Site Loader

Содержание

Вечный двигатель второго рода первого рода

Если бы не существовало ограничений, накладываемых вторым законом термодинамики, то это означало бы, что можно построить тепловой двигатель при наличии одного лишь источника тепла. Такой двигатель мог бы действовать за счет охлаждения, например, воды в океане. Этот процесс мог бы продолжаться до тех пор, пока вся внутренняя энергия океана не была бы превращена в работу. Тепловую машину, которая действовала бы таким образом, В. Ф. Оствальд удачно назвал вечным двигателем второго рода (в отличие от вечного двигателя первого рода, работающего вопреки закону сохранения энергии). В соответствии со сказанным формулировка второго закона термодинамики, данная Планком, может быть видоизменена следующим образом осуществление вечного двигателя второго рода невозможно. Следует заметить, что существование вечного двигателя второго рода не противоречит первому закону термодинамики в самом деле, в этом двигателе работа производилась бы не из ничего, а за счет внутренней энергии, заключенной в тепловом источнике.
[c.54]
Возможность создания такой машины, называемой вечным двигателем второго рода , не противоречит первому закону термодинамики. Однако все известные на сегодня результаты опытов свидетельствуют о том, что создание вечного двигателя второго рода является столь же неразрешимой задачей, как и изготовление вечного двигателя первого рода . Этот опытный факт принят в термодинамике в качестве второго основного постулата — второго закона термодинамики.  [c.105]

Мерой необратимости процесса в замкнутой системе (см. 17) является изменение новой функции состояния — энтропии, существование которой у равновесной системы устанавливает первое положение второго начала о невозможности вечного двигателя второго рода. Однозначность этой функции состояния приводит к тому, что всякий необратимый процесс является неравновесным (см. 17). Верно и обратное заключение всякий неравновесный процесс необратим, если в дополнение ко второму началу осуществляется достижимость любого состояния неравновесно, когда оно достижимо из данного равновесно [вся современная практика подтверждает выполнение этого условия однако противоположное условие (см.

30) выполняется не всегда]. Деление процессов на обратимые и необратимые относится лишь к процессам, испытываемым изолированной системой в целом разделение же процессов на равновесные и неравновесные с этим не связано.  
[c.54]

В самом деле, неоднозначность энтропии означает, что две разные адиабаты 5i и 2 могут пересекаться и, следовательно, возможен круговой процесс, изображенный отрезком изотермы I—2 и отрезками пересекающихся адиабат 2—3 и 3—1 (рис. 7). Если на участке изотермического процесса 1—2 такого цикла у термостата берется теплота Q Q>0), то, по первому началу, за счет этой теплоты за цикл производится положительная работа W=Q = bQ и мы имеем, таким образом, вечный двигатель второго рода.  

[c.57]

Если бы предположение о невозможности вечного двигателя второго рода допускало обращение, т. е. если бы работу в теплоту также нельзя было превратить полностью без компенсации, то разность (3.52) не могла бы быть и отрицательной. При выполнении первого условия (3.1) это означало бы, что приведенный на рис. 9 замкнутый процесс невозможен. В настоящее время можно привести пример такого случая (см. 31).  [c.74]

С первого взгляда может показаться, что наличие тепловых флуктуаций дает принципиальную возможность построения вечного двигателя второго рода. Но это не так. Рассмотрим, например, флуктуацию плотности в газе. Может показаться возможным поймать возникающие разности давлений с помощью специальных клапанов и аппаратов, имеющих дело с отдельными молекулами [такие устройства (существа) В. Томсон называл демонами Максвелла ], и использовать их для совершения работы или разделения смеси газов. Однако это не только практически, но и теоретически невозможно. Все наши аппараты, клапаны и т. д. сами состоят из молекул и сами обладают некоторыми колебаниями около положения равновесия, притом совершенно независимыми от колебаний плотности газа. Желаемый результат можно было бы получить в некоторый определенный момент времени, но в следующий же момент он компенсировался бы снова колебаниями аппарата и газа.

[c.82]


Так как температура теплоотдатчика больше, чем теплоприемника, то Т >Т2, T2/Tf >l и, следовательно, Г)отрицательной абсолютной температуре, для того чтобы теплоту отнять от горячего тела и передать холодному, необходимо затратить работу. При этом, согласно первому началу, холодному телу сообщается больше теплоты, чем отнято у горячего на совершенную работу. Когда такой двигатель действует в противоположном направлении, т. е. выполняет роль холодильной машины, то при переносе теплоты от холодного тела к горячему им производится работа. Если потом с помощью теплового контакта обоих тел позволить перейти теплоте от горячего тела к холодному, то получим периодически работающий Двигатель, который, не вызывая никаких изменений в окружающей среде, производит работу за счет теплоты одного (холодного ) тела. Как видим, в области отрицательных абсолютных температур можно осуществить вечный двигатель второго рода Томсона — Планка.  
[c.146]

Таким образом, второй закон исключает возможность построения вечного двигателя второго рода , который бы совершал работу за счет энергии тел, находящихся в тепловом равновесии, подобно тому, как первый закон термодинамики исключает возможность построения вечного двигателя первого рода , который бы совершал работу из ничего , без внешнего источника энергии.

Если цикл, изображенный на рис. 6.1, представить протекающим в обратном направлении 1-4-3-2-1, то для его осуществления необходимо затратить работу, эквивалентную площади цикла. При этом от холодного источника будет передаваться рабочему телу теплота Q , а нагревателю — теплота Qi == Q2 + — ц-  [c.65]

Формулировку первого начала термодинамики можно, как это ясно из предыдущего, обратить, т. е. можно сказать, что работа не можег ни производиться из ничего, ни бесследно уничтожаться. Формулировка второго начала термодинамики в виде утверждения о невозможности осуществления вечного двигателя второго рода не допускает такого обращения, по крайней мере в обычных условиях другими словами, полное обращение процессов превращения работы в теплоту невозможно. Чтобы пояснить это, рассмотрим процесс, при котором вся производимая внешними телами работа переходит в тепло, отдаваемое затем некоторому телу. Устройство, в котором совершался бы подобный про-  

[c.58]

Первый из них включает правильные, идейно чистые вечные двигатели второго рода, основанные на энергетической инверсии , о которой уже говорилось. Естественно, что ни один из них не работает несмотря на все усилия их авторов. Эти настоящие ррт-2 большей частью основаны на простых термомеханических принципах. В зависимости от области, к которой тяготеет изобретатель, проекты таких ррт-2 опираются либо на теплотехнику, либо на холодильную технику. Однако многие изобретатели, разочаровавшись в возможностях и той, и другой, ищут новые пути . Отсюда — появление  

[c.177]

Трудно сейчас установить, когда именно был предложен первый проект вечного двигателя второго рода. Во всяком случае, достоверно известно, что это произошло более 100 лет назад.  [c.178]

Наконец, назвав принципиально неосуществимую тепловую машину, которая в противоречии с постулатом Томсона могла бы совершать механическую работу только за счет охлаждения одного лишь источника тепла, вечным двигателем второго рода (в отличие от вечного двигателя первого рода, который мог бы совершать работу вообще без затраты энергии, т.

е. в противоречии с первым законом термодинамики), В. Ф. Оствальд дал наиболее лаконичную формулировку постулата Томсона Осуществление (вечного двигателя второго рода невозможно.  [c.55]

Первая теорема об обратимой работе, относящаяся к нециклическим процессам перехода между заданными устойчивыми состояниями, служит отправной точкой для обсуждения весьма важной проблемы из области классической термодинамики, известной под названием термодинамической доступности энергии (гл. 13— 15). Однако в настоящей главе эта теорема была использована лишь для доказательства второй теоремы об обратимой работе, в которой рассматривается частный случай аналогичного, но только циклического процесса. При этом было показано, что если такой процесс является полностью обратимым, то как суммарное количество полной работы, совершаемой в замкнутом цикле, так и суммарное количество тепла, обмениваемое с резервуаром, равны нулю. Важность этой теоремы станет более очевидной при рассмотрении абсолютного нуля термодинамической температуры (гл.

11) и при введении энтропии (гл. 12). В этой же главе мы воспользовались второй теоремой лишь в качестве основы для обсуждения интересного вопроса о том, насколько близко можно подойти к реализации гипотетических устройств, получивших в гл. 8 название нециклического и циклического вечных двигателей второго рода. Третья теорема об обратимой работе рассматривается в приложении Б в конце главы.  
[c.141]


Вант-Гоффа уравнение 413 ящик 414 Вечный двигатель второго рода (ВД-2) 207—212 первого рода 108 Взаимодействие 26, 27 осуществляющее только работу 50 тепловое 51, 73, 77 Влажность относительная 273 удельная 274  [c.477]

Второй закон термодинамики можно еш е сформулировать так нельзя построить так называемый вечный двигатель второго рода, т. е. машину, которая, работая в согласии с первым законом термодинамики по некоторому циклу, периодически совершала бы работу только за счет охлаждения некоторого одного и того же источника тепла с фиксированной температурой (отбор тепла из резервуара с постоянной температурой).[c.228]

Формально двигатель (рис. 8.44) не соответствует определению вечного двигателя. Вечный двигатель первого рода в идеале должен работать вечно (не останавливаясь), если исключить возможные его поломки. Вечный двигатель второго рода даже в идеале не может работать вечно. Его название обусловлено другим обстоятельством. Если в качестве нагревателя использовать воду, сосредоточенную на Земле, то двигатель (рис. 8.44) мог бы работать миллионы лет. При этом температура воды на Земле понизилась бы всего на несколько градусов. За 1700 лет работы такого двигателя температура воды на планете понизилась бы всего на  [c.103]

На первый взгляд кажется, что это все тот же вечный двигатель второго рода. Ведь он содержит только один источник теплоты — окружающую среду. На самом деле окружающая среда здесь периодически выступает в качестве то нагревателя (при повышении температуры), то охладителя (при понижении температуры). При этом для понижения температуры окружающей среды не используется механическая энергия, получаемая в результате изгиба биметаллической пластинки. Повышение и понижение температуры окружающей среды вызвано естественными процессами, протекающими в ней. Это эквивалентно приведению биметаллической пластинки в контакт то с нагревателем, то с охладителем.  [c.108]

Г. Первый закон термодинамики (П.4.5.2°) не позволяет определить, в каком направлении может происходить термодинамический процесс. Например, основываясь на законе сохранения и превращения энергии, нельзя предвидеть, в каком направлении будет происходить теплообмен между двумя телами, нагретыми до различных температур с точки зрения первого закона термодинамики одинаково возможен как переход энергии в форме теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, так и обратный переход. Первый закон термодинамики допускает создание вечного двигателя второго рода. Так называется двигатель, в котором рабочее тело, совершая круговой процесс, получало бы энергию в форме теплоты от одного внешнего тела и целиком передавало бы ее в форме работы другому внешнему телу. Примером такого двигателя могло бы служить периодически действующее устройство, выкачивающее внутреннюю энергию океанов и передающее ее в форме работы другим телам.  [c.149]

Как известно, предложение о невозможности вечного двигателя первого рода допускает обращение. Эта особенность предложения о вечном двигателе первого рода не включается в формулировку первого начала, так как не играет роли для установления существования внутренней энергии системы как однозначной функции ее состояния, что составляет содержание первого начала. Аналогично, для установления существования энтропии утверждение о невозможности обращения предложения о вечном двигателей второго рода также не нужно. Однако при установлении второго положения второго начала (положения о росте энтропии) приходится пользоваться утверждением о невозможности обращения предложения о вечном двигателе второго рода. Кроме того, это утверждение, как теперь известно, не всегда справедливо. Все это приводит к необходимости включения данного утверждения в исходную формулировку второго начала (для обычных систем).[c.51]

В заключение приведем слова проф. А. К. Тимирязева , устанавливающие качественное различие между первым и вторым началами термодинамики Различие это, пожалуй, можно сформулировать так закон сохранения энергии подсказывает нам то, что всегда бывает мы знаем, что вечный двигатель (первого рода.—Л./1.) невозможен это — результат всего нашего опыта. Второй же закон указывает па то, что бывает в подавляющем большинстве случаев, но не безусловно всегда .  [c.145]

ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПЕРВОГО И ВТОРОГО РОДА  [c.58]

При сопоставлении вечных двигателей первого и второго рода становится более ясным фундаментальное различие обоих начал термодинамики, заключающееся в следующем.  [c.58]

Две первые главы посвящены вечному двигателю первого рода, три последующие главы — вечному двигателю второго рода. В кратком заключении иллюстрируется мысль о том, что энергетического тупика , от которого хотят спасти человечество современные изобретатели вечного двигателя, в действительности не существует и что настоящая энергетика имеет возмол[c. 8]

Глава вторая УТВЕРЖДЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И КОНЕЦ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРВОГО РОДА  [c.66]

При сопоставлении вечных двигателей первого и второго рода становится более ясным фундаментальное различие обоих начал термодинамики, заключающееся в следующем. Формулировку первого начала термодинамики, утверждающего невозможность существования вечного двигателя первого рода, можно, как ясно из предыдущего, обратить, т. е. можно сказать, что работа не может ни производиться из ничего, ни бесследно уничтожаться.  [c.52]


Таким образом, переход теплоты в работу может быть осуществлен только частично, Оставишяся доля теплоты должна быть передана другому источнику с более низкой температурой. Для осуществления несамопроизвольпого процесса получения работы в тепловом двигателе необходимы два источника теплоты, имеющие разные температуры. Иначе это содержание второго закона термодинамики формулируют следующим образом невозможно осуществить вечный двигатель второго рода. В отличие от вечного двигателя первого рода, который предполагает нарушение закона сохранения энергии, вечным двигателем второго рода В. Освальд назвал такой, в котором теплота преобразуется в работу при наличии только одного источника теплоты.  [c.146]

При макрофизическом подходе к явлениям природы мы встречаемся со специфическими свойствами теплоты. Повседневный опыт дает основание утверждать, что невозможно возвращение какой-либо термодинамической системы (или рабочего тела) в первоначальное состояние без каких-либо изменений в окружающей ее среде. Первый закон термодинамики, утверждая взаимопревращаемость теплоты и работы, не ставит каких-либо ограничений в осуществлении этого процесса. Между тем повседневный опыт учит нас, что если превращение работы в теплоту не связано с какими-либо ограничениями, то обратный процесс — превращение теплоты в работу — требует для своего осуществления определенных условий. Первому закону термодинамики не противоречит существование вечного двигателя второго рода, т. е. такой машины, в которой внутренняя энергия, переданная рабочему телу в форме теплоты, полностью превращалась бы в работу. Такой двигатель позволил бы практически неограниченное количество внутренней энергии окружающей нас атмосферы, водных бассейнов и земной коры превратить в работу. Однако создание такого двигателя невозможно не только практически, но и теоретически. Эти особенности теплоты, не противоречащие первому закону термодинамики, должны быть постулированы отдельно. Широкое обобщение особенностей menjwmbi как формы передачи внутренней энергии от одного объекта к другому, обнаруживаемых при макрофизическом подходе к явлениям природы, и составляет содержание второго закона термодинамики.  [c.52]

Вечный двигатель второго рода невозможен. Другими словами, нельзя осуществить теп л о ib ой двигатель, единственным результатом действия которого было бы превращение тепла какого-либо тела в работу без того, чтобы часть тепла передавалась другим телам. Это утверждение находится в полном соответствии со вторым началом термодинамики в его первой формулировке. Действительно, если бы можно былс получать положительную работу за счет охлаждения только одного единственного источника тепла и притом так, чтобы все отданное источником тепло превращалось в работу без передачи некоторой доли этого тепла присутствующим телам с более иизкой, чем у источника, температурой, то, превратив полученную работу в тепло при температуре более высокой, чем температура источника, мы тем самым осуществили бы перенос тепла к телу с более высокой температурой без каких-либо остаточных изменений в состоянии участвующих в процессе тел, что, как мы уже знаем, невозможно.  [c.57]

Основанный на единственной аксиоме подход изложен Хацо-пулосом и Кинаном в довольно объемистом и сложном для восприятия труде [1], однако в нем уделялось мало внимания важному вопросу о термодинамической доступности энергии. Книга не была переведена на русский язык. По этой причине автор надеется, что упрощенное изложение указанного подхода в настоящей книге будет приветствоваться в Советском Союзе не только инженерами и специалистами по химической технологии, но и химиками и физиками. Вместо того чтобы слепо следовать Хацопулосу и Кинану, автор знакомит читателя со своими собственными идеями. В частности, одним из новшеств является введение генеалогического древа термодинамики. Далее, в разд. 8.2, автор вводит понятие о нециклическом вечном двигателе второго рода нециклическом ВД-2) как непосредственном нециклическом эквиваленте общеизвестного циклического ВД-2. Симметрия, которая вносится этим понятием в соответствующие нециклическую и циклическую формулировки так называемых первого и второго законов , очевидна из генеалогического древа термодинамики, приведенного на рис. 8.5. Из этого рисунка также отчетливо видно, что циклические формулировки так называемых первого и второго законов , с которых начинается изложение классической термодинамики во  [c.7]

Из других особенностей курса можно отметить следующее. Авторы сочли необходимым уделить большое внимание второму закону термодинамики, рассмотрению различных его формулировок, поскольку четкость понимая этого закона крайне важна. Еще и до сих пор приходится встречаться с попытками изобрести вечный двигатель второго рода. Проведено разграничение между понятиядги реального процесса, протекающего в теплосиловой установке, и идеального термодинамического цикла. Указана необходимость при термодинамическом анализе замены последнего первым. Дано обоснование для такой замены.  [c.3]

Клаузиусом и Томсоном в основу обоснования второго закона, как мы видим, положен в том или другом толковании принцип невозможности осущсствлсппя вечного двигателя второго рода, подтвержденный повседневны.м опытом, тогда как принцип Каратеодори выражается следующи.м положением В любой близости всякого состояния системы тел существуют с.межные состояния, которые из первого состояния не могут быть достигнуты адиабатическим путем . Как видим, подобное обоснование сущности второго закона для учебников по технической термодинамике является действительно слишком абстрактным и мало наглядным. Говоря о методе Каратеодори, Планк писал . .. я все же хотел бы высказать некоторые сомнения относительно того взгляда, чтс для обоснования второго закона этот принцип может служить полной или даже преимущественной заменой принципа Томсона.  [c.288]

Не подлежит сомнению, что всякий принцип, положенный в основу вывода второго закона, в конце концов заимствован из опыта, и также само собой разумеется, что подобное отношение к опыту следует всегда сохранить и при дальнейшем развитии теории, если физическая наука не должна терять своей связи с процессами природы. Соблюдение этого требования сводится к сравненню с результатами опыта либо высказываний са.мого принципа, либо по возможности многих отдельных следствий, вытекающих из этого принципа. При первом способе непосредственно сказывается превосходство принципа Томсона, ибо в то время как вопрос относительно вечного двигателя второго рода экспериментально рассматривался бессчетное количество раз, никто еще никогда не ставил опытов с целью достижения всех смежных состояний какого-либо онределенного состояния адиабатическим путем .[c.288]

Таким образом, расширяющийся газ превращает в работу тепло, отобранное от окружающего пространства. Если расширение происходит обратимо, то есть бесконечно медиенно, то между газом и водяной ванной нет разности температур. На первый взгляд кажется, что таким образом мы можем осуществить вечный двигатель второго рода — полное превращение термической энергии в работу. Однако возможность проведения такого процесса даже при условии его обратимости очень ограничена.  [c.67]


B изолированной системе запас энергии не изменяется, поэтому совершение работы возможно в течение некоторого времени только при неравновесном п эо-цессе (механическом, термическом, химическом, ядерном) за счет уменьшения внутренней энергии. Нельзя получать работу от тел, находящихся, например, в температурном равновесии, хотя эти тела и обладают определенным запасам внутренней энергии. Отсюда очевит.на невозможность создания вечного двигателя первого рода, который производил бы работу без внешнего источнгжа энергии, и вечного двигателя второго рода, совершающего работу с рабочим телом, находящимся в тепловом равновесии.[c.16]

Поэтому одна из формулировок второго закона термодинамики предупреждает о невозможности построения такого двигателя. В отличие от вечного двигателя первого рода, создающего энергию из ничего, двигатель, действ -ющий при наличии одного источника теп.лоты, называют вечным) двигателем второго рода.  [c.73]


Вечный двигатель первого рода презентация. Презентация «Создания вечного двигателя» по физике – проект, доклад

Современная классификация вечных двигателей Вечный двигатель первого рода 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.работу энергетическихзакону сохранения энергиипервое начало термодинамики Вечный двигатель второго рода 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.второго начала термодинамики

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


История В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью.






Неудача Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие.рычага

Неудача Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.моменты сил

Неудача На рисунке показано устройство ещё одного двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность.закон Архимеда Поэтому автор расположил на цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться.

Неудача Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет уравновешивать или превосходить силу, действующую на остальные баки.

“Общее и философское понятие “perpetuum mobile” содержит в себе не только представление о движении, которое после первого толчка продолжается вечно, но действие прибора или какогонибудь собрания таковых, способного развивать в неограниченном количестве движущую силу, способного выводить последовательно из покоя все тела природы, если бы они в нём находились, нарушать в них принцип инерции, способного, наконец, черпать из самого себя необходимые силы, чтобы привести в движение всю Вселенную, поддерживать и беспрерывно ускорять её движение» . Сади Карно

В XII-XIII веке начались крестовые походы, и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны — даром.

