Evighedsmaskine

Perpetual motion maskine ( lat.  perpetuum mobile , bogstaveligt talt - evigt i bevægelse ) - en imaginær uendeligt langtidsvirkende enhed, der giver dig mulighed for at få mere nyttigt arbejde end den mængde energi, der tildeles den udefra (perpetual motion maskine af den første slags) eller giver dig mulighed for at modtage varme fra et reservoir og fuldstændigt omdanne det til arbejde (perpetual motion-maskine af den anden slags) [2] [3] . Det er umuligt at skabe en evighedsmaskine, da dens funktion ville være i modstrid med henholdsvis termodynamikkens første eller anden lov [4] [5] [6] [7] .

Det er dog muligt at skabe mekanismer, der kan fungere, dog ikke i det uendelige, men i det uendelige (indtil deres komponenter slides) uden menneskelig indgriben. I modsætning til en evighedsmaskine overtræder de ikke termodynamikkens love, da de trækker energi fra omgivelserne (det kan for eksempel være Solens energi eller radioaktivt henfald) .

Moderne klassifikation af evighedsmaskiner

• En evighedsmaskine af den første slags  er en uendeligt langtidsvirkende enhed, der er i stand til at udføre arbejde i det uendelige uden at forbruge brændstof eller andre energiressourcer . Ifølge loven om bevarelse af energi er alle forsøg på at skabe en sådan motor dømt til at mislykkes. Umuligheden af ​​at realisere en evighedsmaskine af den første slags postuleres i termodynamikken som termodynamikkens første lov .
• En evighedsmaskine af den anden slags  er en uendeligt langtidsvirkende maskine, som, når den sættes i gang, ville omdanne al den varme, der udvindes fra de omgivende kroppe, til arbejde. Umuligheden af ​​at implementere en evighedsmaskine af den anden art postuleres i termodynamikken som en af ​​de ækvivalente formuleringer af termodynamikkens anden lov [8] .

Både termodynamikkens første og anden lov blev introduceret som postulater efter gentagne eksperimentel bekræftelse af umuligheden af ​​at skabe evige bevægelsesmaskiner. Fra denne begyndelse er mange fysiske teorier vokset frem, bekræftet af mange eksperimenter og observationer, og videnskabsmænd er ikke i tvivl om, at disse postulater er sande, og at skabelsen af ​​en evighedsmaskine er umulig. Især termodynamikkens anden lov kan formuleres som et af følgende (ækvivalente) postulater:

1. Kelvins postulat  - det er umuligt at skabe en periodisk fungerende maskine, der kun udfører mekanisk arbejde ved at afkøle det termiske reservoir.
2. Postulat af Clausius  - spontan overførsel af varme fra koldere kroppe til varmere er umuligt.

Maxwells dæmon og Brownske skralde , hvis sådanne enheder var gennemførlige, ville tillade realiseringen af ​​en evighedsmaskine af den anden slags. Det er imidlertid blevet bevist, at driften af ​​sådanne systemer som lukkede (uden energiudveksling med miljøet) er umulig.[ angiv ] .

Historie

Det første dokumenterede forsøg på at bygge en evighedsmaskine går tilbage til det 8. århundrede: en magnetisk struktur blev bygget i Bayern i form af et pariserhjul . I 1150 foreslog den indiske filosof Bhaskara sin evighedsmaskine [9] . I sit digt beskriver han en slags hjul med lange, smalle kar, halvt fyldt med kviksølv, fæstnet skråt langs kanten. Funktionsprincippet for denne første mekaniske perpetuum mobile var baseret på forskellen i tyngdemomenterne skabt af væsken, der bevægede sig i beholdere placeret på hjulets omkreds. Bhaskara retfærdiggør drejningen af ​​hjulet ganske enkelt: "Hjulet således fyldt med væske, der er monteret på en akse, der ligger på to faste understøtninger, roterer kontinuerligt af sig selv" [10] . Det bayerske skema og Bhaskara-skemaet ligner noget, men deres opfindelser, når de studeres, viser energitab i hver cyklus [9] . Separate noter om evig bevægelse findes i arabiske manuskripter fra det 16. århundrede, opbevaret i Leiden , Gotha og Oxford [11] .

