitiv mai simplu a fost propus în 1570, iezuiții Johann Tesneriusom - Ball este rostogolit în jos un plan înclinat, atras de un magnet plasat în partea de sus, dar înainte de „stick“ la acesta cade într-realizată la o anumită gaură înălțime și alunecă în jos la partea de sus a calea sisifică . Magnetism a fost folosit în familiar „dezechilibrat“ roata: în loc de bile obișnuite, și mercur în fantele roții se rotește între magneți staționare de polaritate opusă - magnetizată bare de fier (de design Stephen, 1799).

O altă idee inventatori ghinionist perpetuum mobile a fost de a utiliza diferite proprietăți ale fluidelor, adică diferența dintre densitățile lor (dezvoltare empirică Bernoulli mare matematician, 1667-1748); atracție capilară cauzează apa să urce materiale poroase, adică face aceeași lucrare pe care Șurubul lui Arhimede (dispozitiv din secolul al XVII-lea - Robert Boyle, și chiar al XlX-lea - William Congreve și altele); corp de deplasare lichid cufundat în ea ( "float" motoare Herman Leonard, 1865 și Dzhona Satkliffa, 1882). Tentate să utilizeze și proprietățile anumitor gaze, cum ar fi amoniacul, pentru a trece cu ușurință în stare lichidă și înapoi din nou (lucrarea profesorului Gamgee 1882, SUA), aer lichefiat (Tripler Charles, 1899), interacțiunea cu apă și abur (aparat Hamilton 1890).

Nici unul dintre perpetuums de mai sus nu a câștigat.

Singura experiență de succes în acest sens - așa-numitul imaginar, sau „gratis“, mișcare perpetuă, de exemplu, un ceas realizat de James Cox, în anii '60 ai secolului al XVII-lea și conservat (chiar dacă într-o stare oprită) până în prezent. sursă de energie pentru înfășurarea lor este compresia și extinderea mercurului sub influența presiunii atmosferice: în esență, este un barometru mare adaptat la lucru mecanic util. Consideră că este o mașină de mișcare perpetuă, infirme legile termodinamicii, este imposibil, deoarece energia nu-l joace foarte bine, și este extras din mediul înconjurător. Un astfel de dispozitiv nu justifică așteptările economice omenirii asociate perpetuum mobile: (! Chiar și pentru acționarea unui mecanism de ceas consum redus de energie Cox are aproximativ 150 kg () costisitoare și periculoase pentru mediu de mercur) funcționarea sa comercială complet neprofitabilă. Toate acestea, din păcate, se aplică și altor motoare „gratuite“ similare.

Astfel, multe și variate încercări de a crea o mașină de mișcare perpetuă pentru aproape întreaga istorie a omenirii nu a avut succes, care a confirmat corectitudinea formulată doctrina teoriilor fizice, disproving posibilitatea de a Perpetuum mobile. Aceste teorii pentru a explica eșecul tuturor acestor experimente vor fi discutate în secțiunea următoare.

Orice încercare de a construi o mișcare perpetuă substanțial redusă pentru a încerca să creeze un sistem închis, care în sine, în absența oricărei surse externe furnizează energie suficientă. Cantitatea de această energie este consumată de către sistem pentru a efectua o anumită operațiune, trebuie să fie egală cu cantitatea de energie care este produsă și eliberată în acest caz (adică, transformată oricum în pierderi de energie de căldură frapante exemplu de acest tip -. Orice motor de operare termic). Pe scurt, cantitatea totală de energie finală este întotdeauna egală cu valoarea sa totală inițială. Energia nu apare și nu dispare de la sine, și se transformă într-o altă formă.