Уже в XV-XVII веке прозорливые естествоиспытатели, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей сформулировали принцип: «Создать вечный двигатель невозможно» . Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его, в конце концов, к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов).

К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.

С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего. Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь с созданием и утверждением как всеобщего и одного из самых фундаментальных законов природы «закона сохранения энергии» .

Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843 -50) и Герман Гельмгольц (1847).

Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) — воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время. Каждая машина, действующая без притока энергии извне, по истечении некоторого промежутка времени полностью израсходует имевшийся в ней запас энергии на преодоление сил сопротивления и должна остановиться, так как продолжение работы означало бы получение энергии из ничего.

Вечный двигатель первого рода — воображаемая, непрерывно действующая машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне. Вечный двигатель 1 -го рода противоречит закону сохранения и превращения энергии и поэтому неосуществим.

Вечный двигатель второго рода воображаемая тепловая машина, которая в результате совершения кругового процесса (цикла) полностью преобразует теплоту, получаемую от какого-либо одного «неисчерпаемого» источника (океана, атмосферы и т. п.), в работу. Действие вечного двигателя 2 -го рода не противоречит закону сохранения и превращения энергии, но нарушает второе начало термодинамики, и поэтому такой двигатель неосуществим. Можно подсчитать, что при охлаждении мирового океана только на один градус можно получить энергию, достаточную для обеспечения всех потребностей человечества при современном уровне её потребления на 14000 лет.

Вечный двигатель «третьего рода» . Научного термина «вечный двигатель третьего рода» не существует (это шутка), но существуют до сих пор изобретатели, которые хотят извлечь энергию из «ничего» . Или почти из ничего. Теперь «ничего» получило название «физический вакуум» , и они хотят извлекать неограниченное количество энергии из «физического вакуума» . Их проекты по простоте и наивности не уступают проектам их предшественников, живших столетия назад

17 самых известных вечных двигателей 1. Колесо с перекатывающимися шарами. 2 Цепочка шаров на треугольной призме. 3. «Птичка Хоттабыча» 4. Цепочка поплавков 5. Архимедов винт и водяное колесо 6. Основанный на Броуновском движение молекул газа.

1. Колесо с перекатывающимися шарами. Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно. Почему двигатель не работает: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (Fi. Li = Fj. Lj).

Цепочка шаров на треугольной призме. Идея изобретателя: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа — два. Остальные восемь шаров уравновешивают друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки. Почему двигатель не работает: Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.

«Птичка Хоттабыча» Идея изобретателя: Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить» . Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода. Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду» , вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.

4. Цепочка поплавков Идея изобретателя: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот. Почему двигатель не работает: Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность.

5. Архимедов винт и водяное колесо Идея изобретателя: Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струей, попадающей на лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает, с помощью ряда зубчатых колес, тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо — винт! Этот проект, изобретенный еще в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, затем повторялся в многочисленных вариациях. Почему двигатель не работает: Большая часть проектов вечных двигателей действительно могла бы работать, если бы не существование силы трения. Если это двигатель — должны быть и движущиеся части, значит, недостаточно двигателю вращать самого себя: нужно вырабатывать еще и избыточную энергию

7. Магнит и желоба 8. «Вечный водопровод» 9. Автоматический подзавод часов 10. Масло, поднимающееся по фитилям 11. Колесо с откидывающимися грузами 12. Установка инженера Потапова 13. Основанный на архимедовом винте 14. Основаннный на законе Архимеда

Магнит и желоба Идея изобретателя: Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадет на верхний желоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение. Проект этого магнитного perpetuum mobile описал в XVII веке английский епископ Джон Вилкенс. Почему двигатель не работает: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала нового цикла.

«Вечный водопровод» Идея изобретателя: Давление воды в большом баке должно постоянно выжимать воду по трубе в верхнюю емкость. Почему двигатель не работает: Автор проекта не понимал, что гидростатический парадокс в том и состоит, что уровень воды в трубе всегда остается таким же, как в баке

Автоматический подзавод часов Идея изобретателя: Основа устройства — ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления — наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов. Почему это не вечный двигатель: Необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя — разве что исключительно малой мощностью.

Масло, поднимающееся по фитилям Идея изобретателя: Жидкость, налитая в нижний сосуд, поднимается фитилями в верхний сосуд, имеющий желоб для стока жидкости. По стоку жидкость падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Далее стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, ни на секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении. Почему двигатель не работает: С верхней, загнутой части фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю — но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.

Колесо с откидывающимися грузами Идея изобретателя: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось. Почему двигатель не работает: Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается — следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

12. Установка инженера Потапова Идея изобретателя: Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД, превышающим 400%. Электродвигатель (ЭД) приводит в движение насос (НС), заставляющий циркулировать воду по контуру (показано стрелками). Контур содержит цилиндрическую колонку (ОК) и батарею отопления (БТ). Окончание трубы 3 можно подключить к колонке (ОК) двумя способами: 1) к центру колонки; 2) по касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической колонки. При подключении по способу 1 количество тепла, отдаваемое воде, равно (с учетом потерь) количеству тепла, излучаемому батареей (БТ) в окружающее пространство. Но как только происходит подключение трубы по способу 2, количество излучаемого батареей (БТ) тепла увеличивается в 4 раза! Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами, показали, что при подводе 1 к. Вт к электродвигателю (ЭД) батарея (БТ) дает столько тепла, сколько должно было бы получаться при затрате 4 к. Вт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ) тепла Почему двигатель не работает: Описанная установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума» . Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из него энергию нельзя. Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли изобретателей «закачивается» в установку из электрической цепи. Далее:

Создания вечного двигателя приводят к плодотворным открытиям Прекрасным примером может служить тот способ, с помощью которого Стевин, замечательный голландский учёный конца XVI и начала XVII века, открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости. Этот математик заслуживает гораздо большей известности, нежели та, какая выпала на его долю, потому что он сделал много важных открытий, которыми мы теперь постоянно пользуемся: изобрёл десятичные дроби, ввёл в алгебру употребление показателей, открыл гидростатический закон, впоследствии вновь открытый Паскалем.

Живет в Самаре интереснейший человек — изобретатель Александр Степанович Фабристов, которому ныне перевалило за 80 лет. Еще в молодости он увлекся идеей вечного двигателя, много сочинил его конструкций, создал много образцов, но все неудачно. И только лет 10 назад создал, наконец, устройство, которое он называет «вечный двигатель», и которое, как он убежден, способно вырабатывать «бесплатную» энергию только за счет сил гравитации.

Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие — упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза для науки шла как со стороны верующих, так неверующих. Известный физик, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что По-существу, идея вечного двигателя была научной.

Плохо ли, хорошо ли, но она готовила благодатную почву грядущим естествоиспытателям для постижения более высоких истин. Как хорошо сказал томский профессор, философ А. К. Сухотин: «. . . неуклонно подогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идейным двигателем вечного сгорания, подбрасывающим свежие поленья в топки, ищущей мысли».

Презентация на темуСоздание вечного Двигателя. Ученика 10 А класса Кудрявцева Дмитрия

Вечный двигатель первого рода — воображаемое 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 вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики. Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики. 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 остается никаких сомнений в том, что данные постулаты верны и создание вечного двигателя невозможно.

Неудачные конструкции вечных двигателей. Здесь представлена одна из древнейших конструкций вечного двигателя. Она представляет зубчатое колесо, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие. Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Дифференциальная причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.

Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила — это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода . . Конструкция вечного двигателя, основанного на законе Архимеда Закон Архимеда.

К сожалению все эти теории о создании вечного двигателя ошибочны,но учёным удалось создать вечный автомобиль.



Давно известно, что идея вечного двигателя неосуществима, однако она очень интересна и познавательна с точки зрения истории развития науки и технологий. Ведь в поисках вечного двигателя ученые смогли лучше понять основные физические принципы. Более того, изобретатели вечного двигателя являются яркими примерами для изучения некоторых аспектов человеческой психологии: изобретательности, настойчивости, оптимизма и фанатизма. Ход урока:


Вечный двигатель (perpetuum mobile, perpetual motion machine) – устройство, основанное на механических, химических, электрических или иных физических процессах. Будучи запущенным, единожды, он сможет работать вечно и остановится только при воздействии на него извне.

Схемы первых вечных двигателей строились на основе простых механических элементов и даже в более поздние времена включали в себя рычаги, которые закреплялись по окружности колеса, вращавшегося вокруг горизонтальной оси. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия.

Вечные двигатели обычно конструируют на основе использования следующих приёмов или их комбинаций Подъём воды с помощью архимедова винта;Подъём воды с помощью архимедова винта; Подъём воды с помощью капилляров;Подъём воды с помощью капилляров; Использование колеса с неуравновешивающимися грузами;Использование колеса с неуравновешивающимися грузами; Природные магниты;Природные магниты; Электромагнетизм;Электромагнетизм; Пар или сжатый воздух. Пар или сжатый воздух.

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. (Первое начало термодинамики) Является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения. «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (Второе начало термодинамики) Ошибки «вечных» двигателей

Вечные двигатели делятся на две большие группы: Вечные двигатели первого рода не извлекают энергию из окружающей среды (например, тепло), при этом физическое и химическое состояние его частей также остается неизменным. Машины такого рода не могут существовать исходя из первого закона термодинамики. Вечные двигатели второго рода извлекают тепло из окружающей среды и превращают его в энергию механического движения. Такие устройства не могут существовать исходя из второго закона термодинамики.

Наиболее ранние сведения о вечных двигателях. Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя задача весьма сложная. К самым ранним сведениям о перпетуум мобиле относится, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары. Так, Бхаскара описывает некое колесо с прикрепленными 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, помещенных 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». Бхаскары

Образцы: Индийский или арабский перпетуум мобиле.Индийский или арабский перпетуум мобиле. Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными сосудами, частично наполненными ртутью.Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными сосудами, частично наполненными ртутью.



Европейские вечные двигатели Первым европейцем, автором идеи «самодвижущейся машины», считается средневековый французский архитектор Вийяр д»Оннекур родом из Пикардии. Его модель вечного двигателя- гидравлическая пила с автоматической подачей древесины. Вийяр исходил из эффекта действия силы тяжести, под влиянием которой откидывались противовесы. Первым европейцем, автором идеи «самодвижущейся машины», считается средневековый французский архитектор Вийяр д»Оннекур родом из Пикардии. Его модель вечного двигателя- гидравлическая пила с автоматической подачей древесины. Вийяр исходил из эффекта действия силы тяжести, под влиянием которой откидывались противовесы.

Водяная пила Вийяра д»Оннекура с автоматической подачей древесины


Идея изобретателя: Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадет на верхний желоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение.

Почему двигатель не работает: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала нового цикла.


Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно. Колесо с перекатывающимися шарами Почему двигатель не работает: Двигатель не будет работать потому, что такие механизмы могут совершать работу лишь за счет первоначального запаса энергии, сообщенного им при пуске; когда же этот запас будет полностью израсходован, вечный двигатель остановится.

Идея изобретателя: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки. Цепочка шаров на треугольной призме Почему двигатель не работает: Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.

Колесо с откидывающимися грузами Идея изобретателя: Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось. Почему двигатель не работает: Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

Одна из них — не требующие завода часы, которые по иронии судьбы сегодня выпускаются именно во Франции. Источником энергии служат колебания температуры воздуха и атмосферного давления в течение дня. Специальная герметическая емкость в зависимости от изменения среды слегка «дышит». Эти движения передаются на ходовую пружину, подзаводя ее. Механизм продуман так тонко, что изменение температуры всего на один градус обеспечивает ход часов в течение двух последующих суток. В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания, тем самым притормозила технический прогресс, надолго задержав появление целого класса удивительных механизмов и технологий. Лишь немногие разработки сумели пробить себе дорогу сквозь этот заслон. Вечный двигатель в часах

Планеты миллиардами лет вращаются вокруг Солнца, являясь примером вечного движения. Это было подмечено еще очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину в уменьшенном масштабе, пытаясь создать идеальную модель вечного двигателя. Несмотря на то, что в 19 веке была доказана принципиальная неосуществимость вечного двигателя, ученые создавали тысячи изобретений, но так и не смогли воплотить мечту в реальность.Планеты миллиардами лет вращаются вокруг Солнца, являясь примером вечного движения. Это было подмечено еще очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину в уменьшенном масштабе, пытаясь создать идеальную модель вечного двигателя. Несмотря на то, что в 19 веке была доказана принципиальная неосуществимость вечного двигателя, ученые создавали тысячи изобретений, но так и не смогли воплотить мечту в реальность.




Как характеризуются вечные двигатели первого рода? а) не извлекают энергию из окружающей среды, состояние двигателя остается неизменным б) извлекают тепло из окружающей среды и превращают его в энергию механического движения в) основаны на выполнении второго закона термодинамики

Первое начало термодинамики формулируется следующим образом: а) невозможно построить вечный двигатель б) на тело, погруженное в газ, действует выталкивающая сила, зависящая от объема тела и плотности газа в) теплота, сообщенная газу идет на изменение его внутренней энергии и на работу, совершаемую газом против внешних сил В чем заключается ошибка в работе вечного двигателя «Колесо с перекатывающимися шарами»? а) механизм совершает работу за счет первоначального запаса энергии, сообщенного им при пуске б) система грузов уравновешивается в) работа двигателя противоречит второму закону термодинамики


Список рекомендуемой литературы: Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., 1922.Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.: Знание, 1980.Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.: Знание, Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984.Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.

Презентация по слайдам

Текст слайда: Вечный двигатель Подготовила: ученица 7 Б класса Погуляева Ирина


Текст слайда: Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).


Текст слайда: Основные виды вечных двигателей:


Текст слайда: Вечный двигатель первого рода — двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.


Текст слайда: Вечный двигатель второго рода воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел


Текст слайда: ИСТОРИЯ В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Индийский поэт, математик и астроном Бхаскара описывает колесо с прикрепленными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью.


Текст слайда: Неудачные конструкции вечных двигателей из истории Если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Потому что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.


Текст слайда: Неудачные конструкции вечных двигателей из истории На самый нижний бак будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность, и она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.


Текст слайда: Патентование В 1775 году Парижская академия наук приняла решения не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. В Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются.

Слайд №10


Текст слайда: Изобретатели вечных двигателей Аристотель, Архимед, Галилей Галилео, Джоуль Джеймс Прескотт, Евклид, Леонардо да Винчи, Ломоносов Михаил Васильевич, Ньютон Исаак, Паскаль Блез, Пифагор Самосский.

Слайд №11


Текст слайда: СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

4.10 Второе начало термодинамики в формулировках Кельвина и Клаузиуса

Первый закон термодинамики характеризует процессы превращения энергии с количественной стороны, в нем содержится все необходимое для составления энергетического баланса любого процесса: равновесного или неравновесного, обратимого или необратимого. Однако оказывается, что далеко не всякое изменение, при котором соблюдается этот закон, может осуществиться на самом деле. Имеются дополнительные условия, которым должно подчиняться явление, чтобы оно могло наступить. Первый закон термодинамики не содержит никаких указаний о возможности протекания процесса в том или ином направлении. Тогда как опыт свидетельствует, что реальные процессы передачи энергии (например, с одного уровня давления или температуры на другой), будучи процессами неравновесными (необратимыми), имеют четко определенную направленность и сопровождаются необратимыми явлениями, т. е. такими изменениями, которые не могут быть устранены противоположными процессами такого же характера. Из опыта известно, что любая форма энергии (работа) – механическая, электромагнитная, световая, химическая и др. – при ее превращениях в конце концов полностью переходит в энергию теплового движения – во внутреннюю энергию тел. Однако обратный процесс полного преобразования теплоты в работу неосуществим: невозможно энергию хаотического движения молекул полностью преобразовать в энергию направленного макроскопического движения. Это свидетельствует о качественной неравноценности теплоты и работы как форм обмена энергией. В результате анализа неравноценности теплоты и работы и был сформулирован второй закон термодинамики, в котором обобщено огромное количество опытных данных.

В наиболее общем виде этот закон может быть выражен так: “Любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым”. Любые другие формулировки являются частными случаями этой.

Первое определение второго закона термодинамики было дано в 1850 г. Рудольфом Клаузиусом: “Невозможен процесс, единственным конечным результатом которого была бы передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому”.

В 1851 г. У. Томсон (лорд Кельвин) предложил другую формулировку этого закона (постулат Кельвина): “Невозможно осуществить круговой процесс, единственным результатом которого было бы превращение в работу теплоты отнятой у какоголибо теплового резервуара, без всяких изменений в других телах”. Постулат Кельвина можно представить в следующем виде (по В. Оствальду): “Невозможно построить циклически действующую тепловую машину, которая производила бы работу за счет охлаждения какоголибо тела без всяких изменений в других телах”. То есть невозможно создать циклически действующую тепловую машину, энергетическая диаграмма которой представлена на рис. 1.


рис. 1

Такую машину называют вечным двигателем второго рода. В отличие от вечного двигателя первого рода, в котором работа производится из ничего, вечный двигатель второго рода производит работу A в точности равную количеству тепловой энергии Q1, заимствованной у источника тепла. Поэтому закон сохранения для вечного двигателя второго рода выполняется. Однако попытки построить такую машину всегда терпели неудачу. Объясняется это тем, что работа за цикл тепловой машины определяется площадью цикла и эта площадь отлична от нуля только в том случае, если процесс расширения рабочего вещества идет по кривой 1a2 (рис. 1), расположенной выше, чем процесс сжатия, идущий по кривой 2b1 . При этом кривой 1a2 – более высокие температуры источников тепла, от которых рабочее вещество получает тепло, чтобы расширяться, а кривой 2b1 соответствуют более низкие температуры приемников тепла, которым рабочее вещество отдает тепло при сжатии. Если же процесс расширения рабочего вещества идет по кривой 1a2, а сжатия – по кривой 2a1 , то работа за цикл равна нулю. Поэтому, чтобы за цикл тепловая машина производила положительную работу, необходимо располагать двумя группами качественно разных источников тепла: одна группа источников тепла по пути расширения 1a2 имеет температуры более высокие, чем другая группа источников тепла, расположенных по пути 2b1 сжатия рабочего вещества и имеющих температуры более низкие. Так что одного источника тепла (даже с переменной температурой) не достаточно, чтобы в циклически действующей тепловой машине получать положительную работу, т. е. вечный двигатель второго рода невозможен. В дальнейшем будет показано, что в некотором смысле наилучшем цикле – цикле Карно – достаточно двух источников тепла с постоянными, но разными температурами.

Покажем, что постулаты Клаузиуса и Кельвина эквивалентны, т. е. если не справедлив один из них, то не верен и другой.

Предположим, что не выполняется постулат Клаузиуса. Рассмотрим тепловую машину, рабочее вещество которой за цикл потребляет от горячего источника количество тепла Q1 , отдает холодному источнику количество тепла Q2 и совершает над окружающей средой работу A= Q1— Q2 Так как, по предположению, постулат Клаузиуса не верен, то можно тепло Q2 вернуть горячему источнику без изменений в окружающей среде. В результате состояние холодного источника не изменилось; горячий же источник отдал рабочему веществу количество тепла Q1— Q2 и за счет этого тепла машина совершила работу A= Q1— Q2 , что противоречит постулату Кельвина.

С другой стороны, предположим, что не верен постулат Кельвина. Тогда с помощью вечного двигателя второго рода можно получить механическую работу A за счет теплоты Q1 взятой у какого-либо источника, например, холодного источника. Эту механическую работу можно путем трения полностью передать другому телу, например, горячему источнику. В результате теплота Q1, взятая у холодного источника, передана горячему источнику и никаких других изменений в окружающей среде не произошло. А это противоречит принципу Клаузиуса.

Таким образом, постулаты Клаузиуса и Кельвина эквивалентны.

Физика для чайников. Урок 16. О вечном двигателе, или законы термодинамики | Александр Шуравин.

Изображение взято из открытых источников

Изображение взято из открытых источников

Предыдущий урок: Физика для чайников. Урок 15. Энтропия

Вечный двигатель люди пытались создать еще с древних времен. Но ничего у них не вышло, ибо закон сохранения энергии никто не отменял (см. Физика для чайников. Урок 11. Энергия. Закон сохранения энергии). Законы термодинамики тоже запрещают существование вечного двигателя. Что интересно, вечные двигатели классифицируется на:

· Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.

· Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел.

Теперь перейдем к первому закону термодинамики. Одна из его формулировок: «Вечный двигатель перового рода невозможен». То есть, как бы вы ни хитрили с подвешиванием разных грузиков на колесе:

Изображение взято из открытых источников

Изображение взято из открытых источников

которые их должны вращать, без какого-то внешнего усилия или сжигания топлива это работать не будет. Почему? Да потому, что с одной стороны, грузик вращает колесо, а с другой стороны, те же грузики его тормозят.