Renæssancen ansporede opfindernes indsats. I 1635 blev det første patent på en evighedsmaskine udstedt [9] . Blandt tegningerne af Leonardo da Vinci blev der fundet en gravering med en tegning af en evighedsmaskine, men generelt var han skeptisk over for ideen om en evighedsmaskine [10] . Han var engageret i at afsløre de skabte strukturer og sammenligne deres skabelse med søgen efter de vises sten [9] . I det 16.-17. århundrede var ideen om en evighedsmaskine særligt udbredt. På dette tidspunkt voksede antallet af projekter af evighedsmaskiner, der blev indsendt til overvejelse til de europæiske landes patentkontorer , hurtigt .

I 1712 foreslog Johann Bessler , efter at have studeret omkring 300 skemaer, sin egen model. Ifølge legenden afslørede hans tjenestepige hans bil som en smart bedrageri [9] .

Ud over dedikerede opfindere har der i historien været tilfælde af afsløring af charlataner, der forsøgte at videregive deres design med skjulte energikilder som evighedsmaskiner. På trods af at ingen har formået at opfinde en evighedsmaskine, har eksperimenter hjulpet fysikere med at studere karakteren af ​​varmemotorer [9] .

I 1775 var der blevet foreslået så mange planer med evighedsmaskiner, at Royal Academy of Sciences i Paris besluttede ikke at acceptere flere [9] på grund af den åbenlyse umulighed af deres oprettelse [12] [13] . US Patent Office har ikke udstedt patenter for perpetuum mobile i over hundrede år [14] . Den internationale patentklassificering bevarer dog sektioner for hydrodynamiske ( afsnit F03B 17/04 ) og elektrodynamiske ( afsnit H02K 53/00 ) evighedsmaskiner.

Opfindere

• Michael Brady
• Zamboni, Giuseppe

Perpetual motion designs fra historien

På fig. 1 viser et af de ældste designs af en evighedsmaskine. Det repræsenterer et tandhjul , i hvis fordybninger der er fastgjort hængslede vægte. Tændernes geometri er sådan, at vægtene på venstre side af hjulet altid er tættere på akslen end på højre side. Som opfattet af forfatteren, skulle dette, i overensstemmelse med loven om håndtaget , have bragt hjulet i konstant rotation. Under rotation vil belastningerne læne sig tilbage til højre og bevare drivkraften.

Men hvis et sådant hjul er lavet, vil det forblive ubevægeligt. Grunden til dette faktum er, at selvom vægtene til højre har en længere arm, er der flere af dem til venstre. Som et resultat er kræftmomenterne til højre og venstre ens.

På fig. 2 viser en anden motors indretning. Forfatteren besluttede at bruge Archimedes' lov til at generere energi . Loven er, at legemer, hvis densitet er mindre end densiteten af ​​vand, har en tendens til at flyde op til overfladen. Derfor placerede forfatteren hule tanke på kæden og placerede den højre halvdel under vand. Han troede, at vandet ville skubbe dem op til overfladen, og kæden med hjul dermed ville rotere uendeligt.

Følgende tages ikke i betragtning her: opdriftskraften er forskellen mellem vandtrykket, der virker på den nedre og øvre del af en genstand nedsænket i vand. I det design, der er vist på figuren, vil denne forskel have en tendens til at skubbe de tanke ud, der er under vand i højre side af billedet. Men på den laveste tank, som tilstopper hullet, vil kun trykkraften på dens højre overflade virke. Og det vil balancere eller overstige den kraft, der virker på resten af ​​tankene.

Pseudo motor

En pseudo-perpetual motion-maskine (gratuitous motion machine, imaginary perpetual motion machine [15] , pseudo -perpetual motion machine [16] ) er en mekanisme, der kan fungere i det uendelige (indtil dens komponenter slides) uden menneskelig indgriben, men i modsætning til en evighedsmaskine, overtræder ikke termodynamikkens love . Det trækker energi fra miljøet (det kan f.eks. være Solens energi eller radioaktivt henfald).

Sorter

Kendte pseudo-perpetual motion maskiner, der bruger: energien fra periodiske daglige udsving i atmosfærisk tryk [17] [18] ; termisk ekspansionsenergi på grund af daglige temperatursvingninger [19] [18] ; henfaldsenergi af radium [20] ; solenergi ( magnetisk termisk motor ) [21] [22] .

I 1760'erne opfandt John Cox et ur, der blev drevet af ændringer i atmosfærisk tryk . Sådanne ure eksisterer stadig i dag og kan køre for evigt [9] .

Økonomisk effektivitet

Ya. I. Perelman [19] og N. V. Gulia [18] skriver, at gratis motorer er økonomisk urentable til industriel brug på grund af de lave omkostninger ved den producerede energi sammenlignet med kapitalinvesteringer i deres skabelse og vedligeholdelse.

