Maszyna perpetum mobile, lub po łacinie "perpetum mobile", to hipotetyczna maszyna, która może działać bez końca po podaniu jej początkowego impulsu i bez potrzeby późniejszego dostarczania jej energii.
Prawa termodynamiki
Aby zrozumieć, czy perpetum mobile jest możliwe, czy niemożliwe, należy pamiętać o dwóch pierwszych zasadach termodynamiki:
- Pierwsze prawo termodynamiki mówi: „Energia nie jest ani tworzona, ani niszczona, może przechodzić tylko w różne stany i formy”. Oznacza to, że jeśli praca jest wykonywana na danym systemie lub wymienia ciepło ze środowiskiem zewnętrznym, to zmienia się jego energia wewnętrzna.
- Druga zasada termodynamiki. Według niego „entropia wszechświata ma tendencję do zwiększania się z czasem”. Prawo to wskazuje, w którym kierunku proces termodynamiczny będzie przebiegał spontanicznie. Ponadto prawo to oznacza niemożność transferu energii z jednego typu do drugiego bez strat.
Maszyna perpetuum mobile pierwszego i drugiego rodzaju
Perpetuum mobile lub po łacinie perpetuum mobile są dwojakiego rodzaju:
- Maszyna perpetuum mobile pierwszego rodzaju to maszyna, która stale pracuje bez dopływu energii z zewnątrz i jednocześnie wykonuje pewną pracę. Oznacza to, że perpetum mobile pierwszego rodzaju jest sprzeczny z pierwszą zasadą termodynamiki, dlatego, nawiasem mówiąc, nazwano go silnikiem pierwszego rodzaju.
- Maszyna perpetuum mobile drugiego rodzaju to każda maszyna, która pracuje w cyklach okresowych, przetwarzając jeden rodzaj energii na inny, na przykład mechaniczną na elektryczną i odwrotnie, bez żadnych strat w procesie tej transformacji. Oznacza to, że maszyna perpetuum mobile (perpetuum mobile) drugiego rodzaju jest sprzeczna z drugą zasadą termodynamiki.
Niemożliwość istnienia
Maszyna perpetuum mobile pierwszego rodzaju jest sprzeczna z podstawowym prawem fizyki dotyczącym zachowania energii w układzie izolowanym, dlatego nie może istnieć. W przypadku perpetuum mobile drugiego rodzaju jest to również niemożliwe, ponieważ w każdym pracującym silniku energia jest rozpraszana na różne sposoby, głównie w postaci ciepła.
Biorąc pod uwagę, że prawa termodynamiki zostały zweryfikowane przez kilka stuleci eksperymentów i eksperymentów i nigdy nie zawiodły, możemy śmiało powiedzieć, że wszelkie projekty maszyn perpetuum mobile są mistyfikacją. Takie projekty często powstają w różnych kręgach religijnych, w których istnieją wierzenia o nieskończonych źródłach energii i tak dalej.
Ponadto różne mentalne„paradoksy”, które, jak się wydaje, świadczą o skuteczności niektórych perpetuum mobile. We wszystkich tych przypadkach mówimy o błędach w zrozumieniu praw fizyki, więc takie mentalne "paradoksy" są pouczające.
Historyczne poszukiwania maszyn perpetum mobile i ich znaczenia dla rozwoju ludzkości
Prawa termodynamiki zostały ostatecznie ustalone w drugiej połowie XIX wieku. Według nich żadna działająca maszyna nie może przenosić energii z jednego stanu do drugiego ze sprawnością 100%, nie mówiąc już o ciągłym dostarczaniu energii do innych systemów bez dostarczania jej do samej maszyny.
Pomimo tego wiele osób na przestrzeni dziejów i do dnia dzisiejszego szukało i poszukuje różnych konstrukcji pracujących maszyn perpetum mobile, które można porównać z rodzajem „eliksiru młodości” w dziedzina mechaniki.
Wszystkie konstrukcje takich maszyn opierają się na wykorzystaniu różnych ciężarów, kątów, fizycznych lub mechanicznych właściwości określonych substancji, które mogą się poruszać w sposób ciągły, a nawet wytwarzać nadmierną ilość użytecznej energii. Mówiąc o współczesności i jej ogromnych potrzebach energetycznych, można zrozumieć wagę perpetum mobile, która stałaby się prawdziwą rewolucją w rozwoju ludzkości.
Wracając do historii, w średniowiecznej Europie zaczęły pojawiać się pierwsze znane projekty maszyn perpetuum mobile. Uważa się, że odpowiedni wynalazek w Bawarii w VIII wieku stał się pierwszym modelem perpetuum mobile.wiek naszej ery.