Теперь перейдем к другим формулировкам первого закона термодинамики:

«Изменение внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты и работой, которую совершает эта система». Математически данную формулировку можно выразить вот такой формулой:

Теперь перевожу. Внутренняя энергия – это суть тепловая энергия. Мы не можем рассмотреть каждую частицу вещества (атом, молекулу), но мы можем иметь представление о некоторых статистических параметрах совокупности данных частиц, например, температура, давление газа, внутренняя энергия. Если мы нагрели газ, и он расширяясь толкал поршень, то он свершили тем самым работу A. Нагревая, мы сообщили ему тепловую энергию Q. Если не вся тепловая энергия истратилась на толкание поршня, то разница ушла во внутреннюю энергию. Как видим, и тут соблюдается закон сохранения энергии.

Еще одна формулировка первого закона термодинамики: «Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами». Математически эта формулировка выглядит так:

А теперь перейдем ко второму закону термодинамики. Одна из его формулировок: «Энтропия замкнутой системы может только возрастать». Как вы помните из урока Физика для чайников. Урок 15, энтропия – это мера хаоса. То есть, беспорядок только нарастает, все стремиться к разрушению. И, как правило, процессы, при которых нарастает энтропия, необратимы. Например, если вы разбили тарелку, она не может сама взять и собраться из кусочков обратно. Тепловая энергия переходит от горячих тел к холодным, и никогда наоборот. Это, кстати, еще одна формулировка второго начала термодинамики: «Тепловая энергия может переходить только от более горячих тел к менее горячим». Ну, и отсюда третья формулировка: «Вечный двигатель второго рода невозможен».

Теперь перейдем к третьему закону термодинамики. У него тоже несколько формулировок:

· Энтропия любой системы при абсолютном нуле (0 градусов по Кельвину или примерно -273.15 по Цельсию) является постоянной и не зависит ни от каких переменных параметров (давление, объема и так далее).

· При абсолютном нуле энтропия равна нулю.

· Достижение абсолютного нуля невозможно.

Почему при абсолютном нуле энтропия равна нулю? Вспомним формулу энтропии Больцмана (см. Физика для чайников. Урок 15. Энтропия):

Омега – количество микросостояний, которыми может быть выражено данное состояние в случае абсолютного нуля равно единице. То есть, никакого теплового движения частиц нет, система полностью детерминирована. Логарифм из единицы равно нулю, значит, и энтропия тоже будет равна нулю. Но так как энтропия замкнутой системы может только возрастать, а у тел, имеющих температуру выше абсолютного нуля, энтропия выше нуля, то ясно, что до нуля она никогда не уменьшится.

Следующий урок: Физика для чайников. Урок 17. Электростатические явления. Закон Кулона

Вечный двигатель в истории — презентация онлайн

бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Вологодской области
«Череповецкий лесомеханический техникум им. В.П. Чкалова«
Специальность 23.02.04. Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных,
дорожных машин и оборудования
Индивидуальный проект
по дисциплине «Естествознание- физика «
ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В ИСТОРИИ
Выполнил студент группы ЭМ-11
Иванцок Вадим Анатольевич
Руководитель проекта:
Белушкина Юлия Владимировна
г. Череповец
2021 г.
Содержание
ведение………………………………………………………………………………………………3
Понятие о вечном двигателе…………………………………………………………………….4
Классификация вечных двигателей………………… ………………………………………….5
Модель вечного двигателя………………………………………………………………………7
Примеры вечных двигателей……………………………………………………………….…11
ключение………………………………………………………………………………………….17
писок использованной литературы………………………………………………………………18
Введение
Испокон веков люди пытаются создать “вечный двигатель” с целью получить бесконечную
энергию. В XXI веке значение энергии для человечества начинает приобретать особо важную
роль. Проблему, которую человечество пытается решить, я хочу раскрыть в своей работе:
можно ли создать вечный двигатель.
Цель моего проекта – выяснить проблемы создания вечного двигателя. Для достижения цели,
я поставил перед собой следующие задачи:
1.Изучить исторический и научный материал по теме “вечный двигатель”.
2. Выяснить проблемы создания вечного двигателя.
1. Понятие о вечном
двигатели
Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile)
— воображаемое устройство, позволяющее
получать полезную работу, большую, чем
количество сообщённой ему энергии (КПД
больше 100 %).
2. Классификация вечных двигателей
• Вечный двигатель (perpetuum mobile) — делится на вечные
двигатели первого рода и второго рода. Причины, по которой их
нельзя построить, называются первое и второе начала
термодинамики.
• Осознание того, что создание вечного двигателя невозможно,
подвигло Парижскую академию наук в 1775 году отказать в
рассмотрении всех подобных проектов (основанием было примерно
следующее: «халявы не бывает»).
• Вечный двигатель первого рода предполагал работать без
извлечения энергии из окружающей среды.
• Вечный двигатель второго рода — это машина, которая
уменьшает энергию теплового резервуара и целиком
превращает ее в работу без каких либо изменений в
окружающей среде.
3. Модель вечного
двигателя
На рис. 1 показана одна из древнейших конструкций
вечного двигателя. Она представляет зубчатое
колесо, в углублениях которого прикреплены
откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия
зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда
оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу
автора, это, в согласии с законом рычага, должно
было бы приводить колесо в постоянное вращение.
При вращении грузы откидывались бы справа и
сохраняли движущее усилие.
Однако, если такое колесо изготовить, оно останется
неподвижным. Дифференциальная причина этого
факта заключается в том, что хотя справа грузы
имеют более длинный рычаг, слева их больше по
количеству. В результате моменты сил справа и
слева оказываются равны.
Рис. 1. Одна из
древнейших конструкций
вечного двигателя
Арабский вечный
двигатель
Индийский или арабский
вечный двигатель с
небольшими косо
закрепленными сосудами,
частично наполненными
ртутью. Индийский или
арабский вечный двигатель с
небольшими косо
закрепленными сосудами,
частично наполненными
ртутью.
Вечный двигатель на постоянных магнитах
Вечный двигатель и закон
Архимеда
На рис. 2 показано устройство ещё одного двигателя. Автор решил
использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит
в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды,
стремятся всплыть на поверхность. Поэтому автор расположил на
цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал,
что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами,
таким образом, бесконечно вращаться.
Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила — это разница
между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю
части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на
рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые
находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний
бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь
сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать
суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся
система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется
вода.
Рис. 2. Конструкция вечного
двигателя, основанного на
законе Архимеда
Колесо с перекатывающимися
шарами
Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в
нем тяжелыми шариками. При любом положении
колеса грузы на правой его стороне будут находиться
дальше от центра, чем грузы на левой половине.
Поэтому правая половина должна всегда перетягивать
левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо
должно вращаться вечно.
Почему двигатель не работает: Хотя грузы на
правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы
на левой стороне, число этих грузов меньше ровно
настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов,
умноженных
на
проекцию
радиусов,
перпендикулярную к направлению силы тяжести,
справа и слева были равны (FiLi = FjLj).
Цепочка шаров на
треугольной призме
Идея изобретателя: Через трехгранную призму
перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева
четыре шара, справа — два. Остальные восемь
шаров
уравновешивают
друг
друга.
Следовательно, цепь придет в вечное движение
против часовой стрелки.
Почему двигатель не работает: Грузы приводит
в движение только составляющая силы тяжести,
параллельная наклонной поверхности. На более
длинной поверхности больше грузов, но и угол
наклона поверхности пропорционально меньше.
Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная
на синус угла, равна силе тяжести грузов слева,
умноженной на синус другого угла.

Еще в начале XVII века замечательный нидерландский физик и инженер Симон Стевин (1548–
1620), видимо первым в истории, сделал всё наоборот. Экспериментируя с трехгранной призмой
и цепью из 14 одинаковых шаров, он предположил, что вечный двигатель вообще невозможен
(это закон природы), и вывел из этого принципа закон равновесия сил на наклонной плоскости:
силы тяжести, действующие на грузы, пропорциональны длинам плоскостей, на которых они
лежат. Из этого принципа вырос векторный закон сложения сил и представление о том, что
силы нужно описывать новым математическим объектом — вектором.
Кроме этого, Симон Стевин сделал много глубоких, пионерских работ в физике и математике.
Он обосновал и ввел в оборот в Европе десятичные дроби, отрицательные корни уравнений,
сформулировал условия существования корня в данном интервале и предложил способ его
приближенного вычисления. Стевин был, наверное, первым прикладным математиком, который
доводил свои вычисления до числа. Для решения конкретных практических задач он постоянно
развивал прикладные вычисления. К ним Стевин относил и бухгалтерию, как науку о
рациональном хозяйствовании, то есть он стоял у истоков математических методов в
экономике. Стевин считал, что «цель бухгалтерского учета — определение всего народного
богатства страны». Он был суперинтендантом по военным и финансовым вопросам у великого
полководца, создателя современной регулярной армии Морица Оранского. Его должность в
современных терминах — «заместитель командующего по тылу».
Масло, поднимающееся по
фитилям
Идея изобретателя: Жидкость, налитая в нижний сосуд,
поднимается фитилями в верхний сосуд, имеющий желоб
для стока жидкости. По стоку жидкость падает на лопатки
колеса, приводя его во вращение. Далее стекшее вниз масло
снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким
образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, ни на
секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в
движении.
Почему двигатель не работает: С верхней, загнутой части
фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное
притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость
вверх по фитилю — но ведь та же причина удерживает
жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с
него.
Установка инженера
Потапова
Идея изобретателя: Гидродинамическая тепловая установка
Потапова с КПД, превышающим 400%. Электродвигатель (ЭД)
приводит в движение насос (НС), заставляющий циркулировать воду
по контуру (показано стрелками). Контур содержит цилиндрическую
колонку (ОК) и батарею отопления (БТ). Окончание трубы 3 можно
подключить к колонке (ОК) двумя способами: 1) к центру колонки;
2) по касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической
колонки. При подключении по способу 1 количество тепла,
отдаваемое воде, равно (с учетом потерь) количеству тепла,
излучаемому батареей (БТ) в окружающее пространство. Но как
только происходит подключение трубы по способу 2, количество
излучаемого батареей (БТ) тепла увеличивается в 4 раза!
Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами,
показали, что при подводе 1 кВт к электродвигателю (ЭД) батарея
(БТ) дает столько тепла, сколько должно было бы получаться при
затрате 4 кВт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке
(ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс
приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ)
тепла.
• Почему двигатель не работает: Описанная установка
действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по
утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили
под сомнение правильность закона сохранения энергии, но
утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического
вакуума». Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет
самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из
него энергию нельзя.
• Наиболее вероятным представляется более прозаическое
объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по
сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении
температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли
изобретателей «закачивается» в установку из электрической
цепи.
Заключение
Вечный двигатель — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу,
большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).
Существует несколько видов вечных двигателей. Вечный двигатель первого рода —
воображаемое 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 вечного двигателя первого рода
постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.
Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая, будучи пущена в ход,
превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность вечного
двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных
формулировок второго начала термодинамики.
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 остается никаких сомнений в том, что данные постулаты верны и
создание вечного двигателя невозможно.
Список использованной литературы
1. Бродянский В.М. Энергия — проблема качества // Наука и жизнь. 2013. №3.
С. 88-95.
2. В. М. Бродянский «Вечный двигатель»
3. Заев Н.Е. «Бестопливная энергетика»
4. Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.:
Знание, 1980

Вечный двигатель — 3D Animation

У этого термина существуют и другие значения, см. Perpetuum Mobile.

Ве́чный дви́гатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему энергии.

Современная классификация вечных двигателей

  • Вечный двигатель первого рода — 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 — 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.

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) невозможна.

История

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

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о Perpetuum mobile относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде[1]. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., 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». Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. 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. Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя.

Неудачные конструкции вечных двигателей из истории

На рис. 1 показана одна из древнейших конструкций вечного двигателя. Она представляет зубчатое колесо, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие.

Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.

Рис. 2. Конструкция вечного двигателя, основанного на законе Архимеда

На рис. 2 показано устройство ещё одного двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность. Поэтому автор расположил на цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться.

Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила — это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет уравновешивать или превосходить силу, действующую на остальные баки.

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, мы 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 двигатель 2-го рода[2].

Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель

В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания[3]. Патентное ведомство США не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет[4]. Тем не менее, в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических (раздел F03B 17/00) и электродинамических (раздел H02K 53/00) вечных двигателей, поскольку патентные ведомства многих стран рассматривают заявки на изобретения лишь с точки зрения их новизны, а не физической осуществимости.[источник не указан 2182 дня]

Известные «изобретатели» вечных двигателей

См. также

Второй закон термодинамики. КПД тепловых машин

 Утверждение, выражаемое записью, есть одна из формулировок II закона термодинамики. Другие формулировки II закона термодинамики (классические) читаются так: Невозможен двигатель, который периодически забирал бы из одного теплового резервуара некоторое количество тепла и полностью превращал бы его в работу без каких-либо изменений в окружающих телах (формулировка Томсона-Кельвина).

 


Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой без каких-либо изменений в окружающих телах (формулировка Клаузиуса). Тепловой двигатель, упомянутый в формулировке Томсона-Кельвина, называют вечным двигателем II рода. Невозможен вечный двигатель II ро-да – это уже формулировка Планка.


 Все приведённые формулировки равносильны. В своё время формулировки II закона термодинамики появились в связи с вопросом о к.п.д. тепловых машин. В тепловых машинах система периодически должна совершать работу над внешними телами. Это значит, что система периодически должна возвращаться в начальное состояние 1, причём возвращаться иным путём, нежели при удалении из состояния 1 (чтобы работа над системой при возвращении её была меньше работы системы над внешними телами при удалении её из состояния 1). То есть система совершает замкнутый процесс – цикл. 

За цикл совершается в целом положительная работа A, которая численно равна площади фигуры цикла. Это ясно видно, если используется диаграмма V – p. На какой- то части цикла система получает тепло Q1 от одних внешних тел – нагревателя. На другой части цикла система отдаёт некоторое количество тепла Q2. Как можно убедиться с помощью формулировок II закона, получать тепло от системы должны уже другие тела – холодильник. По I закону термодинамики для цикла Q = Q1 — Q2 = A, так как изменение внутренней энергии за цикл равно нулю. Работа A считается полезной величиной, теплота нагревателя Q1 считается затратами. К.п.д. цикла (т.е. к.п.д. тепловой машины). Как II закон термодинамики помогает делать суждения о к.п.д. тепловой машины при конкретных холодильнике и нагревателе и как «перекликаются» между собой разные формулировки II закона термодинамики, разберём всё это на следующем примере.

Пусть имеются два массивных тела с температурами T1 и T2 < T1 соответственно. В дальнейшем будем их называть термостатами. Ещё тело 1 можно назвать нагревателем, тело 2 –– холодильником. Если бы не было тела 2 (холодильника), получить работу с помощью одного первого тела было бы невозможно. Об этом прямо говорит формулировка Томсона – Кельвина. С точки зрения энтропии система (тело 1 находится в равновесии, энтропия максимальна, процессы возникнуть не могут (энтропия не может убывать).

Большая система из двух тел 1 и 2 является в принципе неравновесной, так как температуры её частей разные. В этой системе «можно спровоцировать» процессы и получить работу. Простой контакт тела 1 с телом 2 ничего не даст. Будет необратимый процесс теплопроводности подобно процессу в примере 1. Работа не совершается (нет перемещений стенок). Нужно поступить более разумно – ввести рабочее тело, которое поочередно то контактирует с телом 1, то не контактирует ни с каким телом, то контактирует с телом 2. Лучше всего роль рабочего тела выполняет газ, так как он заметно меняет свой внешний параметр – объём.

Работа, совершаемая рабочим телом, будет тем больше, чем меньше мы допустим какие-либо необратимые процессы. Самый лучший случай – случай, когда необратимые процессы вовсе исключены. Это значит, что при контакте рабочего тела с термостатом 1 температура рабочего тела должна быть T1 , а при контакте его с термостатом 2 температура должна быть T2. Когда рабочее тело не контактирует ни с одним термостатом (изолировано), температура его меняется между значениями T1 и T2.. Таким образом, самый выгодный цикл с рабочим телом в случае термостатов с постоянными температурами T1 и T2 должен состоять из двух изотерм и двух адиабат.

Такой цикл называется циклом Карно. К.п.д. тепловой машины, работающей с нагревателем, постоянная температура которого T1, и холодильником, постоянная температура которого T2, будет максимально возможным, если цикл рабочего тела есть цикл Карно. Выделенное предложение есть содержание теоремы Карно. Легко составить формулу для к.п.д. цикла Карно. 


Музей неисправной техники

Это, как и многие страницы на этом сайте, находится в стадии разработки. Ожидайте изменений и добавление нового материала. Поскольку эти страницы написаны по кусочкам в течение длительного периода времени обязательно будет некоторое повторение идей. Это может раздражать тех, кто читает от начала до конца. просто отлично для тех, кто читает эти страницы по частям.

Читальный зал.

Похожие галереи.

Веб-ресурсы.

  • Обманы Питера Парсонса. На этих страницах мы мало говорим о преднамеренных современных жульничествах и обманах. Нам не нужно, потому что этот превосходный сайт тщательно их разоблачает. Нажмите на вкладку «мошенничество», чтобы узнать больше. На сайте также есть информация как о реальных, так и о фиктивных стратегиях энергосбережения.
Искатели вечного двигателя пытаются получить что-то из ничего.

Главная Галерея

Это никогда не сработает!

Мельница замкнутого цикла, 17 век.

Термин «вечный двигатель» имеет несколько определений.

  1. Любое устройство, которое продолжает движение вечно, без снижения скорости. Это буквальное толкование слов.
  2. Любое устройство, работа которого нарушает установленные законы физики или зависит от чисто умозрительных законов, неизвестных физике. Это разговорное употребление.
  3. Машина, которая постоянно производит больше энергии, чем потребляет. называется «машиной сверхединицы», поскольку ее энергоэффективность будет больше единицы.
Я включу последние два из них в термин «неработоспособные устройства». Первый не нарушает никакой фундаментальной физики, но этого не происходит в крупномасштабных структурах из-за двух фактов природы: (1) никакие материалы не являются абсолютно твердыми телами и (2) трение и другие диссипативные процессы всегда присутствуют.Единственные известные нам системы, такие как атомы, которые, кажется, вечно демонстрируют постоянную энергию и импульс (если их не трогать), имеют такую ​​природу, что мы не можем напрямую проверить, действительно ли в них происходит какое-либо движение. Нас интересуют не они, а системы, которые кажутся нарушающими законы физики в макроскопическом масштабе, — машины, которые работают циклически и могут вечно производить полезную работу без затрат энергии.
Вечный поиск

Искатели вечного движения,
Имейте горячую веру и святую преданность.
Боги физики должным образом поразят их
Возрождаться до бесконечности.

Предложения о вечном двигателе часто отвергаются учеными. обывателю представляется поспешным отказом от догматических утверждений о том, что таким машинам запрещено работать по «законам термодинамики». Это не удовлетворяет человека, который немного «знает» физику, но считает законы термодинамики немного загадочны.Сам характер таких законов отталкивает среднего человека, потому что они имеют вид завершенности и негатив.

Законы термодинамики и законы сохранения обладают огромной силой, поскольку позволяют нам предсказывать определенные вещи о системе без анализа всех аспектов механизма. Они даже позволяют делать уверенные прогнозы, несмотря на наше невежество. некоторых деталей или экспериментальных затруднений при их исследовании. Опытный ученый будет использовать их для оценки предложенного устройства, которое кажется неученому быть неспособностью рассмотреть все детали.

Конечно, физики не заявляют, что какие-либо законы физики представляют собой окончательные и неизменная истина. Изобретатель вечного двигателя (ПМ) набрасывается на это и говорит: «Такие законы заставили бы нас отказаться от попыток обнаружить что-либо новый! Что, если бы в этих законах был изъян, изъян, который мы могли бы обнаружить и эксплуатировать?»

Единственный способ обнаружить пределы возможного — это отважиться немного пройти за них в невозможное.
    — Артур Кларк (второй закон Кларка)

Это исторический факт, что законы термодинамики были первоначально предложены описать тот факт, что все предыдущие попытки создать вечный двигатель потерпел неудачу. С тех пор мы узнали больше об этих законах, и лучше понять их и почему они так сильны в описании того, что может и не может происходить в природе.

Можно показать, что любая конкретная классическая механическая машина с ПМ ошибочна в своей концепции. или выполнение гораздо более простыми и убедительными средствами.Очевидный способ — просто протестировать машину, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям изобретателя. Мошеннические претензии иногда могут быть выставлены таким образом. Но обычная реакция изобретателя на неудачу его устройства состоит в том, чтобы сказать: «Просто нужно немного больше работы, чтобы усовершенствовать и улучшить конструкцию или уменьшить трение».

На другом уровне находятся предложения , которые еще не построены. Такой предложения могут исходить от честных (хотя, возможно, заблуждающихся) людей, которые знают немного физики или техники (но недостаточно).Как мы можем определить, является ли это стоит времени и усилий для разработки? Возможно, нам не придется идти в проблемы и расходы на их строительство. Предложения о вечном двигателе могут показано, что они основаны на ошибочных рассуждениях, или на непонимании, или неправильное применение хорошо известных и хорошо проверенных основных законов и принципов физика.