For eksempel, for at spole et ur til en arbejdsdag, er der brug for energi J. Hvis denne mekanisme virker i årevis, vil den i løbet af dens levetid generere energier J. Med omkostningerne ved mekanismen i dollars, omkostningerne ved at producere en kilowatt-times energi med dens hjælp vil være tusinde dollars [18] .

V. M. Brodyansky anser denne konklusion for at være forkert, da prisen på enheden ikke er proportional med dens størrelse [16] .

Et eksempel på en pseudo-perpetual motion-maskine af 2. slags

Analyse af et specifikt design af en evighedsmaskine af 2. slags kan være en ikke-triviel opgave, især hvis vi taler om en kompleks struktur eller en, hvis driftsprincip ved første øjekast ikke er klart, eller energien flyder og deres kilde er ikke indlysende. Lad os for eksempel reparere den ene ende af en bimetallisk plade, der arbejder med at bøje , og hænge en last fra den anden ende og placere den resulterende struktur i det fri . På grund af temperaturudsving vil pladen bøje / rette sig, og belastningen vil stige og falde, det vil sige, at enheden vil arbejde. Ved at erstatte belastningen med en skraldemekanisme får vi et mekanisk drev, der er i stand til at udføre nyttigt arbejde ved at udvinde energi fra det eneste termiske reservoir - miljøet . Men da miljøet skiftevis fungerer som enten varmelegeme eller køler, er der ingen modsætning til termodynamikkens anden lov . Det betragtede design er således ikke en evigheds-, men en pseudo -perpetual motion-maskine af 2. slags [23] .

Evig bevægelse

Der er mange fysiske processer, hvor bevægelse på grund af kvanteeffekter kan forekomme næsten evigt uden at forbruge energi, men også uden at frigive den. Eksempler er sløjfestrømme i superledere og hvirvler i en superfluid væske.

se også

• bil på vandet
• Termodynamikkens love
• Statistisk mekanik

Noter

1. ↑ Perelman Ya. I. På jagt efter en evighedsmaskine (In search of a perpetual motion machine). - "Natur og mennesker", 1915, nr. 32, s. 508-510. På side 509.
2. ↑ Perpetuum mobile  // Store russiske encyklopædi  : [i 35 bind]  / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
3. ↑ Perpetuum mobile // Veshin - Gazli. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1971. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 bind]  / chefredaktør A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, bind 5).
4. ↑ Derry, Gregory N. Hvad videnskab er, og hvordan det  virker . - Princeton University Press , 2002. - S. 167. - ISBN 978-1400823116 .
5. ↑ Roy, Bimalendu Narayan. Grundlæggende om klassisk og statistisk  termodynamik . - John Wiley & Sons , 2002. - S. 58. - ISBN 978-0470843130 .
6. ↑ Definition af evig  bevægelse . Oxforddictionaries.com (22. november 2012). Hentet 27. november 2012. Arkiveret fra originalen 16. juni 2020.
7. ↑ Sébastien Point, Free energy: when the web is freewheeling, Skeptikal Inquirer, januar februar 2018
8. ↑ Yu. Rumer , M. Ryvkin. §9. cirkulære processer. Carnot-cyklus // Termodynamik, statistisk fysik og kinetik. - Ripol Classic , 1977. - ISBN 9785458513012 .
9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Kaku, Michio . Perpetuum mobile // Det umuliges fysik. - M . : Alpina faglitteratur, 2016. - S. 349-367. — 456 s. - ISBN 978-5-91671-496-8 .
10. ↑ 1 2 Stefanova A. Forfængelighed af forfængeligheder, eller en kort kronik om forskning i evig bevægelse Arkivkopi dateret 30. maj 2019 på Wayback Machine // World of Measurements. 2013. nr. 6. S. 62-64.
11. ↑ Perpetual motion maskine. De tidligste oplysninger om evighedsmaskiner (utilgængeligt link) . Hentet 12. februar 2007. Arkiveret fra originalen 15. august 2015. (ubestemt) 
12. ↑ Académie des sciences (Frankrig) Auteur du texte. Histoire de l'Académie royale des sciences ... avec les mémoires de mathématique & de physique ... tirez des registres de cette Académie  (fr.) . Gallica (1775). Hentet 31. maj 2021. Arkiveret fra originalen 3. juni 2021.
13. ↑ I en række autoritative kilder (for eksempel: Bogolyubov A.N. Mechanics in the history of mankind. - M . : Nauka, 1978. - S. 78. - 152 s. - (Historie om videnskab og teknologi). , Gelfer Ya. M. Loves bevaring - M . : Nauka, 1967. - S. 48. - 264 s. ) 1755 er fejlagtigt angivet.
14. ↑ "Perpetuum Mobile " Arkiveret 26. april 2018 på Wayback Machine PrimeInfo
15. ↑ Perpetuum mobile  // Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
16. ↑ 1 2 Brodyansky V.M. Perpetuum mobile: før og nu. - M. , 2001. - S. 225.
17. ↑ Perelman, 1972 , s. 104-105.
18. ↑ 1 2 3 4 Gulia N. V. Fantastisk fysik. - M., ENAS-BOG, 2014. - ISBN 978-5-91921-236-2 . - Med. 270-274
19. ↑ 1 2 Perelman, 1972 , s. 114-116.
20. ↑ Ya. I. Perelman Underholdende fysik. Bog 2. Arkiveret 3. april 2019 på Wayback Machine
21. ↑ Presnyakov A. G. Forfattercertifikat fra USSR dateret 28. februar 1978 Magnetisk-termisk motor Arkivkopi dateret 27. juli 2019 på Wayback Machine
22. ↑ Aliev Sh. M., Kamilov I. K., Aliev M. Sh. Konverter af solenergi til mekanisk energi baseret på en magnetisk-termisk motor Arkivkopi af 27. juli 2019 på Wayback Machine // DAN RF 2009 No. 3
23. ↑ Alexandrov N. E. et al., del 2, 2012 , s. 108.