Słynne projekty maszyn perpetum mobile w średniowieczu
Niestety nic nie wiadomo o istnieniu projektów perpetum mobile w społeczeństwach przed średniowieczem. Nie zachowały się żadne informacje, że starożytni Grecy czy Rzymianie budowali takie maszyny.
Najstarszym wynalazkiem maszyny perpetuum mobile znanym ludzkości jest magiczne koło. Chociaż nie zachowały się żadne zdjęcia tego wynalazku, historyczne źródła pisane podają, że pochodzi on z czasów istnienia Cesarstwa Merowingów na terenie współczesnej Bawarii w VIII wieku. Jednak niektórzy historycy twierdzą, że ta maszyna tak naprawdę nie istniała i że wszystkie informacje na jej temat to legenda.
Bhaskara był słynnym matematykiem indyjskim, uznawanym za najbardziej wpływowego naukowca średniowiecza na swoim kontynencie. Jego praca nad równaniami różniczkowymi poprzedza podobne prace Newtona i Leibniza o 5 wieków. Około 1150 roku Bhaskara wynalazł koło, które miało się obracać w nieskończoność. Niestety, wynalazek ten nigdy nie został skonstruowany, ale jest to pierwszy niewątpliwy dowód na próby stworzenia perpetum mobile.
Pierwszym wynalazkiem perpetuum mobile w Europie jest samochód słynnego francuskiego masona i architekta XIII-wiecznego Villarda de Honnecourta. Nie wiadomo na pewno, czy jego wynalazek został skonstruowany, ale w pamiętnikach Villarda de Honnecourta znajdują obraz jego perpetuum mobile.
Legendarny inżynier i wynalazca z Florencji, Leonardo da Vinci stworzył także kilka maszyn - perpetuum mobile i pod tym względem wyprzedził swoje czasy o kilka stuleci. Te maszyny oczywiście okazały się niesprawne, a naukowiec doszedł do wniosku, że maszyny perpetuum mobile nie mogą istnieć w fizyce.
Maszyny perpetuum mobile New Age
Wraz z nadejściem współczesności wynalazek perpetuum mobile stał się popularną rozrywką i wielu wynalazców poświęciło swój czas na stworzenie takiej maszyny. Ten boom jest spowodowany przede wszystkim sukcesem w rozwoju mechaniki.
Tak więc XVI-wieczny włoski wynalazca Mark Zimara zaprojektował wiecznie działający młyn, a Holender Cornelius Drebbel zadedykował jeden z tych wynalazków królowi Anglii. W 1712 r. inżynier Johann Bessler przeanalizował ponad 300 takich wynalazków i postanowił stworzyć własną perpetum mobile.
W rezultacie w 1775 r. członkowie Królewskiej Akademii Nauk w Paryżu wydali dekret, że nie zaakceptują żadnych wynalazków związanych z tematem perpetuum mobile.
Eksperymenty myślowe
W fizyce teoretycznej eksperymenty myślowe są często używane do testowania podstawowych praw fizycznych. Odnośnie tematu perpetuum mobile można wymienić następujące projekty:
Demon Maxwella. Mówimy o naruszeniu drugiej zasady termodynamiki, kiedy hipotetyczny demon oddziela mieszaninę gazów. Ten eksperyment myślowy pozwalazrozumieć istotę entropii systemu
Maszyna perpetum mobile Richarda Feynmana, która działa na zasadzie fluktuacji temperatury i dlatego może działać w nieskończoność. W rzeczywistości będzie działać tak długo, jak środowisko ma wyższą temperaturę niż sam silnik
Czy nadzieja na stworzenie perpetuum mobile w końcu umarła?
Nie możemy powiedzieć z całą pewnością, że mechanizm, który może działać w nieskończoność, nigdy nie zostanie wynaleziony, ponieważ ludzkość wciąż niewiele wie o Wszechświecie, w którym żyje. Być może zostanie odkryty gatunek egzotycznej materii, np. czarna materia w kosmosie, o której prawie nic nie wiadomo. Zachowanie się tej materii może zmusić nas do ponownego rozważenia praw termodynamiki. Prawa te są tak fundamentalne, że każda zmiana ich zakresu będzie podobna do wpływu teorii Alberta Einsteina na prawa mechaniki klasycznej Izaaka Newtona i ogólnie na rozwój fizyki. Możliwe jest również, że w obiektach, których zachowaniem rządzi mechanika kwantowa, istnieje ciągły ruch.