Это может быть полезным упражнением для заинтересованных неспециалистов, а также для старшеклассников. и студенты-первокурсники, изучающие физику, даже до того, как они подвергается воздействию законов термодинамики.Моя цель в этом документе состоит в том, чтобы подвергнуть такому анализу некоторые из классических предложений вечного двигателя. в процессе мы придем к лучшему пониманию основных законов физики и пониманию как они могут быть неправильно поняты, неправильно истолкованы и неправильно применены. Это упражнение может укрепить свои представления о физике.

Мудр тот, кто черпает мудрость из чужих неудач.
Мне будет интересно изучить примеры этих классов предложений и утверждает:

(1) Устройства, которые, как утверждается, остаются в постоянном движении без ввода энергии и не производя выходной работы. Очевидно, что такие устройства потребуют энергии, чтобы заставить их двигаться, но не после этого. Это описание ничего больше, чем заявление о том, что означает вечный двигатель . Эти устройства (если они действительно работали) не будет иметь никакой другой цели, кроме как поразить зрителей и раздражать физиков и инженеров. Такие устройства не обязательно будут нарушать какие-либо фундаментальные законы или принципы физики. Стабильный атомы — это физические объекты, внутренние процессы которых продолжаются вечно без потеря энергии, если атом не возмущен.Так что они являются примерами «вечных движение» (движение навсегда), но в литературе по физике это не называется «вечные двигатели». Этот термин зарезервирован для устройства, которое нарушают один или несколько законов термодинамики. Это потому, что слово «машина» зарезервирована для устройств, которые производят полезную работу, в то время как эти постоянно вращающиеся системы не производят никакой работы и, следовательно, не являются машинами.

Некоторые люди приводят движение планет вокруг Солнца в качестве примера вечного движения.В макроскопическом масштабе мы можем показать, что вечного движения не происходит, даже не дожидаясь вечности. Если за движением системы наблюдают в течение конечного времени и обнаруживают, что его скорость уменьшается, тогда ясно, что он постоянно теряет энергию и не может постоянно двигаться. Это дело даже для Солнечной системы, поскольку механическая энергия и приливные деформации рассеивают механическую энергию в тепловую энергию. Неизвестно макроскопических (крупномасштабных) механизмов, которые движутся без замедления, и это обычно происходит из-за тех постоянно присутствующие процессы диссипации энергии, такие как трение.То Тот факт, что эти диссипативные процессы всегда присутствуют, является фактом природы, хотя мы обычно этого не замечаем. возвести этот факт в статус «закона природы». Однако этот факт не является единственной причиной провал всех предложений о вечном двигателе, как мы увидим.

(2) Устройства, которые, как утверждается, остаются в движении без подвода энергии, оставаясь при этом неподвижными. производя выходную энергию. Такие предлагаемые устройства могут потребовать нажатия, чтобы получить они запустились, но после этого не поступало энергии.Это такая машина ищут изобретатели. Иногда изобретатель отказывается отключать стартер аккумулятор после движения машины. Это подозрительно.

Человеческое мнение — это не что иное, как история человеческих ошибок.
(3) Устройства, требующие затрат энергии, чтобы оставаться в движении, но заявленные для получения энергии на выходе больше энергии на входе. В наши дни некоторые люди называют эти машины сверхединицами, потому что их изобретатели утверждают, что они энергоэффективность больше единицы. Ясно, что такая машина (если она существовала) могла бы быть спроектированным как машина класса (2), просто перенаправляя часть выходной мощности энергию и подавая ее обратно на вход для привода машины. Любопытно, изобретатели, утверждающие, что создали сверхединичную машину, сопротивляются любым предложениям что они делают это для того, чтобы убедительно доказать свои претензии на машину.Это тоже подозрительно.

(4) Устройства, использующие некую гипотетическую универсальную всепроникающую «свободную энергию». то, что воображают изобретатели, заполняет все пространство. Еще в 19 веке раньше это была энергия светоносного эфира, который якобы прослушивался. Теперь, когда мы эти люди больше не воспринимают существование эфира всерьез использовать какую-то «энергию вакуума». Во всяком случае, они заявляют, что это «где-то там» и бесплатно для взятия.Если бы такой источник энергии действительно существовал, эти машины не нарушали бы любые физические законы. К сожалению, постулируемый источник энергии часто придумывается просто так. чтобы соответствовать целям изобретателя, и является полностью продуктом изобретателя воображение, не подкрепленное никакими другими независимыми доказательствами. Итак, к цели наблюдатель, эти машины экспериментально и теоретически неотличимы из типа (3).

Поскольку изобретатели (искатели) устройств свободной энергии утверждают, что такие машины действительно имеют потребляемой энергии, они отвергают ярлык «вечных двигателей».Они также отвергают любые предположения о том, что они могут отвлечь некоторую выходную энергию для обеспечения необходимого ввода под предлогом того, что машины только способен получать энергию из источника «свободной энергии», или что «свободная энергия» имеет несколько иной характер, чем обычная энергия.

Ученые классифицируют машины с ПМ по законам термодинамики. они бы нарушили.

  • Вечные двигатели первого рода нарушают первый закон термодинамики.Они производят больше энергии на выходе, чем на входе, то есть имеют КПД больше единицы.
  • Вечные двигатели второго рода нарушают второй закон термодинамики. Они будут включать нулевые или отрицательные изменения энтропии.

Я не буду часто пользоваться этой классификацией, так как хочу избежать какого-либо обращения к законы термодинамики в этом документе. Моя цель состоит в том, чтобы показать, что все неработоспособные устройства нарушают более фундаментальные законы, законы, которые были хорошо проверены, хорошо зарекомендовавший себя, и хорошо интегрированы в физическую теорию.Обычно это законы, представленные на бакалавриате. учебники физики. Но примеры, которые я намерен анализировать те, которые не получают должного анализа в стандартных книгах и статьях. Многие изначально предлагались не как работающие машины, а как умная задача. головоломки и парадоксы для проверки понимания физических принципов.

Верхняя


Перебалансированные колеса.

Идея вечного двигателя с перебалансированным колесом, по-видимому, возникла в Индии. в 8 веке н.э.В своей Sysyadhivrddhida Tantra (748 г. н.э.) индийский астроном Лалла описал самовращающееся колесо, приводимое в движение ртутью, движущейся по изогнутым спицам.

Вариант этой идеи был описан индийским автор Бхаскара (ок. 1159 г.). Это было колесо с контейнерами ртути вокруг его края. Когда колесо вращалось, ртуть должна была двигаться внутри контейнеры таким образом, чтобы колесо всегда было тяжелее на одну стороне оси.[GIF Ханса-Петера Граматке, используется с разрешения.]

Видны различные варианты написания: «Хоннекорт» и «Хоннекорт». «Виллар» иногда называют «Виларс», «Виларс» или «Вилларс».
Эта идея вновь появляется в Европе в 1235 году, когда французский архитектор Виллар де Оннекур описал перебалансированное колесо с откидными молотками. равномерно распределены по его краю. Картина демонстрирует неоднозначную перспективу.На самом деле колесо должно быть перпендикулярно раме и горизонтальная ось. Описание Виллара (в переводе):
Много раз искусные рабочие пытались изобрести колесо, которое должно поворот сам по себе; вот способ сделать такой, с помощью нечетного числа молотков или ртутью.

Ссылка на ртуть (жидкий элемент ртуть) указывает на то, что Виллар был знаком с устройством Бхаскара, конструкция которого попала в Европу через Аравию.Виллар утверждал, что его машина будет полезна для распиловки древесины и поднятие тяжестей.

На диаграмме Виллара изображено семь молотков, и он настаивал на том, на нечетном (нечетном) числе молоточков, объясняя

…всегда будет четыре на нижней стороне колеса и только три на восходящая сторона; таким образом, молоток или мешок всегда будут падать влево когда он достигает вершины, до бесконечности.
Но независимо от того, четно или нечетно число молотков, такое колесо отдыхать очень скоро.Вы должны сильно подтолкнуть его, чтобы он совершил хотя бы один оборот.
Этот «перебалансированный Идея «колеса» вновь появлялась в поразительном разнообразии форм на протяжении столетий. Мы показываем лучшую диаграмму из более позднего времени. Система колышков или упоров была требуется удерживать молоты на большом расстоянии от оси после того, как они перевернули сверху и позволили им свободно висеть, когда они пришли вокруг другая сторона. Возможно, причина заключалась в том, что мячи имели больший момент (из инерция) с одной стороны из-за большего плеча рычага (хотя принципы крутящий момент еще не был формализован в это время).

Несмотря на то, что на одной стороне оси в любом заданном положении меньше шариков, у них большие плечи рычага и, следовательно, больший крутящий момент. Как молот качается и падает около верхней части колеса, колесо замедляется во время падения молота, затем набирает скорость, когда молоток ударяет по штифту. Нет чистой прибыли в скорость, и есть необратимая потеря энергии, когда молотки ударяют колышки. Если дано толчок, колесо какое-то время будет вращаться рывками. Если бы ему дали очень сильный начальный толчок, молотки займут радиальное положение и колесо будет вращаться гораздо плавнее и эффективнее, но постепенно теряют скорость и энергию вращения из-за сопротивления воздуха и трения в подшипниках, как любая прялка.

В основном у нас есть свидетельства из вторых рук о том, как Виллар понимал принципы этой машины. Однако я не думаю, что люди, которые были очарованы с этой идеей не знали о состоянии статического баланса колеса. Я предполагаю, что они предполагали, что колесо будет работать только после того, как оно было вручную приведен в движение, а молотки придавали ему дополнительный импульс, когда они быстро переворачивались по верху, возможно (могли подумать) это было из-за какого-то «преимущества» получается от движения каждого груза, переворачивающегося в положение с большей рычаг.

Это переворачивающее действие намного как у пращи, которая дает человеку возможность бросить камень с большей расстояние или катапульта осадной машины, известная как Trebuchet. Хоннекорт писал об этих машинах войны, описывая одну с коробом 8х12х12 футов песка в качестве противовеса (который мог весить 80 тонн). У некоторых были руки 50 футов длинные и были способны бросить 300-фунтовый камень на 300 ярдов. Это соединение к качающимся молоткам колеса Хоннекорта и Требюше — это предположение с моей стороны, не подкрепленное никакими историческими исследованиями, которые я видел.

Несмотря на то, что пращное действие Trebuchet позволяет повысить эффективность преобразование энергии по сравнению с катапультой с жесткой стрелой, машина по-прежнему ставит не больше энергии, чем у падающего веса, который приводит его в движение. Современный Требюше (построенные любителями) достигли эффективности преобразования энергии. более 65%.

Идея перебалансированного колеса неоднократно изобреталась на протяжении веков. иногда в фантастически сложных вариациях.Никто никогда не работал как задумали их изобретатели. Но надежда никогда не умирает. Я видел примеры, сделанные деревенскими кузнецами и подвальными мастерами. Нужна классическая механика анализировать механические системы теперь хорошо известно, и если взять на себя труд для этого нет никакой тайны, почему они не поворачиваются навсегда, и нет причина, почему они должны.

Верхняя


Проблема Саймона Стевина

Саймон Стевин (1548-1620) Эксперимент Стевина с шаровой рампой,
«клокраны» (цепочка шаров).

Фламандский математик и инженер Саймон Стевин (1548-1620) изучал принципы работы механизмов и машин. Он был яростным критиком многих механика Аристотеля; его собственные исследования были больше в традиции Архимеда.

Одним из наиболее известных вкладов Стевина в механику было использование им цепь шаров (клооткранов) на двух наклонных пандусах как средство для развития метод того, что мы сегодня назвали бы силовым параллелограммом.

Стевин творчески использовал эту шариковую цепь. Он прямо утверждал что любое представление о том, что цепь может двигаться сама по себе, было очевидно абсурдным. Он не дает никаких оснований для этого, возможно, предполагая, что в этом нет необходимости. Возможно в основе этого лежал тот факт, что если бы цепь переместилась на расстояние, равное разделение шаров (в любом направлении), новая позиция будет идентичен предыдущему. По сути, никаких физических изменений не произошло, поэтому это не произойдет без внешнего воздействия.Если это так, то это раннее использование того, что есть сегодня. известный как «принцип виртуальной работы», а иногда и «принцип Стевина».

Принимая за отправную точку тот факт, что цепь не движется вечно, Стевин вывел эквивалент современного закона сложения сил. Стевин считал это настолько важным, что эта картина шаровой цепи появилась на титульном листе книги Стевина по механике, как его «торговая марка».

Достижение Стевина было ранним примером того, как можно тщательно анализировать механическая система, чтобы определить, работает ли (и как) она.Стевин выполнил это задолго до того, как были поняты векторные методы силового анализа и до формулировки законов сохранения энергии и термодинамики. Стевин также применил полезную тактику анализа механизмов в «идеальном» случае, когда предполагается отсутствие трения.

В некоторых книгах это цитируется как доказательство Стевина невозможности вечного двигателя. Это это было не так, ибо Стевин просто предположил невозможность вечного движения, по крайней мере в этой ситуации.

Верхняя


Подробнее о принципе Стевина

Принцип Стевина полезен для задач равновесия и математически эквивалент силового анализа. В механической системе, где все бесплатно двигаться, будут ли они? Один из способов это выяснить — математически проанализировать сумму сил. на каждой части системы (а также сделать то же самое для крутящих моментов). Если они добавятся к нулю, части не будут ускоряться.

Принцип Стевина позволяет нам сделать это альтернативным (но эквивалентным) способом. способ.Метод начинается с представления «виртуального перемещения» системы. затем рассчитайте чистую работу во время этого «виртуального» движение. Это называется «виртуальная работа». Если чистая виртуальная работа равна нулю, система находится в равновесии и не ускорить. На практике анализ обычно проводится путем воображения очень маленькие смещения.

[Виртуальные смещения не обязательно должны быть реальными или даже вероятными. Например, чтобы рассчитать силу натяжения в балке моста, можно представить себе балку быть сломанным или разрезанным, а также части, которым разрешено двигаться.]

Этот метод особенно полезен для систем, в которых отсутствует трение или почти так. Это идеально подходит для изучения предложений по вечным двигателям. это геданкен (мысленный) эксперимент, но когда нет работающей модели машины, это все, с чем мы должны работать. Мы представляем систему без трения (давая изобретателю преимущество), то если мы сможем показать, что даже при этом преимущество машина все еще не может работать как заявлено, мы можем отправить предложение Музею Нерабочих Устройств.

Прежде чем мы вернемся к задаче Стевина о двойной рампе и цепи. Сначала рассмотрим связанная с этим проблема двойного пандуса высотой z и длины пандуса х и у . Предположим, что x < y . Вес A находится на рампе x , а груз B находится на и пандус. Они соединены канатом, проходящим через шкив в верх.

Напомним: работа совершается над телом при его движении под действием силы.Работа есть произведение составляющей силы, направленной в направлении движения, и расстояние, на которое перемещается тело.

Представьте себе движение A по рампе длиной x , которая движется масса A вертикальное расстояние z . Это приводит к тому, что B переместитесь на такое же расстояние x вниз по рампе или на долю x/y длины этого пандуса и, следовательно, вертикального расстояния (x/y)z вниз.Мы заключаем, что для равновесия эти веса и расстояния должны удовлетворять Ay = Bx или A/B = x/y .

Скептически относитесь к любому вечному движению предложение, в котором предполагаемое движение не вызывает изменения положения центр масс любой части системы.

Возвращаясь к задаче Стевина, используя ту же рампу, часть цепи на рампе x имеет длину x .Часть и имеет длину и . Вес цепи пропорционален длине, поэтому A/B = x/y автоматически удовлетворяет условию равновесия. Следовательно система не будет двигаться по собственной инициативе. Нижняя петля цепи очевидно не вносит ничего, что могло бы нарушить равновесие.

Принцип виртуальной работы можно распространить на крутящие моменты, причем в современной форме является:

Если виртуальная работа всех внешних сил, действующих на частица, твердое тело или система связанных твердых тел с идеальным (без трения) соединений и опор, равна нулю для всех виртуальных перемещений системы, то система находится в равновесии.

Давайте не будем сбрасывать со счетов нижний цикл так небрежно, потому что он — это , который что-то делает. здесь очень важно. При любом виртуальном (воображаемом) движении оно поставляет новую массу к части цепи, лежащей на одной стороне рампы точно так же, как быстро, поскольку часть цепи на другой стороне рампы теряет массу. Это передает импульс одному сегменту цепи с той же скоростью как импульс теряется из другого сегмента. Однако это не способствует улучшению Шансы машины ПМ на работу.Это механизм, удерживающий часть рампы. системы не меняется во времени, даже при виртуальном движении. Посмотрим этот процесс в действии (виртуальная работа, конечно) во многих других вечных машинах предложения.

Мы можем переформулировать принцип Стевина в форме, более непосредственно применимой к устройствам. утверждали, что это вечные двигатели:

Если предполагаемое (виртуальное) движение машины приводит к конечному состоянию система (машина и ее интерактивная среда) неразличима из своего начального состояния, и в течение этого времени в системе не совершается сетевая работа. движение (без работы, без работы), то это предполагаемое движение не произойдет.

Принцип Стевина является особенно подходящим первым шагом в анализе циклических и машины колесного типа, в которых конечное вращение колеса не меняет ничего, кроме его позиция. Это особенно полезно при анализе тех машин, для которых первоначальный случайный анализ изобретателя (обычно содержащий изъян в физике или рассуждение) приводит нас к мысли: «Эта машина обязательно повернется». Это сразу же дискредитирует колесо Хоннекорта, а также исходную задачу Стевина о шариковой цепи на пандусах.Большинство из хрестоматийных примеров принципа Стевина показывают только случаи, когда начальное и конечное состояния системы совершенно очевидно различны (вещи находятся в разных местах). Но настоящая сила принципа в том, что он также может применяться к случаям, когда конечное состояние «выглядит точно так же, как» начальное состояние.

Для машин с «циклическим» поведением (большинство из них) анализ должен быть осуществляется в течение полного цикла, так как энергия может накапливаться в течение части цикла и освобождается во время другой части.

Вернитесь к изображению с двойной рампой. Если предполагается, что цепь подвергается виртуальное движение, переносящее каждый шар на позицию, занятую следующим единица, то начальное и конечное состояния совпадают. Принцип Стевина затем говорит, что цепь сама по себе не будет совершать этого движения.

Верхняя.


Трение никогда не бывает единственной причиной вечный двигатель не работает.Уберите трение, и оно все равно не будет работать так, как задумал изобретатель.

Трения и идеализации.

Утверждать, что устройство « не будет работать из-за трения» отвлекает наше внимание от гораздо более фундаментальных недостатков предложения. Трение всегда присутствует в природе. Тем не менее, анализируя предложения ПМ, полезно принять компоненты без трения, поскольку во всех нетривиальных предложениях по ПМ трение никогда не бывает единственной проблемой.Удалите все диссипативные процессы, такие как трение, использовать идеализированные компоненты, и в лучшем случае устройства будут наш тип (1). Они бесполезно циклируются вечно без дополнительного ввода или вывода. работай.

Компоненты без трения не нарушают фундаментальные макроскопические принципы физики. Если удаление всех диссипативных процессов приводит к вечному двигателю типа (1), вы знаете, что, вероятно, сделали анализ правильно, не допустив грубых ошибок.

Но другие идеализации нарушают фундаментальные макроскопические классические принципы физики. Помните, что мы говорим сейчас о макроскопическом (крупномасштабном) физические процессы, а не на микроскопическом уровне атомов или меньше.

  • Безмассовые компоненты, способные оказывать воздействие на другие компоненты. нарушил бы второй закон Ньютона.
  • Компоненты, которые прилагают силы без сопутствующей силы реакции, будут нарушает третий закон Ньютона.
  • Совершенно твердые тела, способные воздействовать на другие такие же тела, нарушают Законы Ньютона тоже. Вся материя может быть сжата или растянута, порождая к силам упругости. Если бы тела были абсолютно твердыми, у нас были бы бесконечные силы. действует бесконечно малое время. Мы не можем предполагать такие вещи в реальном Мир.
  • Материальное макроскопическое тело нельзя наблюдать одновременно в двух местах.
  • Никакая информация не может мгновенно перемещаться между двумя разнесенными точками.Этот это еще одна причина, по которой совершенно твердых тел не может существовать. Если вы нажали на один конец совершенно жесткой палки, другой конец мгновенно двигался. Но это невозможно, так как это означало бы, что другой конец получил информацию о толчок мгновенно.
  • Масса не может исчезнуть из одного места и времени и вновь появиться в другое место и время.

Верхняя.


Прикосновение к квантовой странности

Природа не терпит макроскопического вечного движения. — Д.Э.С.
Запреты природы, перечисленные в последнем разделе, относятся к макроскопическим (крупномасштабным) физическим объектам. Возможно ли, что они могут быть нарушены в микроскопическом (мелком масштабе) мире атомов и более мелких объектов? На это указывают некоторые популярные в настоящее время спекулятивные теоретические идеи.

Природа не запрещает вечное движение. Никакие законы природы не будут нарушены чем-то, существующим вечно в ненулевом энергетическом состоянии.Предположительно, это могут сделать невозмущенные атомы. Все, что «происходит» внутри атома, остается неизменным навсегда, если атом остается нетронутым. Что природа, кажется, запрещает, так это систему, производящую полезную работу в количестве, превышающем потребляемую ею энергию.