Litteratur

• Alexandrov N. E., Bogdanov A. I., Kostin K. I. et al. Grundlæggende om teorien om termiske processer og maskiner. Del II / Udg. N. I. Prokopenko. - 4. udg. (elektronisk). - M . : "Binom. Videnlaboratoriet”, 2012. — 572 s. - ISBN 978-5-9963-0834-7 .
• Brodyansky V. M. Perpetuum mobil - før og nu. Fra utopi til videnskab, fra videnskab til utopi . - M . : " Energoatomizdat ", 1989. - 256 s. - (Popularvidenskabelige elevens bibliotek). — ISBN 5-283-00058-3 . (Russisk)
• Voznesensky NN Om maskiner med evig bevægelse . M., 1926.
• Ihak-Rubiner F. Perpetuum mobil . M., 1922.
• Kirpichev V. L. Samtaler om mekanik . Moskva: GITL, 1951.
• Lermantov V.V. Perpetual motion // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
• Mach E. Princippet om arbejdets bevarelse: historien og roden til det . SPb., 1909.
• Michal S. Perpetuum mobil i går og i dag / Pr. fra tjekkisk. I. E. Zino; Forord A. T. Grigoryan. - M . : " Mir ", 1984. - 256 s. - (" I videnskabens og teknologiens verden "). — 100.000 eksemplarer.
• Ord-Khum A. Evig bevægelse. Historien om en besættelse . Moskva: Viden , 1980.
• Perelman Ya. I. Underholdende fysik . Bestil. 1 og 2. M.: Nauka , 1979.
• Petrunin Yu. Yu. Hvorfor eksisterede ideen om en evighedsmaskine ikke i antikken?  (utilgængeligt link fra 16.05.2018 [1631 dage]) // Petrunin Yu. Yu. Konstantinopels spøgelse: uløselige problemer i russisk og europæisk kultur. — M.: KDU, 2006, s. 75-82.
• Savelyev I. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=4CC634251BB58289A265517CE2993809 Almen fysikkursus i 3 bind. Bind 1. Mekanik. Molekylær fysik]. - 12. udg., stereotyp. - St. Petersborg - M. - Krasnodar: Lan, 2016. - 432 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). - ISBN 978-5-8114-0630-2 . Arkiveret22. september 2017 påWayback Machine  (downlink siden 16/05/2018 [1631 dage])
• Perpetuum mobile // Store sovjetiske encyklopædi  : [i 30 bind]  / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M .  : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978.
• Ja. I. Perelman . Underholdende fysik. Bog 1. - M . : " Videnskab ", 1972. - 215 s.

Links

• Eksempler på hypotetiske evighedsmaskiner
• Perpetual motion maskine. Patenter og adresser
• Teknik for unge 21.05.2009 Viktor Petrov Perpetual motion maskiner før og nu

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk norsk Brockhaus og Efron Britannica (online) Universalis Granatæble
I bibliografiske kataloger	GND : 4173850-0 J9U : 987007536488605171 LCCN : sh85100035 NDL : 00576620