Aceasta este esența legii fundamentale a științei moderne - legea conservării energiei. forma sa particulară, exclude doar posibilitatea de perpetuum mobile, numita prima lege a termodinamicii. Aceasta precizează că energia internă (și) de orice sistem este suma energiilor potențiale ale interacțiunii dintre particule și energia lor cinetică. Datorită Și sistemul și este capabil să producă ceva de lucru (A) și schimbul de căldură (Q) pentru mediu; în timp ce stocurile si vor fi fie reumplut sau uzat. In acest caz, Q = U2 - U1 + A (I): căldura produsă de sistem când o tranziție de la starea 1 la starea 2, cheltuită parțial pe un gol și parțial - și creșterea în calculul U2 - U1. Descoperirea acestei legi este legată de încercări nereușite de a crea așa-numitele mașină perpetuă mișcare a primului tip, producând un lucru mecanic „din nimic“.

Esența a doua lege a termodinamicii, Clausius formulat R. (1850), se reduce la afirmația că căldura nu se poate mișca în mod spontan de la Mine încălzit la un corp mai încălzit - un proces de returnare este posibilă. reflectare matematică a acestei legi este așa-numitul funcția de entropie care, atunci când procesele spontane și ireversibile în a închis creșteri ale sistemului, în timp ce reversibilitatea ei își păstrează valoarea sa; Această așa-numita funcție de stare, astfel încât fiecare stare particulară a sistemului corespunde valorii sale determinate. Astfel, în cazul în care entropia inițială a sistemului S, atunci nu comite procesele de sistem nu poate reduce această sumă. Mai mult, orice entropia ireversibilă crește la valoarea maximă atinsă în poziția de echilibru. același proces Irreversible ar trebui să ia în considerare activitatea la care energia este transformată în căldură (prin frecare, căldură etc.), adică aproape orice activitate imaginabil. „Astfel, procesul, singurul rezultat al ceea ce ar fi o conversie completă a căldurii în lucru (mașină de mișcare perpetuă de al doilea tip), este imposibil“ (formularea U.Tompsona, 1851). Astfel, transferul de căldură este ireversibil plin (necompensată) de transfer de căldură al lucrării este fundamental imposibilă. (Conform teoremei lui Carnot, eficiența oricărui motor termic nu poate fi mai mare decât randamentul unui ciclu reversibil Carnot.)

Ambii termodinamicii resping orice fel a fost opțiuni de mișcare perpetuă - cum ar fi primul tip, extrage energia de a lucra samoo în sine (apă și aer, „moara buclă închisă“, „dezechilibrată“ roți cu greutăți, etc.) și în al doilea rând, folosind căldura produsă ca rezultat al propriei sale munci, de a păstra aceeași ( „motor de amoniac“ Gendzhi et al.) sa. Dezaprobe aceste legi este imposibilă, deoarece legile naturii și axiomele științelor exacte, în general, prin urmare, o mașină de mișcare perpetuă nu poate exista decât într-o singură formă - sub formă de „dovezi de contradicție“, dovada legilor de mai sus ale termodinamicii.

Ne-am uitat la diferitele tipuri de perpetuum mobile și legile fizice care împiedică punerea lor în aplicare. Se concluzionează că imposibilitatea obiectivă a unui astfel de aparat. În același timp, nu poate fi considerat un eforturile bona fide de experimentatori, printre care mulți oameni de știință proeminenți, delir neștiințifică. Ar trebui să fie considerate ca încercări de a realiza mișcare perpetuă este extrem de important căutări științifice, permițându-vă să formuleze legile fizice fundamentale pentru a avansa cele mai importante ramuri ale științei. Acest proces a fost foarte fructuoasă până relativ recent (începutul secolului), în timp ce cele două legi ale termodinamicii nu au primit studii teoretice cuprinzătoare - de neconceput fără a ține cont de motivele pentru inactivitate a tuturor variantelor posibile de motor veșnică - și mulți oameni au crezut că problema va ajuta la rezolvarea dezvoltarea tehnologiei.

Acum încearcă să perpetuum mobile sunt moștenirea de entuziaști fie slab educați sau bolnavi mental pur și simplu. Poate, cu toate acestea, că producția de modele de mișcare perpetuă utile pentru tineri curioase care doresc să verifice în practică, familiare pentru a le doar empiric postulatele fizică și matematică.

Astfel, istoria „relația“ dintre om și imaginar Perpetuum mobile - este povestea cercetării științifice în primul rând, care și-a dat rezultatele sale deosebite.