Вечный двигатель, который Кажется, лучше всего работают те, которые оказываются мошенническими. — Д.Э.С.
На этих страницах я действительно пренебрегал текущими спекуляциями в физике, такими как теория струн, энергия вакуума, черные дыры, червоточины, темная энергия, темная материя, параллельные вселенные и т. д.Я, вероятно, недостаточно осведомлен об этих вопросах, чтобы обсуждать их эффективно. Я отмечаю, что многие из этих понятий являются «виртуальными» сущностями, которые являются частью математической теории, но не поддаются непосредственному наблюдению. И когда они имеют наблюдаемые (измеряемые экспериментально) последствия, природа, по-видимому, запрещает их преобразование в непрерывный выход полезной работы в макроскопическом масштабе. Так что наши надежды создать на их основе макроскопический вечный двигатель, по-видимому, тщетны.Чем больше мы узнаем о природе, тем больше мы накапливаем свидетельств того, что «природа не терпит макроскопического вечного движения». Очень интересная книга, посвященная этим вопросам, — «Как построить машину времени» Пола Дэвиса. Сейчас он вышел в мягкой обложке в издательстве Penguin Books по цене 13 долларов. В аннотации к обложке говорится: «Быстрая… ясная возня [через] червоточины, обнаженные сингулярности, альтернативная вселенная, космические струны, экзотическая материя, отрицательная энергия, воображаемая масса, гравитационное замедление времени, возрастающая энтропия и падающая информация» — San Francisco Chronicle.В книге Дэвиса делается вывод о том, что у природы есть табу: «Никаких машин времени, вечных двигателей, голых сингулярностей и т. д.».

Верхняя.


Не должны ли все вечные двигатели приходят с ограниченной гарантией? — Д.Э.С.

А как же «свободная энергия»?

При анализе предложений по ПМ необходимо следить за «скрытыми» источниками энергии.Если бы цепь машины Стевина состояла из связанных между собой цилиндрических роликов, его можно было бы заставить двигаться, если бы внутри была небольшая батарея и двигатель. каждого цилиндра. Многие классические мошенничества с вечными двигателями делаются именно так. способ. Но в этом случае начальное и конечное состояния не идентичны, т.к. состояние батарей меняется по мере того, как они потребляют энергию. Несколько из ранние мошеннические демонстрации машин PM вполне могли быть вызваны скрытыми внутренняя запасенная энергия, позволяющая создавать массивные, хорошо сбалансированные и с низким коэффициентом трения колесо крутится очень долго, прежде чем ощутимо замедлится.

Энтузиасты «свободной энергии» утверждают, что если бы машина подключалась к какой-то невидимой источник энергии, заполняющий все пространство, эта энергия будет, как скрытая двигателей, продолжайте работу машины, даже если мы не смогли обнаружить свободный источника энергии любыми другими экспериментальными средствами. По сути, сама машина будет «детектором свободной энергии». Они напоминают нам, что когда-то физики высмеивал идею энергии, хранящейся в атомах. Да, они сделали, как эти цитаты указывать.

Маловероятно, что человек когда-либо сможет использовать силу атома. Бойкий предположение об использовании атомной энергии, когда наш уголь иссякнет, является совершенно ненаучная утопическая мечта, детский жучок. Природа ввела нескольких надежных устройств в подавляющее большинство элементов, составляющих основная часть мира, и у них нет сил сдаться в процессе распада.

— Роберт А.Милликен (1863-1953) [выступление 1928 года в Клубе химиков (Новый Йорк)]

…любой, кто ожидает источник силы от трансформации этих атомы болтают самогон…

— Эрнест Резерфорд (1871-1937) [1933]

Итак, правы ли здесь сторонники «свободной энергии»? Оправданы ли они посвящая свое время поиску систем «свободной энергии» или «сверхединства»? Должны ли традиционные ученые заняться такими исследованиями для решения наших энергетических проблем? Думаю, нет.Ученые обычно занимаются чем-то только тогда, когда ясно, доказательства, указывающие на необходимость расширения, уточнения или иного изменения физической теории. Так далеко, ни клочка достоверного или хотя бы наводящего на размышления доказательства существования этой «свободной энергии» было замечено. Возвращаясь к сравнению с атомным энергии, первоначальный скептицизм Милликена, Резерфорда и Эйнштейна был вполне оправдано. Но они изменили свое мнение, когда появились новые доказательства. Их первоначальный скептицизм никоим образом не замедлил нашего продвижения к открытиям. и использование атомной энергии.Я подозреваю, что если есть что-то вроде «свободной энергии» где-либо во Вселенной, она не будет обнаружена типа людей, которые сейчас делают дикие и необоснованные заявления об этом, ни методы, которые они используют, чтобы попытаться коснуться его. Это помогает иметь доказательства, и знать кое-что о, источник энергии, прежде чем пытаться понять, как его использовать. Все изобретательность в мире не может извлечь энергию из чего-то, чего нет, у нее нет энергии для извлечения или нет способа преобразовать ее в полезную работу.

Производство полезной работы строго ограничено по законам термодинамики, но производство бесполезной работы кажется быть неограниченным.
— Дональд Симанек

А как насчет возможного «случайного» открытия свободной энергии каким-то подвалом? ПМ лузер? Не случайно ли открыли рентгеновские лучи, когда никто даже не подозревал их существование и, конечно же, понятия не имел, что они собой представляли? Да, это один из (очень немногих) примеров действительно случайного важного открытия в физике.До появления Рентгена многие люди натыкались на доказательства существования рентгеновских лучей. но не смог продолжить эксперименты, чтобы увидеть, что происходит. Анти-прозорливость? Но в тот же период истории у нас есть интересные явление, когда другие люди «открывают» вещи, которые существовали , а не , такие как N-лучи, а затем М-лучи (митогенетическое излучение). Так в какой категории упадет ли «свободная энергия», если и когда кто-то заявит, что нашел для нее экспериментальное подтверждение? Время покажет.

В целом научные открытия, даже случайные, скорее всего должны быть сделаны, исследованы и использованы людьми, которые имеют очень хороший понимание соответствующих принципов существующей науки. Незнание хорошо зарекомендовавшая себя наука заставляет многих искренних и преданных своему делу людей тратить жизнь и карьера в погоне за лунным светом. Искренние предложения премьер-министра прошлого иллюстрируют тот факт, что их изобретатели не обладали достаточным пониманием. Многие из них считали, что такое понимание не нужно, или они отвергли его из рук.

Верхняя


Плавучий мотор №1

Джон Фин описывает это в его классической книге Seven Follies of Science (Ван Ностранд, 1906 г.), приписывая его корреспонденту по имени «Власть».

J-образная трубка А, рис. 14, открыта с обоих концов, но сужается книзу. конец, как показано. Хорошо смазанная хлопчатобумажная веревка C проходит через колесо B и через маленькое отверстие трубки с небольшим трением или без него, а также без утечка.Затем трубка заполняется водой. Веревка над линией WX уравновешивает над шкивом, а также над линией YZ. Веревка в трубе между этими линиями поднимается водой, а веревка с другой стороны шкива между этими линиями тянется вниз под действием силы тяжести.

Фин говорит, что «изобретатель предлагает это устройство скорее как своего рода головоломку». чем трезвая попытка решить известную проблему», — заключает Фин. спрашиваешь, почему не получится.

Как обычно, Фин упускает суть (и веселье) проблемы в своем анализе. этой головоломки. Он выдает обычные неубедительные замечания, такие как трение в подшипниках, работа, необходимая для изгиба каната, и трение каната о гидрозатворы, затем, если дело закрыто, переходит к чему-то другому.

я перефразирую задание и показать более простую картинку. Гладкая веревка проходит через контейнер жидкости, с непроницаемым без трения уплотнением на дне.

Я также установил основное правило для отклонения неуместных ответов: предполагать все идеально. Отсутствие трения, герметичные уплотнения, идеально гибкая непроницаемая веревка, отсутствие вязкого сопротивления между веревкой и жидкостью. Даже в этих идеальных условиях мы можем легко и просто показать, что эта машина не будет работать так, как заявлено. Почему изобретатель этой задачи думал, что она должна соблазнить нас думать это может сработать? Это его фраза «поднятая водой». Он, конечно, имеет в виду к выталкивающей силе закона Архимеда: «Тело, погруженное в жидкость опытов и направленной вверх выталкивающей силы, равной весу перемещенного жидкость.Этот принцип есть в каждом учебнике по элементарной физике, но редко понимаются учащимися. Они используют его вслепую, не зная, зачем это нужно. правда ни при каких условиях это правда, а они не обратили внимание тому, как оно получено.

Утверждение состоит в том, что восходящая выталкивающая сила на участке веревки в жидкость заставляет веревку двигаться вверх. Это утверждение ложно. Почему?

Ответ:

Выталкивающая сила на тросе отсутствует.Этот обман основан на общем непонимание закона Архимеда. Принцип требует, чтобы подводное тело имеет под собой жидкость, так что результирующая сила, создаваемая жидкостью действующая на тело имеет ненулевую восходящую составляющую. Принцип тоже работает если тело полностью погружено, с водой сверху и снизу, или плавает, с вода только внизу. Ведь что такое источник выталкивающей силы? Это разница давлений между верхней и нижней поверхностями.Рассмотреть возможность полностью погруженный цилиндр с вертикальной осью (очень уместно в этом кейс). Давление на стороны цилиндра обеспечивают только горизонтальные силы которые также добавляют к нулю и, что более важно, не имеют вертикальных компонентов. Только силы от давления на верхнюю и нижнюю поверхности имеют вертикальную составляющую. Давление снизу больше, чем сверху на величину r gh , где r это плотность жидкости. Так что есть сеть вверх усилие на цилиндр.

В этой головоломке с ПМ нет жидкости выше или ниже веревки, способной обеспечить восходящая составляющая силы. Все силы на веревке за счет жидкости строго горизонтальны, и поскольку эти силы распределены симметрично по окружности веревки прибавляют к нулю.

Проницательный корреспондент отмечает, что мой аргумент здесь не является общим. Он предлагает вариант, при котором канат проходит через жидкость под углом, скажем, под углом 45° к вертикали.Сейчас там это жидкость выше и ниже веревки. И если теперь на веревке действует выталкивающая сила, он обязательно имеет восходящую составляющую в направлении веревки, и, следовательно, эта версия машины должна работать. Почему нет?

Решение оставлено ученику в качестве упражнения. Решение может потребовать исчисление. Вот полезный совет. Та самая выталкивающая сила, упомянутая у Архимеда. принцип — это не какая-то новая «волшебная» сила, возникающая при погружении тела.Выталкивающая сила есть равнодействующая (сумма) сил давления, действующих на погруженный тело. Принцип Архимеда есть просто выражение полезного отношения между плотностями участвующих тел, вытекающими из геометрических законов и тот факт, что давление действует по нормали к поверхности.

Верхняя


Плавучий мотор №2

Вот еще еще одна машина PM, заявляющая о поддержке принципа Архимеда.Бедный неправильно понятый Арчи действительно терпит поражение.

Претензия:

Колесо в форме идеального шара или цилиндра вращается без трения горизонтальный вал. Левая сторона находится в камере, наполненной водой, идеально (без трения и герметичности) уплотнения вокруг вращающегося колеса предотвращают жидкость от вытекания. Таким образом, левая сторона колеса испытывает восходящая выталкивающая сила из-за жидкости, которую он вытесняет.Чтоб та сторона подымалась, и колесо вращается по часовой стрелке.

Ответ:

Все силы, действующие со стороны жидкости на окружность колеса перпендикулярны поверхности колеса и, следовательно, проходят через ось вращения. Все эти силы имеют нулевое плечо рычага относительно этой ось. Таким образом, жидкость не создает крутящего момента относительно оси колеса и колесо не крутится.

Скептически относитесь к любому циклическому вечному движению предложение, которое одинаково хорошо работает в любом направлении.

Принцип виртуальной работы Стевина аккуратно сносит этот ПМ-аппарат. Мы знаем колесо не будет иметь тенденции к вращению, потому что если мы представим виртуальный смещение колеса на любой угол, система все равно будет просто таким, каким он был раньше, без изменения его энергии и без изменения конфигурация. В процессе работы не делается.

Ричард Г. Клегг Вечный У Motion Page есть умный вариант этого плавучего двигателя.Вместо колесо имеет тор (кольцо в форме пончика), проходящий через два уплотнения, разделяющих две камеры с жидкостями разной плотности. Оси нет. Одна половина кольцо окружено жидкостью внутри и снаружи. Уплотнения из курс без трения и герметичности. Там нет оси для создания реактивных сил. Здесь силы на кольце из-за давления имеют направленные вверх компоненты. Почему этот не будет работать? [Изображение использовано с разрешения Ричарда Дж. Клегга.]

Ответ оставлен в качестве упражнения для ученика.

Верхняя


Плавучий мотор №3

Это вечное двигатель, вероятно, датируется серединой 1800-х годов. Основной барабан заполнен с жидкостью. В нем круглые камеры, заполненные воздухом (или вакуумом) и соединены стержнями с грузами снаружи. Стержни скользят без трения герметичные уплотнения, разумеется. Как и многие подобные предлагаемые механизмы, эта картина сложнее, чем необходимо, чтобы проиллюстрировать принцип, на котором он должен работать.На рисунках ниже показаны только один вес и один воздушный камера, погруженная в жидкость.

В положении 1 плавучести нижней сферы достаточно, чтобы поднять вес в самое верхнее положение. Если теперь барабан толкнуть так, чтобы он двигался в обратном направлении по часовой стрелке, вес остается на этом большом радиальном расстоянии, по крайней мере, до тех пор, пока он повернулся на 90°.

Во время следующей четверти оборота вес имеет большое плечо рычага. В конце этой четверти оборота, положение 3, воздушная камера поднимается до верха барабан, и вес теперь находится на наименьшем радиальном расстоянии (и наименьшем плечо рычага), где он остается на следующую четверть оборота.В течение последней четверти плавучесть воздушной камеры заставляет вес подниматься до тех пор, пока он не достигнет его наибольший радиус.

Поскольку крутящий момент во время второй четверти оборота больше, чем во время на третью четверть оборота, колесо получит больше энергии, чем нужно для двигаться вверх во время четвертой четверти оборота.

Принципы, которые должны заставить эту штуку работать, позволяют машине запускается толчком в любом направлении, и это будет работать так же хорошо по часовой стрелке как против часовой стрелки.Это немного подозрительно, не так ли? Кроме того, если представляем себе движение этого колеса через полный цикл, конечный и начальный состояния неразличимы, поэтому принцип Стевина говорит нам, что он не будет перемена. Тем не менее, мы все же хотели бы проанализировать детали, чтобы увидеть, где именно изобретатель заблудился.

Мы дадим вам грант на покупку подшипников качения, жидкость с нулевым вязкостью и герметичными безфрикционными уплотнениями подвижных штоков. Со всеми этого преимущества, почему он все равно не будет работать?

Решение от Бена Митча.

Верхняя


Плавучий мотор №4

Вот новое дополнение к нашему музею, предоставленное Дейвом Карвеллом. Этот имеет некоторые инновационные детали, чтобы бросить вызов вашему пониманию физики.

запечатанный контейнер имеет две вертикальные трубы. Правый содержит жидкость (голубой) например, вода, и очень светлый шарик (красный), намного легче жидкости. Как обычно, мы позволим вам использовать жидкость с нулевой вязкостью.(Мы щедры об этих деталях, которые в любом случае не имеют значения.)

Два «затвора» G1 и G2 выполнены в виде ирисовых диафрагм, которые могут открываться и закрываться. быстро. Разумеется, в закрытом состоянии они водонепроницаемы.

Теперь все мы знаем, что когда легкий предмет, например пробка, находится под водой, то высвобожденный, он всплывает на поверхность и может даже всплывать над поверхностью. Мы принимаем преимущество этого факта. Наша машина с невязкой жидкостью должна позволяют еще большую скорость наверху.Машина запускается с мячом внизу. Когда он поднимается, высокотехнологичный датчик быстро открывает ворота G1, чтобы позволить это через, немедленно закрывая ворота, и затем открывая ворота G2 вовремя, чтобы мяч прошел.

Поскольку один из ворот постоянно закрыт, уровень воды поддерживается. Мяч выскакивает над поверхностью с некоторым импульсом, и изогнутая вершина аппарат отклоняет его в другую трубку, где он падает, набирая скорость а импульса при падении достаточно, чтобы он ушел под поверхность жидкости там и натыкается на правую трубу, где, конечно же, начинается подниматься.Это должно продолжаться вечно, набирая скорость с каждым циклом.

Поверхностное натяжение и вязкость представляют здесь настоящие проблемы. Но прежде чем мы пойдем чтобы найти идеальную жидкость для этого устройства, мы должны искать еще более фундаментальные недостатки.

Решение

Верхняя


Капиллярный двигатель

Претензия:

Это одно из моих любимых предложений по управлению проектами, которое помогает учащимся понять их.Большинство студентов знают, что жидкости поднимаются по очень узкой трубке, процесс называется «капиллярным действием». Предположим, у нас есть такая трубка, способная поднять жидкости на высоту х . Теперь опустите трубку на высоту менее ч . Или сделать отверстие в его боку ниже верха столба жидкости. Жидкость, стремясь подняться на высоту ч , выльется затем через верх. трубы, где очень крошечное водяное колесо может улавливать свою энергию при падении.

Ответ:

Это может только обмануть люди, которые не рассмотрели , почему происходит капиллярное действие. Обычно схема учебника показана слева. Поверхностное натяжение действует на жидкость поверхность, где он соприкасается со стенками трубы. Эти межмолекулярные силы между жидкостью и стеклом больше, чем между молекулами жидкости самих себя.Это приводит к изогнутой форме «мениска» верхней жидкости. поверхность. Силы вокруг этой границы раздела действуют под углом со значительным направленный вверх компонент, способный удерживать водяной столб в статическом равновесии.

Давление воды на поверхность водоема равно атмосферному давлению, как снаружи, так и внутри капиллярной трубки. Это связано с принципом Паскаля что давление во всех точках на заданной высоте внутри жидкости одинаково.Кроме того, по тому же принципу давление в капиллярной трубке, чуть ниже мениска, меньше атмосферного давления на величину rgh . Это объясняет разность давлений на мениске, что, в свою очередь, объясняет его форма. Атмосфера давит на мениск, но сила молекулярного сцепления вокруг его края выступают против этого. Он действует как упругий лист, скрепленный по краям.

Если теперь постепенно опустить трубку, поддерживаемый столб жидкости останется той же длины.Верхняя часть трубки движется вниз, чтобы встретиться с мениском. Продолжайте опускать трубку, и, наконец, столб жидкости достигнет верха трубки. Но помните, что давление непосредственно под мениском все еще на ниже атмосферного давления, поэтому мениск все еще выпячивается вниз. Не переливается через верхнюю часть тюбика. Поверхность жидкости всегда соприкасается верхний край трубки, а при еще большем опускании трубки мениск следует это вниз.

Эта картинка показывает ситуации, которые вы могли себе представить возможными.Версия показанный на втором рисунке, с отверстием сбоку, легко дискредитируется. Дыра должен быть меньше диаметра трубы, поэтому он тоже будет проявлять поверхностное натяжение сил. Давление внутри этого отверстия все еще ниже атмосферного, поэтому вода будет выпячиваться внутрь, а не наружу, и никакая жидкость не пройдет через него.

Давление в жидкости увеличивается вниз по закону ρgh , где ρ — плотность жидкости.Давление на поверхность жидкости вне капиллярной трубки атмосферная. Итак, давление внутри трубки должно уменьшаться с высотой до мениска. это давление разница в мениске, которая отвечает за его изогнутую форму. На втором рисунке изображен результат, который просто не может произойти.

Верхняя


Капиллярные колеса

Претензия:

Эта идея появилась в колонке корреспонденции 22 апреля 1911 г., выпуск Scientific American .Редактор предложил читателям «выяснить ошибочность этого гениального устройства».

Представьте себе два очень тщательно обработанных колеса с параллельными осями на безфрикционной поверхности. подшипники. Они частично погружены в жидкость. Там очень узкий пространство между плоскими частями колес, вызывающее всасывание жидкости вверх между, капиллярным действием. Вес этого слоя жидкости оказывает направленные вниз силы на оба колеса; поэтому они должны вращаться в противоположных направлениях направления, как показано стрелками.Поскольку сила мала, скорость будет также быть низким, давая капиллярной колонке достаточно времени, чтобы подняться, чтобы компенсировать для этого движения, сохраняя постоянную высоту.

Как обычно игнор трения и вязкости. Столб жидкости безусловно поддерживается восходящей силой, создаваемой колесами. Третий закон Ньютона требует, чтобы столб жидкости оказывает на колеса направленную вниз силу. Это, безусловно, обеспечивает крутящий момент на оба колеса.Так почему они не двигаются?

Другой вариант с использованием шкивов и ремней показан слева. Принцип то же самое, поэтому мы ожидаем, что это будет работать так же хорошо, как и колесная версия.

Это еще один случай, когда неразличимы начальное и конечное состояния и Принцип Стевина должен был прервать этот проект на концептуальной стадии.

Ответ и обсуждение.

Верхняя


Сифон Джорджа Синклера.

Это любопытно устройство появляется в книге по пневматике 1669 года (на латыни) профессора философии. Джордж Синклер из Университета Глазго. Диркс упоминает об этом в своей книге 1870 года. Perpetuum Mobile (стр. 42), с которого мы взяли этот снимок.

По-видимому, верхняя колба имеет пониженное давление воздуха внутри, поддерживая жидкость, вытекающая из блюда. Один конец сифона перекачивает жидкость из эту лампочку вверх через изогнутый стержень и обратно в блюдо.Эта потеря жидкости из луковицы заменяется большим количеством жидкости, взятой из блюда, из-за низкое давление воздуха в колбе. Результат: бесконечная циркуляция жидкости. А маленькое водяное колесо может приводиться в движение водой, выходящей из сифона в блюдо. Ну, может быть, нет.

Синклер, должно быть, счел это устройство весьма изящным, поскольку посвятил ему 18 страниц. к обсуждению его достоинств. Ты, дорогой читатель, должен легко снести его в нескольких абзацах.

Ответ и обсуждение.

Верхняя


Гравитационный двигатель Боба Шадевальда.


Авторская концепция гравитационной электростанции. Двигатель перебалансированное колесо или внеосевой вес с (конечно) подшипниками без трения. Основываясь на предположении, что универсальная гравитационная постоянная постоянно уменьшение этого двигателя использует небольшую энергию, которую можно получить от это во время каждого оборота.В соответствии с философией двигателя сама по себе мощность передается на электрический генератор с помощью окольных шкивы и ремни. [Рисунок © 1992, Дональд Э. Симанек.]

Во-первых, давайте четко проясним, что BS Gravity Боба Двигатель пародия, шутка. Его целью было дразнить, развлекать и подправить физиков и инженеров, чье понимание физики было шатким. Перед читателями стояла задача убедительно показать, может ли работа, учитывая предположение об «убывающей гравитации».Он был осторожен, чтобы никогда полностью ответить на этот вопрос или объяснить шутку.

Предположение, что универсальная гравитационная постоянная может уменьшаться вышли из спекулятивно-теоретических работ Поля А. М. Дирака. В 1937 году он предположил, что универсальная гравитационная постоянная G может быть ослабление, пропорциональное возрасту Вселенной. Он даже предсказал, что через 10 миллиардов лет она может быть вдвое меньше, чем сегодня.С тех пор представление о том, что фундаментальные константы, включая скорость света, могут изменяться со временем очаровал спекулятивных теоретиков. Это также очаровало нью-эйдж сумасшедшие, которые бессовестно адаптируют и извращают идею, чтобы она соответствовала их собственным планам.

Очевидно, что двигатель BS попадает в мой класс (2) и, возможно, (4).

Принцип Стевина не убивает это предложение, ибо начальный и конечный состояния системы (включая ее окружение) после каждого цикла не идентичный.Однако это колесо будет одинаково хорошо работать в любом направлении. это всегда подозрительно.

Скотт Моррис обсуждал некоторые машины PM в журнале OMNI в 1990 году (июль, стр. 98 и 99; Август с. ?) и цитирует Боба Шадевальда: «Мое описание это тонкий обман. Скорость движущегося груза никогда не превысит что это было, когда он прошел дно, мертвую точку, в первый раз, даже если нет трения. Вес может набрать скорость в верхней точке, но никогда внизу, так что никакого реального ускорения в колесе никогда не бывает.»

Как Боб приходит к такому выводу? Можно ли оправдать этот неожиданный результат по элементарной физике? И почему Боб говорит «вес может выбрать вверху быстрее, а внизу никогда»?

Ответ и обсуждение .

Верхняя


Двигатель с прыгающими мячами Симанека

Это предложение PM работает так же хорошо в Gravity Engine (SGE) Боба Шадевальда. и анализировать будет легче.Это могло бы пролить некоторый свет на принципы, лежащие в основе SGE.

Боб отлил свой SGE в виде колеса. Это вводит функцию вращения это «отвлекающий маневр» для некоторых людей. Они думают, что парадокс как-то зависит от вращения или требует учета центробежных эффектов. Это не работает, как показывает этот двигатель с невращающимся прыгающим мячом.

Изобретатель читает с помощью света, питаемого от
электричество от потолочного преобразователя
двигатель с прыгающим мячом.Он носит беруши.

Мяч прыгает вверх и вниз между полом и потолком, твердым и массивным. Отскоки предполагаются эластичными, то есть скоростью мяча после удара. то же, что и до удара, но с обратным направлением.

Теперь представьте, что гравитационная постоянная 90 276 g 90 277 медленно, но неуклонно уменьшение. Мяч выпущен в состоянии покоя с потолка. Мяч достигает с определенной скоростью, когда он достигает пола, и отскакивает с той же скоростью.Но так как 90 276 г 90 277 теперь меньше, мяч по-прежнему имеет небольшую скорость когда он упирается в потолок. Ясно, что это означает, что по завершении этого цикл от потолка до пола до потолка, он приобрел небольшое количество кинетических энергии, которую мы могли бы извлечь с помощью слегка неэластичной потолочной панели. То панель украла бы именно это дополнительное количество энергии, доведя мяч до отдохните там на мгновение. Затем мяч начнет следующий цикл с нуля. скорость, как и в предыдущем цикле.Сила гравитации, хотя и немного меньше, чем раньше, мяч упадет на пол и отскочит обратно к потолку, где мы снова воруем лишнюю энергию, полученную в этом цикла и так далее до бесконечности или до тех пор, пока не иссякнет гравитация, в зависимости от того, что наступит раньше.

Предположения об абсолютно упругом ударе и бесконечной массе пола неверны. более неразумно излагать этот кажущийся парадокс, чем предположение о подшипники качения в колесе. Учитывая эти предположения, мы по-прежнему должны чтобы иметь возможность проанализировать машину и показать, может ли она работать так, как заявлено.

Ответ и обсуждение .
Топ


Двигатель гравитационного щита

Претензия:

Этому предложению как минимум сто лет. Классическая простота! Колесо имеет ось без трения. Теперь просто вставьте гравитационный щит под одну сторону, чтобы эта сторона светлее, и это будет инициировать и поддерживать вращение. Действительно, вы бы лучше постоянно извлекать из него энергию или затормозить его, иначе оно крутиться так быстро, что разорвется на части.

Я часто видел это без ссылки на его изобретателя. Если кто-нибудь знает, кто изобретатель, сообщите, пожалуйста. Никола Тесла описал это, в своей статье «Проблема увеличения энергии человека» в журнале Century Illustrated Magazine , июнь 1900.

Возможно и даже вероятно, что со временем откроются другие источники энергии, о которых мы сейчас ничего не знаем. Мы даже можем найти способы применения таких сил, как магнетизм или гравитация, для приведения в движение механизмов без использования каких-либо других средств.Такие реализации, хотя и весьма маловероятные, не невозможны. Пример лучше всего передаст идею того, чего мы можем надеяться достичь и чего мы никогда не сможем достичь. Представьте себе диск из какого-нибудь однородного материала, вывернутый идеально и предназначенный для вращения в подшипниках качения на горизонтальном валу над землей. Этот диск, будучи при указанных выше условиях идеально сбалансированным, мог бы покоиться в любом положении. Теперь возможно, что мы сможем научиться заставлять такой диск непрерывно вращаться и выполнять работу силой тяжести без каких-либо дополнительных усилий с нашей стороны; но совершенно невозможно, чтобы диск вращался и совершал работу без какой-либо внешней силы.Если бы это было возможно, то это было бы то, что научно называют «вечным двигателем», машиной, создающей собственную движущую силу. Чтобы заставить диск вращаться под действием силы тяжести, нам нужно только изобрести экран, противодействующий этой силе. С помощью такого экрана мы могли бы предотвратить действие этой силы на одну половину диска, и последующее вращение последнего последовало бы. По крайней мере, мы не можем отрицать такую ​​возможность, пока точно не узнаем природу силы тяжести. Предположим, что эта сила была вызвана движением, сравнимым с движением потока воздуха, идущего сверху к центру Земли.Воздействие такого потока на обе половины диска было бы одинаковым, и последний не вращался бы обычно; но если бы одна половина была защищена пластиной, останавливающей движение, то она бы повернулась.
Критики быстро заметят, что если представить себе виртуальное вращение через небольшой угол колесо физически такое же, как и раньше. Маленький часть на дне, которая была в гравитационном поле, становится невесомой над гравитационным щитом, но в то же время равным сегментом колеса переходит из состояния невесомости обратно в гравитационное поле.Поэтому они утверждать, что ничего не изменилось, и нет никаких причин, по которым должно быть такое движение. Это хорошее применение принципа виртуальной работы Стевина.

Неизвестный изобретатель мог бы возразить так: Снимите гравитационный щит. Представьте эквивалент: полуколесо. Он будет вращаться под действием силы тяжести, а затем продолжит качаться как маятник. Вряд ли можно отрицать, что если одна половина колеса вдруг на него не действует гравитационная сила, другая половина будет двигаться из-за к неуравновешенному крутящему моменту.

Это предполагает лучший дизайн. Не используйте колесо. Используйте несбалансированный вес, как в SGE. (см. предыдущий пункт). Запустите машину с грузом в верхней части спектр. Слегка подтолкните его к незащищенной стороне, и он упадет. приобретая кинетическую энергию. Эта кинетическая энергия на дне остается неизменной во время его движения вверх по щиту и остается там, когда вес достигает вершины, унося ее в незащищенную сторону, где она еще подхватывает больше энергии, и так навсегда. Что мешает?

Всегда есть вероятность, что вы можете взять на себя какую-то часть машины. что само по себе физически невозможно. Если кто-то слишком охотно допускает его возможность, много времени может быть потрачено впустую на анализ других частей машины. Здесь подозрительной частью является гравитационный щит. Можем ли мы просто и убедительно показать, что гравитационный щит возможен или невозможен? Можем ли мы показать, что само его существование нарушит какой-то фундаментальный закон?

Эта головоломка не требует идеального щита.Щит, уменьшающий гравитационная сила лишь на несколько процентов, казалось бы, удовлетворяла требованиям вечного двигателя. Нам нужно показать с помощью простой физики, что (1) само существование такого щита нарушило бы фундаментальные законы физики, или (2) даже с таким щитом колесо не будет вращаться постоянно и не будет набирать скорость или (3) какой-то фундаментальный закон физики неверен, и то же самое относится и к принципу Стевина и законам термодинамики.

Обоснование этого колеса говорит о том, что оно будет набирать скорость только в одном направлении.Если бы он повернулся в другую сторону, он бы потерял скорость. Это может быть подсказкой. Принцип Стевина сносит вариант с единым колесом, ибо начальный а конечные состояния системы и среды идентичны для любого виртуального смещение колеса. Следовательно, колесо не может двигаться само по себе. Так почему мы ошибочно думали, что должен крутиться сам по себе? Стевина принцип также дискредитирует версию с эксцентриковым грузом, для виртуального смещение на один оборот возвращает колесо в идентичное состояние.Но это не помогает нам понять, что происходит во время каждого цикла.

Обсуждение и ответ.

Верхняя


Классический двигатель с магнитным экраном

Читатель сообщает нам, что устройство такого рода было предоставлено в качестве дополнительного кредита. домашнее задание профессора Массачусетского технологического института в 1985 году. Крис Ченг, старшеклассник из Сиднея, Австралия, прислал нам простое версия, из которой эта развилась в процессе доработки.

Как это должно работать.

Доступны материалы с магнитным экранированием. Они не идеальные щиты, но для целей этого двигателя они не должны быть идеальными.

Свободно вращающийся якорь в центре состоит из постоянного магнита. частично покрыт магнитным экраном (сплошной черный). В щите есть отверстия справа, у полюсов. Внешнее кольцо имеет магниты в радиальном массиве северными полюсами внутри, прочно закрепленными на жестком каркасе.Эти магниты длинные, поэтому южные полюса находятся на значительно большем радиусе, чем северные полюса. Магнитное поле от полюса магнита уменьшается по силе с расстоянием.

Отверстия в экранах позволяют каждому полюсу арматуры «видеть» лишь пару магниты внешнего кольца. На каждый полюс арматуры в первую очередь влияет северные полюса кольца, ближайшие. Поэтому в положении показанный на рисунке, N полюс якоря отталкивается, испытывая сила слева.S полюс якоря притягивается, испытывая сила вправо. Эти две силы составляют пару, которая вращает якорь по часовой стрелке.

Классическая простота! Если бы вы хотели его улучшить, эти внешние магниты могли бы раскачиваться вверх или вниз, чтобы они находились в цилиндрическом массиве магнитов с их оси параллельны. Тогда аналогичную арматуру можно было бы разместить в плоскости S полюса, работающие на той же оси, что и якорь в плоскости N столбы.Это должно удвоить выходную мощность!

Мы предупреждаем читателя, что у этой машины есть детали, которые могут быть незаметны. и трудно поддается подробному анализу. Законы Гаусса и Стокса в векторном исчислении Форма может потребоваться для полного анализа. Однако эта машина имеет простую и принципиальный недостаток, который можно оценить даже на вводной физике уровень.

Ответ и обсуждение.

Верхняя


Re: Ответы оставлены в качестве упражнения для студента.Присылайте свои ответы на адрес показано справа. То самые ранние из поступивших хороших ответов могут быть размещены здесь с указанием автора. Я буду публиковать (на свое усмотрение) ответы, простые для объяснения, понятные, правильные, проницательные, и которые стимулируют мышление и дальнейшее обсуждение. Опубликованные ответы, написанные мной или кем-то другим, не всегда отражают последнее слово в данном предложении. Несколько раз проницательные читатели заметили то, что мы пропустили, или предложили более простые способы объяснить что-то.Так что не стесняйтесь скептически переосмысливать данные «ответы».

Хотя я приветствую представление новых или новаторских головоломок с вечным двигателем, Я не беру на себя обязательств подробно отвечать на все из них. Особенно, От меня нельзя ожидать, что я буду анализировать расплывчатые предложения, чрезмерно и излишне сложные конструкции, ни идеи, которые являются просто вариациями классики, найденной в литературе. Я уже получил предложения, которые не соответствуют тому же причины, уже рассмотренные выше, указывающие на то, что лицо, предлагающее idea не полностью понял этот документ.Кроме того, я предпочитаю не включать устройств, которые требуют высшей математики или физики для подробного анализ. Я не люблю публиковать головоломки, если я не уверен в том, что недостаток, и что недостаток можно объяснить с помощью элементарной физики принципы.

Тем изобретателям, чьи творения я решил не включать в музей коллекция, я предлагаю этот комментарий и утешение:

«Возможно, это вечный двигатель, но его проверка займет целую вечность.»
Мультфильм Дональда Симанека.


Верхняя

Ссылки


Верхняя

Каталожные номера и дополнительная литература:

Когда я впервые заинтересовался этой темой, большинство этих ссылок были редкими, трудно найти книги. Мне посчастливилось иметь их копии. Сейчас [2012] многие из них доступны в виде бесплатных электронных книг. Другие доступны в дорогих переизданиях.Теперь нет никакого оправдания тому, чтобы изобретатель вечного двигателя не знал долгую историю этого предмета.

  1. Ангрист, Стэнли В. «Вечные двигатели» в Scientific American , Январь 1968 г. Эта статья также находится в журнале Sci. амер. переиздать книгу.
  2. Ангрист, Стэнли В. и Лорен Г. Хеплер. Порядок и Хаос . Основные книги, 1967 г. [QC311.A5]
  3. Коллинз, Джон. Вечный двигатель: раскрыта древняя тайна? Публикации Пермо, 1997, 2005. История Иоганна Бесслера, составленная из первоисточников.
  4. Диркс, Генри. (1806-1873) Perpetuum Mobile, или поиск самомотивации власти в 17-18-19 вв. Лондон, Э. и Ф. Спон, 16 Баклерсбери, 1861 г. Роджерс и Холл Ко., 1916 г.
  5. Диркс, Генри. (1806-1873) Вечный двигатель, или история поиска для собственной движущей силы с 13 по 19 век.Лондон, Э. и Ф. Спон, Чаринг-Кросс, 48, 1870 г.
  6. Диркс, Генри. (1806-1873) Научные исследования или практика, напротив С химерическими занятиями, представленными в двух популярных лекциях. I. Жизнь Эдуарда Сомерсета, второго маркиза Вустера, изобретателя паровой машины. II. Химеры науки: астрология, алхимия, квадратура круга, вечный Mobile, Etc. London, E. & FN Spon, 48 Charing Cross, SW 1869.
  7. Гарднер, Мартин Причуды и заблуждения во имя науки. Дувр, 1952, 1957. Это классика. В этой книге нет главы о вечном двигателе, но комментарии Гарднера о психологии лжеученых и чудаков в равной степени применимы ко многим вечным двигателям. См. следующую ссылку для его комментариев о вечном двигателе.
  8. Гарднер, Мартин. Вечный двигатель: иллюзия и реальность , Отпечатки ног, (домашнее издание Foote Mineral Co., Экстон, Пенсильвания.) Vol. 47, № 2, 1984, с. 21-35.
  9. Херринг, Дэниел Вебстер (1850–1938). Слабости и заблуждения науки. Ван Ностранд, 1924 год.
  10. Хискокс, Гарднер Д., М.Е. Механические приспособления и новинки строительства. Нормальный W. Henley Publ. Ко., 1927 г. Глава 23, доступная в Интернете, представляет собой замечательный ресурс о 60 неисправных механических устройствах с картинками. Имена изобретателей, даты и номера патентов обычно не указываются, и этот источник не указывает причин, по которым устройства не работают.Преамбула Хискокса предполагает, что научные мнения разделились по поводу возможности вечного двигателя. Но его описание многих из этих устройств показывает, что он не сомневается в их невозможности, и он, кажется, говорит: «Конечно, вы понимаете, почему они явно не будут работать, так что мне не нужно это объяснять». Увы, это вовсе не очевидно для многих изобретателей, даже сегодня, которые торгуют незначительными вариациями этих старых и дискредитированных идей, будучи полностью уверенными, что они должны работать.Если вы только что изобрели, казалось бы, чудесный вечный двигатель, вам лучше заглянуть сюда, чтобы узнать, было ли это сделано раньше. Если это так, вы можете быть уверены, что это не работает.
  11. Ястроу, Джозеф. История человеческой ошибки. Компания D. Appleton-Century, 1936 г. Глава «Ошибка в физике» У. Ф. Г. Суанна. Книги для библиотек.
  12. Мур, Клара Блумфилд. Кили и его открытия. (Переиздание с предисловием Лесли Шепард, University Books, 1972?.Оригинальное издание, 1893(?).) Миссис Мур была одной из самых преданных сторонниц Кили. Объяснения Кили своих теорий были непонятны даже тем, кто симпатизировал его работе, и эта книга дает много примеров этого.
  13. Орд-Хьюм, Артур В. Дж. Г. Вечный двигатель. St Martins Press, 1978. Орд-Хьюм был инженером, который много писал о старинных часах и других механизмах. Но его бесцеремонные «опровержения» многих вечных двигателей тривиальны и вводят в заблуждение.Некоторые части, особенно главу 6, трудно понять. Но достоинство книги в том, что она все еще находится в печати, в мягкой обложке, и как исторический обзор предмета она заслуживает того, чтобы ее иметь. Однако рисунки в репринтном издании Barnes and Noble воспроизведены плохо. В нескольких интернет-источниках это бесплатная электронная книга, но некоторые иллюстрации воспроизведены плохо.
  14. Фин, Джон. Семь глупостей науки. Д. Ван Ностранд, 1906 г. Очень четко воспроизведены штриховые рисунки, видимо перерисованные с первоисточников.Объяснения часто не соответствуют действительности.
  15. В журнале Scientific American, 1884 г., есть ссылки на Дж. У. Кили, как правило, уничижительные и даже саркастические. 19 марта, с. 196. 5 апреля, с. 213. 11 окт., с. 230. Это бесплатно онлайн.
  16. В Scientific American Supplement есть семь длинных статей о вечных двигателях, подробно описанных, с красивыми гравюрами, а также с ироничным сарказмом. Это бесплатная загрузка с Google.
  17. Веранс, Перси (псевдоним!).Вечное движение. Компания 20th Century Enlightenment Specialty Co., 1916 г. Это материал Диркса. книги, переработанные и сжатые «для широкого читателя» и содержащие множество оригинальных иллюстраций. Очевидно, это издание розенкрейцеров, часть серии под названием: History, Explanation and Prophecy Illustrated . Предупреждение: Умный псевдоним был недавно присвоен несколькими людьми, не имеющими никакого отношения к анонимному автору этой книги.

Читаемый отчет об истории Бесслера можно найти в:

  • Гулд, Руперт. Странности, книга необъяснимых фактов. 1928, 1944, 1964, University Books 1965. Глава V, Колесо Орфиреуса.

В некоторых учебниках упоминаются вечные двигатели или ставятся задачи о их.

  1. Геттис, В. Эдвард, Келлер и Сков. Классическая и современная физика , McGraw-Hill, 1989. Проблемы в конце главы о «Водопаде» Эшера (стр. 347), парадокс выталкивающей силы (стр.348), и утяжеленное поршневое устройство (стр. 348).
  2. Хадсон, Элвин и Рекс Нельсон. Университетская физика , Харкорт Брейс Jovanovich, Inc., 1982. В разделе 21.7 обсуждаются вечные двигатели с изображения перебалансированного колеса, плавучего двигателя, замкнутого цикла 1618 г. мельница, аммиачный двигатель и изображение водопада Эшера, все на стр. 511.
  3. О’Ханиан, Ханс С. Физика , В.У. Нортон, 1985. Краткое описание два вида вечных двигателей с чертежом шарнирно-молотовое перебалансированное колесо (стр. 508).

Вход и предложения приветствуются на адрес электронной почты, указанный здесь. При ответе на что-либо в этих веб- страниц укажите конкретный документ по теме, названию или имени файла.

Все материалы в этом музее принадлежат © 2002, 2003, 2020 Дональду Э.Симанек, за исключением текста и материалов, указанных как от другие источники. Последняя редакция, январь 2016 г.

Вернуться на первую страницу.
Вернитесь в угол Боба Шадевальда.
Вернитесь к началу этого документа.

Эксергия, мембраны, демон Максвелла и Четвертый закон

Эта статья очень необычен, потому что он имеет дело с вечным двигателем, который законы термодинамики забыл запретить.Вечные двигатели, в их наиболее распространенном определении, те, которые производят высококачественную энергию, такую ​​как электричество или механические работы, бесплатно. Естественно, этого не может быть, иначе мир пошел бы вверх дном: состояния превратятся в нищету, правительства развалятся, и земля начнет прогреваться навсегда. Но, к счастью, термодинамика есть законы, чтобы предотвратить такой беспредел.

Первый закон запрещает что-либо из получения большего количества энергии, чем вложено, эффективно сводя на нет машины, сделанные из магнитов, неуравновешенных рычагов и самовосстанавливающихся двигателей.Кроме того, Второй закон устанавливает строгий предел эффективности преобразование тепла в работу, так что те, кто думал решить все мировые проблемы путем извлечения обильной энергии из окружающей среды, куда она в конечном итоге возвращается только для повторного использованиявынуждены были вложить свои значительные творчество для лучшего использования. Вечный двигатель — золото дураков, наше учебники говорят, предназначенный для гибели тех, кто не удосужился бодрствовать во время урока Термо.Конечно, недостатки таких машин порой трудно увидеть. Например, этот, основанный на свете.

Еще одна вечная машина (называемый некоторыми представителями третьего вида, чтобы отличить его от первого и второй вид, в общих чертах описанный выше). Хитрость заключается в том, чтобы получить массу (скажем, это плитка мороженого) до абсолютного нуля. Затем один можно пойти в ближайший хозяйственный магазин, купить идеальный цикл Карно и наклеить его на батончик мороженого с абсолютным нулем, как показано на рисунке ниже

.

Второй закон дает, для КПД такой машины, это выражение, где температура должна быть выражено в Кельвинах любой другой абсолютной шкалы:

Где T H и T L — высокая и низкая температуры цикла, соответственно.Если низкий температура в цикле равна абсолютному нулю, то КПД установки равен ровно один, а это означает, что все тепло, отводимое в окружающую среду, будет преобразуется в полезную мощность. Дополнительным преимуществом является то, что тепло отводится бара мороженого будет ровно ноль, так что наше драгоценное имущество никогда не увидит его температура выше абсолютного нуля. Мы можем держать нашу машину в рабочем состоянии навсегда (помните, это идеальный цикл Карно), создание полезной энергии из окружающей среды.Это, конечно, запрещено Второй закон, поэтому эта машина на самом деле представляет собой особый тип вечного двигателя. машина второго рода, и придавать ей отдельный вид не очень гарантировано.

Есть ли такая вещь как настоящий вечный двигатель третий вид ?

Введите эксергию. Это очень полезная концепция обесценивает энергию, чтобы дать возможность производить полезную работу. Например, эксергия теплоты стоимостью Q меньше, чем Q , потому что не вся она может быть превращена в работу, согласно второму закону, а скорее:

где T 0 температура окружающей среды, которая обычно является теплоотводом в обычных термодинамических системах.Все, что содержит энергию, содержит и эксергию, в том числе и то, что вообще не содержат энергии. Например, в вакуумированном резервуаре нет материала, и, следовательно, нет энергии, но ее можно использовать для выработки энергии, вызывая среде, чтобы толкнуть поршень или поставить гребное колесо перед набегающим воздуха, если бак будет проколот. Важно не то, будет ли власть исходит из системы или нет, а скорее то, что система есть возможность путем которые сама система или окружающая среда смогут производить энергию.

Эксергия веществ может вычисляется многими способами, и это обычно связано с его термодинамическим состояние и состояние окружающей среды, определяемое ее температурой, T 0 , давление, p 0 и другие свойства. Частный случай интерес для нашего вечного двигателя третьего рода есть эксергия вещество, молекулы которого способны испаряться в окружающую среду.Если это вещество, скажем, ведет себя как идеальный газ (а каждое вещество будет, как только его давление пара становится достаточно малым), его эксергия определяется выражением следующее выражение (предполагая, что его удельная теплоемкость Cp постоянна для простоты):

Где y и y 0 — его мольные доли в системе и в окружающей среде соответственно, и p и p 0 — давления.Итогом этого является то, что вышеприведенная формула, которая выведена в строгом соответствии с первым и вторым законов термодинамики, давала бы бесконечную эксергию всякий раз, когда y 0 равно нулю, то есть всякий раз, когда вещество полностью отсутствует в окружающая обстановка. Создание вещества, полностью отсутствующего в окружающей среде хотя это не такая надуманная концепция. Фармацевтические компании занимаются это все время, когда синтезируют новые лекарства.Физики делают это рутинно, на субатомном уровне, когда сталкиваются частицы путешествуя с высокой скоростью, чтобы создавать новые частицы. Требуется больше или меньше энергии для образования нового вещества, но это всегда конечное количество. Объем работы требуется, как минимум, равна его химической эксергии, которая получается когда соединению позволяют реагировать, производя работу (скажем, в топливном элементе), или возможно поглощающая работа, вплоть до соединений, которые присутствуют в окружающей среде, и им затем позволяют диффундировать в эту среду, внося больше работать с членами той же формы, что и уравнение (3), но которые теперь конечны потому что ни одна из y 0 концентраций в окружающей среде равно нулю.Конечно, уравнение (3) не должно быть применяется, когда вещество полностью отсутствует в окружающей среде, а скорее сначала нужно рассчитать, сколько эксергии требуется для образования вещества путем химической реакции, начиная с веществ, которые присутствуют, а затем добавляют эксергия, которую должны были бы иметь эти вещества, прежде чем они расширятся в среды, как описано выше. Но тогда остается парадокс, что вещество для синтеза которого не требовалось бесконечной эксергии, кажутся обладающими бесконечной способностью выполнять работу, если ему просто позволить расширяться в окружающую среду.

Для пример того, как будет работать настоящий вечный двигатель третьего рода, посмотрите на рисунок ниже:

синтезатор представляет собой систему черного ящика, в которой некое новое вещество (назовем it novium) синтезируется, начиная с веществ, присутствующих в окружающей среде. Этот процесс, как мы видели выше и знаем по опыту, берет конечное количество энергии, состоящей из работы и теплоты. Образовавшийся в синтезаторе новий теперь перемещается в расширительная камера, поддерживающая ту же температуру, что и окружающая среда, где он испаряется и встречается с мембраной, проницаемой для всех вещества, присутствующие в окружающей среде, но не новий.Мембрана, следовательно, будет подвергаться давлению паров новия с одной стороны и не будет подвергаться силе с другой. если это разрешено чтобы двигаться, мембрана будет производить работу, так как газ новия расширяется при постоянной температуре, поглощая тепловую энергию от окружающая обстановка. Процесс может двигаться с исчезающе малой скоростью, приближаясь к равновесие во все времена. Этот процесс также обратим, так как всегда можно проталкивать мембрану против давления паров новия до тех пор, пока она не сконцентрируется в небольшом объеме.Под этим условий, и устранив трение и другие необратимости, камера расширения будет производить работу на единицу массы, равную ее эксергии, дано в уравнении выше. Поскольку y 0 новия (в окружающей среде) равно нулю, то работа, произведенная при бесконечном ходе для смещения мембраны также будет бесконечно. Другой способ взглянуть на это заключается в том, что новий подвергается постоянной температуре обработать.Так как это идеальный газ при малых концентрациях, то работа будет быть предоставлено:

 

, что приводит к логарифмической зависимости между работой и объемом. В итоге для достаточно большой объем (на самом деле он не обязательно должен быть бесконечным), расширительная камера проделает достаточно работы, чтобы создать необходимый образец новия, а затем и некоторые другие. Следует отметить, что уравнения (3) и (4), далеко не разрушаться по мере расширения, будет все меньше и меньше идеализация, поскольку все вещества приближаются к идеальному газовому поведению, поскольку их пар давление стремится к нулю.

Энергия, конечно, приходит из окружающей среды, в основном за счет тепловых взаимодействий в синтезаторе и расширительная камера. Но температура окружающей среды постоянна, поэтому не должно быть возможности произвести какую-либо работу, извлекая из него теплоту, согласно второму закону. И все же, анализ уравнений выше говорит, что этот результат вытекает непосредственно из этого закона, поскольку логарифмический член который дает бесконечный результат, также может быть получен из:

где

 

— разность энтропий идеального газа (с постоянные удельные теплоемкости) между данным состоянием и состоянием окружающей среды.Здесь используемое давление является парциальным давлением газа в случае, если другие газы смешались с ним, что является обычной ситуацией.

Что здесь произошло? Как удалось ли второму закону привести к результату, который кажется противоречащим закону? сам?

Следует отметить, что тот факт, что никто не сделал и, вероятно, никогда не сможет сделать, такая машина не аргумент против парадокса. Точно так же никто не смог построить что-то так же просто, как цикл Карно, потому что всегда есть необратимости, такие как трение и теплопередача через конечные температурные промежутки, и все же наука термодинамика основана в теме.Нет, здесь важен тот факт, что предложенная выше машина в своем идеальная форма, кажется внутренним противоречием второму закону, который эти законы приличия не терпят даже в самой идеальной форме.

Причина, по которой машина не является вечным двигателем, нарушающим ни первый, ни второй законы это потому, что он на самом деле не работает в циклах. Действительно, после того, как первый образец новия расширился, производя столько работы, сколько мы позаботился о сборе, необходимо вернуть его в исходное состояние.А Клапан открывается на его дальней стенке, и мембрана может двигаться назад ни при каких обстоятельствах. перепад давления, вентиляция новия в окружающая обстановка. Но это означает, что в следующий раз, когда мы попытаемся расширить образец газа-новия, он уже не будет полностью отсутствовать в анализе. среды, и, таким образом, бесконечная работа будет невозможна.

Да, но то же самое может быть сказано о цикле Карно, который поглощает тепло от источник тепла с постоянной температурой без снижения его температуры, и отводит тепло к теплоотводу, не повышая при этом его температуру.То мысленная конструкция состоит в том, что эти два термальных резервуара бесконечны для этих целей, и так чуть больше или меньше тепла не меняет их температуру. Это Было бы несправедливо не придать аналогичную способность поглощать новий среде, окружающей машину, чтобы концентрация новия в окружающей среде не изменялась из-за нескольких (или миллион) глотков выливается.

Кроме того, ничего запрещает механизатору изменять состав новия для следующего хода (вместе с составом мембрана).Это то, что требует конечного объема работы, так что следующий цикл работает почти так же, как и первый, насколько машина обеспокоенный. Нет страха, что у вас закончатся различные вещества для изготовления, поэтому машина будет работать бесконечно долго. Однако это совершенно не то же самое процесс, если состав новия изменился. Мы вернемся к этому аспекту позже.

Но возможно такая машина есть невозможно, потому что никакая мембрана никогда не сможет отличить новиум от других газов, контактирующих с ним, и, таким образом, перестанет работать как надо.Работа, которую мы просим мембрану выполнить действительно довольно деликатно и не сильно отличается от выполняемой работы нашим добрым старым другом, демоном Максвелла.

Демон Максвелла, на фото внизу, должен стоять на страже у маленького люка и позволять только быстро молекулы двигаются слева направо, а медленные молекулы двигаются справа на влево, в результате чего вскоре создается разница температур, против Второй закон. Но демон Максвелла не может выполнять свою работу, если он не анализирует скорость приближающихся молекул, и при этом он создает больше энтропии чем он разрушает, классифицируя молекулы на быстрые и медленные.Вопрос есть ли у мембраны подобное ограничение? Как мембрана отличает новий от любого другого вещество?

Ответ не простой, Полупроницаемые мембраны работают по-разному. Мембрана, которая вокруг каждой из клеток нашего тела, например, имеет рецепторы многих видов на его поверхности, и определенные молекулы могут зацепляться за него с помощью водородные связи, если их геометрия соответствует рецепторам.Ученые смогли проделать то же самое с фрагментами ДНК на кремнии. чип, используя ферменты рестрикции, которые связываются только с определенными последовательностями. Если новий основан на ДНК, то подложка, покрытая фермент рестрикции для его конкретной последовательности сможет остановить его, поскольку он пытается пройти мимо, пока его не остановит ни одна другая молекула. Новиум, связанный с ферментом, в конечном итоге достигнет равновесие (контролируемое вторым законом) со свободным новием, так что столько же молекул высвобождается обратно в расширительную камеру, сколько захвачены на его поверхности.Результатом будет барьер для новия, и вечный двигатель третьего рода сможет работать.

Но бывает и хуже: сделать мембрана, которая остановит новий, но не остановит все остальное может быть таким же простым, как сделать молекулу новия больше, чем любая другая молекула, присутствующая в окружающей среде. Общий стена с достаточно большими отверстиями для тех, но не для новия, бы сделать свое дело. Это самый ленивый вид демона Максвелла.Демон Максвелла, которому не нужно тратить энергию, чтобы классифицировать входящие молекул и, следовательно, не генерирует энтропию для работы. Этот случай отличается от подпружиненного демона Максвелла в правой части рисунка выше, который пропускает только те молекулы, которые достаточно быстро, чтобы открыть дверь против весна. Возможно, это не слишком надуманно: недавно стало известно, что наноматериалы ведут себя аномально там, где действует второй закон. обеспокоены, вероятно, из-за их микроструктуры.Но даже микроскопический Сортировочная дверь попадает под проклятие второго Закона. Тот крошечный источник, действительно, в конечном итоге забрал бы часть энергии входящих молекул, в результате чего что дверь в конечном итоге будет так сильно трястись, что вскоре она не сможет классифицировать молекулы вообще. Но мембрана с простыми отверстиями не выдержала бы не больше энергии, чем стена без отверстий. Материал стен может быть идеально жестким, и тем не менее он выполнит свою миссию по надежному удержанию новия с одной стороны.Молекулы, слишком большие для того, чтобы пройти сквозь них, отскакивают. упруго, в то время как те, которые проходят, не должны терять энергию при этом.

Все-таки наше чутье подсказывает нам что должна быть причина, по которой эта машина не может работать, иначе мир может рухнуть. вверх ногами. Учтите это: газу в расширительной камере не нужно полностью отсутствовать в окружающей среде, чтобы машина могла производить энергию; Это только должно быть достаточно редким, чтобы его производство требовало меньше энергии, чем его дает, когда он расширяется, согласно уравнению.(4). Ан изобретатель может рассуждать о том, какие газы легко получить, но редко встречаются снаружи, но давайте просто посмотрим, например, на углекислый газ. Чистый CO 2 банка генерироваться рядом процессов, хорошо известных первокурсникам (например, капающий уксус на мрамор), ни одно из которых не требует много энергии. Тем не менее, молярная доля CO 2 в земной атмосфере составляет всего 0,0003, что дает, из уравнения (3) 456,6 кДж на кг чистого СО 2 в расширительной камере при стандартной температуре 25С.Один раз освобождаясь, CO 2 захватывается обратно в горные породы биотическими процессами, так что в конечном счете мощность, производимая машиной, исходит от солнца. Это, следовательно, вечный двигатель или нет?

Но, возможно, это пример, хотя, возможно, основа для метода производства энергии служит только для запутать вопрос, а именно: могут ли законы термодинамики позволить случай бесконечной эксергии. Возможно, проблема в том, что закон термодинамики что мешает этому вечному двигателю работать еще не было обнародованы, и поэтому машина продолжала бы счастливо работать, не обращая внимания на какой-либо вины или проступка.

Третий закон существует уже, поэтому новый закон (если Бог решит его принять) должен был бы называться Четвертый закон в лучшем случае. Это может выглядеть так:

Это невозможно для эксергия любой системы бесконечна.

Или, точнее:

Это невозможно для концентрация любого вещества равна нулю.

Во второй форме Четвертый закон подозрительно пахнет котом Шредингера, который одновременно и мертв, и жив.В нашем случае нежить-новиум приобрела способность туннелировать, призрачно-кошачью, через любую стену, так чтобы он был по обе стороны от нее одновременно. Там было всегда определенное количество туннелей, контролируемое принципом Гейзенберга, но теперь мы устанавливаем минимальное значение: должно быть как минимум достаточно туннелирования, чтобы что эксергия этой кошки падает ниже силы, необходимой для ее создания.

Но, может быть, Бог будет счастлив с этой лазейкой: новиум в нашей машине не будет одно и то же в каждом такте, и поэтому машина строго не обкатывается циклы.В этом случае он мог бы позволить нам продолжать использовать его, чтобы производить бесконечную энергию. пока мы не наполним эту вселенную нашими творениями (такими как разные виды новия). И тогда, ну наконец уметь сказать (довольно приглушенным голосом, на всякий случай):

Eppure si muove!

вернуться на домашнюю страницу

Как сделать вечный двигатель

На протяжении веков человечество пыталось постичь секрет создания вечного двигателя.Давайте поговорим, если это возможно.

Как сделать вечный двигатель

Инструкции

Шаг 1

Вечный двигатель первого рода — это воображаемое (!) устройство, способное совершать работу бесконечно без затрат топлива или другой энергии. По закону сохранения энергии этого сделать нельзя. Невозможность этого описана в первом законе термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — это воображаемая (!) машина, которая, будучи запущенной, обращала бы в работу все тепло, получаемое от окружающих тел.Невозможность создания такой машины описывается как одна из формулировок второго начала термодинамики.

Как сделать вечный двигатель

Шаг 2

Вот, собственно, и все.

Вы заметили? «Воображаемый»! Их нет, это только фантазии. Все попытки представить что-либо в виде вечного двигателя обоснованно опровергаются.

Как сделать вечный двигатель

Шаг 3

Вот видите, в чем дело.Все возможные вечные двигатели не имеют ничего общего с реальной жизнью — это модели, где с разной степенью погрешности пренебрегают некоторыми величинами, чего на самом деле делать нельзя.

Достаточно взглянуть на написанные выше определения, чтобы точно понять: невозможность существования и создания такой машины подтверждается основными законами физики, основой всех дальнейших рассуждений, грубо говоря, законами природы . Другими словами, вечный двигатель по своей сути неестественен.

Шаг 4

Если вам кто-то покажет какие-то свои изобретения или вы увидите что-то заявленное как вечный двигатель в магазине или по телевизору, не верьте. Либо это манипулирование вашими пробелами в знаниях, либо это просто механизмы, которые могут какое-то время (но не всегда) выглядеть и действовать как некий вечный двигатель.

Шаг 5

Подумайте сами: если бы такая машина была создана, рухнули бы все физические теории, многие из которых экспериментально подтверждены разными учеными и разными методами независимо друг от друга.Это была бы просто революция сознания, а главное, опровержение основных постулатов, имеющих определенные доказательства, что во всех отношениях абсурдно.

Презентация

Perpetuum mobile первого рода. Презентация «Создание вечного двигателя» по физике

Современная классификация вечных двигателей Вечный двигатель первого рода — это устройство, способное бесконечно выполнять работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.По закону сохранения энергии все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность реализации вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первый закон термодинамики. Невозможность реализации вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике как одна из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики. Второй закон термодинамики

Постулат Кельвина невозможно создать периодически работающую машину, выполняющую механическую работу только за счет охлаждения теплового резервуара.Постулат Кельвина Клаузиуса самопроизвольный перенос тепла от более холодных тел к более горячим невозможен.


История В настоящее время прародиной первых вечных двигателей считается Индия. Так, Бхаскара в своей поэме, датируемой примерно 1150 годом, описывает некое колесо с длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью, прикрепленными наискосок по ободу.






Отказ Геометрия зубьев такова, что грузы на левой стороне колеса всегда ближе к оси, чем на правой стороне.По замыслу автора, это, в соответствии с законом рычага, должно было привести колесо в постоянное вращение. При вращении грузы отклонялись вправо и сохраняли движущую силу. рычага

Отказ Однако, если такое колесо сделать, оно останется неподвижным. Причина этого факта в том, что хотя гири справа имеют более длинное плечо, слева их больше. В результате моменты сил справа и слева равны.Моменты сил

Отказ На рисунке показана структура другого двигателя. Автор решил использовать закон Архимеда для получения энергии. Закон состоит в том, что тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность. Закон Архимеда Поэтому автор поставил полые баки на цепь, а правую половину поместил под воду. Он считал, что вода вытолкнет их на поверхность, и цепь с колесами таким образом будет вращаться бесконечно.

Отказ Здесь не учитывается: выталкивающая сила – это разница между давлениями воды, действующими на дно и верх погруженного объекта.В конструкции, показанной на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. А вот на самый нижний бак, который затыкает отверстие, будет действовать только сила давления на его правую поверхность. И она будет уравновешивать или превосходить силу, действующую на остальные баки.

«Общее и философское понятие «вечного двигателя» содержит не только представление о движении, которое после первого толчка продолжается вечно, но и о работе прибора или некоторого набора таковых, способных развивать неограниченное количество приводных сила, способная последовательно выводить из покоя все тела природы, если бы они в ней находились, нарушать в них принцип инерции, способная, наконец, черпать из себя необходимые силы, чтобы приводить всю Вселенную в движение, поддерживать и непрерывно ускорять его движение.Сэди Карно

В XII-XIII веках начались крестовые походы, и европейское общество пришло в движение. Ремесло стало развиваться быстрее, совершенствовались машины, приводившие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадями, мулами, быками, ходящими кругами). Так возникла идея придумать эффективную машину, работающую на более дешевой энергии. Если энергию брать из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны — даром.

Уже в XV-XVII веках дальновидные натуралисты, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей, сформулировали принцип: «Невозможно создать вечный двигатель». Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его, в конце концов, к открытию закона сложения сил по треугольнику правило (сложение векторов).

К середине 18 века, после столетий попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно.Это был просто экспериментальный факт.

С 1775 г. Французская академия наук отказывалась рассматривать проекты вечных двигателей, хотя даже в то время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпания энергии из ничего. Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь созданием и утверждением «закона сохранения энергии» как всеобщего и одного из фундаментальнейших законов природы.

Впервые Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы был независимо сформулирован Юлиусом Майером (1845 г.), Джеймсом Джоулем (1843-50 гг.) и Германом Гельмгольцем (1847 г.).

Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) — воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после запуска действительно работает неопределенно долгое время. Каждая машина, работающая без притока энергии извне, через определенный промежуток времени полностью израсходует свой запас энергии на преодоление сил сопротивления и должна остановиться, так как продолжать работу означало бы получать энергию из ничего.

Вечный двигатель первого рода — это воображаемая постоянно действующая машина, которая после запуска будет совершать работу без получения энергии извне. Вечный двигатель 1-го рода противоречит закону сохранения и преобразования энергии и поэтому неосуществим.

Вечный двигатель второго рода — это воображаемая тепловая машина, которая в результате кругового процесса (цикла) полностью преобразует тепло, полученное от какого-либо одного «неиссякаемого» источника (океана, атмосферы и т.) в работу. Действие вечного двигателя 2-го рода не противоречит закону сохранения и превращения энергии, но нарушает второй закон термодинамики, и поэтому такой двигатель неосуществим. Можно подсчитать, что при охлаждении Мирового океана всего на один градус можно получить энергию, достаточную для удовлетворения всех потребностей человечества при нынешнем уровне ее потребления в течение 14 000 лет.

Вечный двигатель «третьего рода».Научного термина «вечный двигатель третьего рода» не существует (это шутка), но все же есть изобретатели, желающие добывать энергию из «ничего». Или почти ничего. Теперь «ничто» называют «физическим вакуумом», и из «физического вакуума» хотят извлекать неограниченное количество энергии. Их проекты по простоте и наивности не уступают проектам их предшественников, живших столетия назад.

17 самых известных вечных двигателей 1. Колесо с катящимися шариками.2 Цепочка шаров на треугольной призме. 3. «Хоттабычская птица» 4. Цепь поплавков 5. Архимедов винт и водяное колесо 6. Броуновское движение молекул газа.

1. Колесо с катящимися шариками. Идея изобретателя: колесо с катящимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса гири с правой стороны колеса будут дальше от центра, чем гири с левой половины. Следовательно, правая половина всегда должна тянуть левую половину и заставлять колесо вращаться. Так что колесо должно вращаться вечно.Почему двигатель не работает: Хотя грузы с правой стороны всегда дальше от центра, чем грузы с левой стороны, количество этих грузов меньше, чем достаточно, чтобы сумма весов грузов, умноженная на проекции радиусов, перпендикулярных направлению силы тяжести, справа и слева равны (Fi. Li = Fj. Lj).

Цепочка шариков на треугольной призме. Идея изобретателя: через трехгранную призму бросают цепочку из 14 одинаковых шариков.Слева четыре шара, справа два. Оставшиеся восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки. Почему двигатель не работает: Только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности, перемещает грузы. На более длинной поверхности грузиков больше, но угол наклона поверхности пропорционально меньше. Следовательно, сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженная на синус другого угла.

«Птица Хоттабыч» Идея изобретателя: Тонкий стеклянный конус с горизонтальной осью посередине впаян в небольшую емкость. Свободный конец конуса почти касается его дна. В нижнюю часть игрушки наливают немного эфира, а верхнюю, пустую, обклеивают снаружи тонким слоем ваты. Стакан с водой ставится перед игрушкой и наклоняется, заставляя ее «пить». Птица начинает наклоняться и окунать голову в стекло два-три раза в минуту.Раз за разом, непрерывно, день и ночь, птица кланяется, пока в стакане не кончится вода. Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птицы покрыты ватой. Когда птица «пьет воду», вата пропитывается водой. Когда вода испаряется, температура головы птицы снижается. В нижнюю часть тела птицы заливают эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачивают). По мере остывания головы птицы давление паров в верхней части уменьшается.Но давление внизу остается прежним. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир вверх по трубке, голова птицы тяжелеет и склоняется к стеклу.

4. Цепочка из поплавков Идея изобретателя: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, набрасывается канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а ящики слева опускаться под действием силы тяжести.Таким образом, ящики попеременно переходят из воздуха в жидкость и наоборот. Почему не работает двигатель: Ящики, попадающие в жидкость, встречают очень сильное сопротивление со стороны жидкости, и работа по их проталкиванию в жидкость не меньше, чем работа силы Архимеда, когда ящики всплывают на поверхность.

5. Архимедов винт и водяное колесо Идея изобретателя: Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний резервуар, откуда она вытекает из поддона струей, попадающей на лопасти водяного колеса.Водяное колесо вращает точильный камень и в то же время перемещает с помощью ряда шестерен тот самый архимедов винт, который поднимает воду в верхний резервуар. Винт крутит колесо, а колесо крутит винт! Этот проект, придуманный еще в 1575 году итальянским механиком Страдой Старшим, затем был повторен в многочисленных вариациях. Почему двигатель не работает: большинство вечных двигателей действительно могли бы работать, если бы не существование трения. Если это двигатель, то должны быть движущиеся части, а значит, двигателю недостаточно вращаться самому: нужно еще и генерировать избыточную энергию

7.Магнит и желоба 8. «Вечный водопровод» 9. Автоматический завод часов 10. Подъем масла по фитилям 11. Колесо с откидывающимися грузиками 12. Установка Потапова 13. На основе архимедова винта 14. На основе закона Архимеда

Магнит и желоба Идея изобретателя: сильный магнит помещается на подставку. К нему прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет в верхней части небольшое отверстие, а нижний загнут на конце. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то за счет притяжения магнитом он покатится вверх, однако, достигнув отверстия, упадет в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по последнему закруглению и снова падают на верхний желоб.Таким образом, шарик будет двигаться непрерывно, тем самым осуществляя вечное движение. Конструкция этого магнитного вечного двигателя была описана в 17 веке английским епископом Джоном Уилкенсом. Почему не работает мотор: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но шарик медленно катится вниз под действием двух сил: силы тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не наберет скорости, необходимой для подъема по огибу нижнего парашюта и начала нового цикла.

«Вечный водопровод» Идея изобретателя: Давление воды в большом баке должно постоянно выдавливать воду через трубу в верхний бак. Почему не работает двигатель: Автор проекта не понял, что гидростатический парадокс заключается в том, что уровень воды в трубе всегда остается таким же, как в баке

Автоматический завод часов Идея изобретателя: Основой прибора является крупногабаритный ртутный барометр: в раме подвешена чаша с ртутью, а над ней перевернута вверх дном большая колба с ртутью.Сосуды закреплены подвижно один относительно другого; при повышении атмосферного давления колба опускается, а чаша поднимается, а при понижении давления, наоборот. Оба движения заставляют маленькое зубчатое колесо вращаться всегда в одном направлении и поднимают вес часов через систему зубчатых колес. Почему это не вечный двигатель: Энергия, необходимая для работы часов, «черпается» из окружающей среды. По сути, это мало чем отличается от ветряка — разве что крайне малой мощностью.

Масло поднимается через фитили Идея изобретателя: Жидкость, налитая в нижний сосуд, поднимается фитильками в верхний сосуд, который имеет желоб для слива жидкости. Через слив жидкость попадает на лопасти колеса, заставляя его вращаться. Далее стекающее вниз масло снова поднимается по фитилям в верхний сосуд. Таким образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, не прерывается ни на секунду, и колесо должно все время находиться в движении. Почему двигатель не работает: Жидкость не будет стекать с верхней, загнутой части фитиля.Капиллярное притяжение, преодолевая гравитацию, подняло жидкость вверх по фитилю — но та же причина удерживает жидкость в порах мокрого фитиля, не давая ей стекать с него.

Колесо с наклонными грузами Идея изобретателя: Идея основана на использовании колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса крепятся складные палочки с грузиками на концах. При любом положении колеса гири с правой стороны будут отброшены дальше от центра, чем с левой; эта половина, следовательно, должна тянуть левую и тем самым заставлять колесо вращаться.Это означает, что колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока ось не изнашивается. Почему не работает двигатель: Грузики с правой стороны всегда дальше от центра, но неизбежно, что колесо будет расположено таким образом, что количество этих грузиков будет меньше, чем слева. Тогда система уравновешивается – следовательно, колесо не будет вращаться, а сделав несколько махов, остановится.

12. Установка инженера Потапова Идея изобретателя: Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД более 400%.Электродвигатель (ЭМ) приводит в действие насос (НС), заставляя воду циркулировать по контуру (показан стрелками). Схема содержит цилиндрическую колонку (ОК) и нагревательную батарею (БТ). Конец трубы 3 может быть присоединен к колонне (ОК) двумя способами: 1) к центру колонны; 2) касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической колонны. При подключении по способу 1 количество теплоты, отдаваемой воде, равно (с учетом потерь) количеству теплоты, излучаемой батареей (БТ) в окружающее пространство.Но как только труба подключена по способу 2, количество тепла, выделяемого аккумулятором (БТ), увеличивается в 4 раза! Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами, показали, что при подаче на электродвигатель (ЭД) 1 кВт батарея (БТ) отдает столько тепла, сколько должно было быть получено при затрате 4 кВт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества тепла, отдаваемого аккумулятором (БТ) Почему двигатель не работает не работа: Описываемая установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала.Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума». Что невозможно, так как физический вакуум имеет самый низкий возможный энергетический уровень и черпать энергию из него невозможно. Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: происходит неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы, из-за чего возникают погрешности измерения температуры. Возможно также, что вопреки воле изобретателей в установку «закачивается» энергия из электрической цепи.Далее:

Вечные двигатели ведут к плодотворным открытиям Прекрасным примером является то, как выдающийся голландский ученый конца XVI — начала XVII веков Стевин открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости. Этот математик заслуживает гораздо большей славы, чем тот, что выпал на его долю, потому что он сделал много важных открытий, которыми мы теперь постоянно пользуемся: он изобрел десятичные дроби, ввел в алгебру употребление показателей степени, открыл гидростатический закон, впоследствии переоткрытый Паскалем.

В Самаре живет интересный человек — изобретатель Александр Степанович Фабристов, которому сейчас за 80 лет. Еще в юности он увлекся идеей вечного двигателя, сочинил множество его конструкций, создал множество образцов, но все было безуспешно. И только около 10 лет назад он наконец создал устройство, которое называет «вечным двигателем», и которое, как он убежден, способно генерировать «бесплатную» энергию только за счет сил гравитации.

Прослеживая историю, можно увидеть, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, а другие упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые и новые истины. Галилео Галилей, доказав, что никакое тяжелое тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза для науки исходила как от верующих, так и от неверующих. Известный физик, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что, по существу, идея вечного двигателя научна.

Плохо это или хорошо, но оно подготовило будущим естествоиспытателям благодатную почву для постижения высших истин. Как хорошо сказал томский профессор, философ А.К. Сухотин: «…неуклонно разогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идеологическим двигателем вечного сгорания, подбрасывающим в топки свежие бревна, ищущим мысли .»

Презентация на тему создания вечного двигателя. Ученик 10 А класса Кудрявцев Дмитрий

Вечный двигатель первого рода – воображаемое устройство, способное бесконечно совершать работу, не потребляя при этом топлива или других энергетических ресурсов.По закону сохранения энергии все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первый закон термодинамики. Вечный двигатель второго рода — это воображаемая машина, которая, приводимая в движение, обращала бы в работу всю теплоту, извлекаемую из окружающих тел. Невозможность вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике как одна из эквивалентных формулировок второго закона термодинамики.И первый, и второй законы термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросло множество физических теорий, проверенных многими опытами и наблюдениями, и ученые не сомневаются, что эти постулаты верны и создание вечного двигателя невозможно.

Неудачные конструкции вечных двигателей. Вот одна из старейших конструкций вечного двигателя.Он представляет собой зубчатое колесо, в углублениях которого закреплены навесные грузы. Геометрия зубьев такова, что грузики с левой стороны колеса всегда ближе к оси, чем с правой стороны. По замыслу автора, это, в соответствии с законом рычага, должно было привести колесо в постоянное вращение. При вращении грузы отклоняются вправо и сохраняют движущую силу. Однако если такое колесо сделать, оно останется неподвижным.Дифференциальная причина этого факта в том, что, хотя у грузов справа более длинный рычаг, слева их больше. В результате моменты сил справа и слева равны.

Здесь не учитываются: выталкивающая сила – это разность давлений воды, действующих на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, показанной на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка.А вот на самый нижний бак, который затыкает отверстие, будет действовать только сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система будет просто прокручиваться по часовой стрелке, пока вода не польется. . Конструкция вечного двигателя на основе закона Архимеда Закон Архимеда.

К сожалению, все эти теории о создании вечного двигателя ошибочны, но учёным удалось создать вечный автомобиль.



Давно известно, что идея вечного двигателя неосуществима, но очень интересна и познавательна с точки зрения истории развития науки и техники. Ведь в поисках вечного двигателя ученые смогли лучше понять основные физические принципы. Более того, изобретатели вечного двигателя являются яркими примерами для изучения некоторых аспектов человеческой психологии: изобретательности, настойчивости, оптимизма и фанатизма.Во время занятий:


Вечный двигатель (perpetuum mobile, вечный двигатель) — устройство, основанное на механических, химических, электрических или других физических процессах. Будучи запущенным один раз, он сможет работать вечно и останавливаться только при воздействии на него извне.

Схемы первых вечных двигателей строились на основе простых механических элементов и даже в более поздние времена включали рычаги, закреплявшиеся по окружности колеса, вращающегося вокруг горизонтальной оси.В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия.

Вечные двигатели обычно проектируются на основе использования следующих приемов или их комбинаций Поднятие воды с помощью архимедова винта; Подъем воды архимедовым винтом; Подъем воды с помощью капилляров; Подъем воды с помощью капилляров; Использование колеса с неуравновешенными грузами; Использование колеса с неуравновешенными грузами; Природные магниты;Природные магниты; Электромагнетизм;Электромагнетизм; Пар или сжатый воздух.Пар или сжатый воздух.

Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе, и не зависит от способа осуществления этого перехода выполненный. Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. вне.(Первый закон термодинамики) Это постулат, который невозможно доказать в рамках термодинамики. Он был создан на основе обобщения экспериментальных фактов и получил многочисленные экспериментальные подтверждения. «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (Второй закон термодинамики) Ошибки «вечных» двигателей

Вечные двигатели делятся на две большие группы: Вечные двигатели первого рода не извлекают энергию из окружающей среды (например, тепло), при этом физико-химическое состояние его частей также остается неизменным.Машины такого рода не могут существовать на основе первого закона термодинамики. Вечные двигатели второго рода извлекают тепло из окружающей среды и преобразуют его в энергию механического движения. Такие устройства не могут существовать на основании второго начала термодинамики.

Самая ранняя информация о вечных двигателях. Попытки изучить место, время и причину возникновения идеи вечного двигателя — очень трудная задача. Самыми ранними сведениями о вечном двигателе являются упоминания, которые мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскара.Так, Бхаскара описывает своего рода колесо с длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью, прикрепленными наискось по ободу. Принцип работы этого первого механического вечного двигателя был основан на различии моментов силы тяжести, создаваемых жидкостью, движущейся в сосудах, размещенных по окружности колеса. Бхаскара очень просто обосновывает вращение колеса: «Колесо, заполненное таким образом жидкостью, будучи закреплено на оси, лежащей на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе.Бхаскара

Образцы: индийский или арабский вечный двигатель. Индийский или арабский вечный двигатель. Индийский или арабский подвижный перпетуум с небольшими наклонно закрепленными сосудами, частично заполненными ртутью. Индийский или арабский подвижный перпетуум с небольшими наклонно закрепленными сосудами, частично заполненными ртутью.



Европейские вечные двигатели Первым европейцем, автором идеи «самодвижущейся машины», считается средневековый французский архитектор Виллар д’Оннекур, родом из Пикардии.Его модель вечного двигателя представляет собой гидравлическую пилу с автоматической подачей древесины. Виллар исходил из действия силы тяжести, под действием которой складывались противовесы Первым европейцем, автором идеи «самодвижущейся машины», считается средневековый французский архитектор Виллар д’Оннекур , родом из Пикардии.Его модель вечного двигателя — гидравлическая пила с автоматической подачей древесины.Вильяр исходил из действия силы тяжести, под действием которой откидывались противовесы.

Водяная пила Villar d’Honnecourt с автоматической подачей древесины


Идея изобретателя: на подставке помещается сильный магнит. К нему прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет в верхней части небольшое отверстие, а нижний загнут на конце. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то за счет притяжения магнитом он покатится вверх, однако, достигнув отверстия, упадет в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по последнему закруглению и снова падают на верхний желоб.Таким образом, шарик будет двигаться непрерывно, тем самым осуществляя вечное движение.

Почему не работает мотор: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но шарик медленно катится вниз под действием двух сил: силы тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не наберет скорости, необходимой для подъема по огибу нижнего парашюта и начала нового цикла.


Идея изобретателя: колесо с катящимися в нем тяжелыми шариками.При любом положении колеса гири с правой стороны колеса будут дальше от центра, чем гири с левой половины. Следовательно, правая половина всегда должна тянуть левую половину и заставлять колесо вращаться. Так что колесо должно вращаться вечно. Колесо с катящимися шариками Почему двигатель не работает: Двигатель не будет работать, потому что такие механизмы могут совершать работу только за счет начального запаса энергии, сообщаемой им при запуске; когда этот резерв будет полностью израсходован, вечный двигатель остановится.

Идея изобретателя: через трехгранную призму бросают цепочку из 14 одинаковых шаров. Четыре шара слева, два справа. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки. Цепочка шариков на треугольной призме Почему не работает двигатель: Грузы приводятся в движение только составляющей силы тяжести, параллельной наклонной поверхности. На более длинной поверхности грузиков больше, но угол наклона поверхности пропорционально меньше.Следовательно, сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженная на синус другого угла.

Колесо с наклонными грузами Идея изобретателя: Идея основана на использовании колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса крепятся складные палочки с грузиками на концах. При любом положении колеса гири с правой стороны будут отброшены дальше от центра, чем с левой; эта половина, следовательно, должна тянуть левую и тем самым заставлять колесо вращаться.Это означает, что колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока ось не изнашивается. Почему не работает двигатель: Грузики с правой стороны всегда дальше от центра, но неизбежно, что колесо будет расположено таким образом, что количество этих грузиков будет меньше, чем слева. Тогда система уравновешена, следовательно, колесо не будет вращаться, а сделав несколько взмахов, остановится.

Одними из них являются часы, не требующие завода, которые, по иронии судьбы, производятся сегодня во Франции.Источником энергии служат колебания температуры воздуха и атмосферного давления в течение суток. Специальный герметичный контейнер в зависимости от изменения внешней среды слегка «дышит». Эти движения передаются на боевую пружину, заводя ее. Механизм продуман настолько тонко, что изменение температуры всего на один градус обеспечивает ход часов на следующие два дня. В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать патентные заявки на вечный двигатель из-за очевидной невозможности их создания, тем самым затормозив технический прогресс, надолго отсрочив появление целого класса удивительных механизмов и технологий. .Лишь немногим разработкам удалось преодолеть этот барьер. Вечный двигатель в часах

Планеты обращаются вокруг Солнца миллиарды лет, являясь примером вечного движения. Это было замечено очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину в меньшем масштабе, пытаясь создать идеальную модель вечного двигателя. Несмотря на то, что еще в 19 веке была доказана принципиальная неосуществимость вечного двигателя, ученые создали тысячи изобретений, но так и не смогли воплотить мечту в реальность.Планеты вращаются вокруг Солнца миллиарды лет, являясь примером вечного движения. Это было замечено очень давно. Естественно, ученые хотели повторить эту картину в меньшем масштабе, пытаясь создать идеальную модель вечного двигателя. Несмотря на то, что еще в 19 веке была доказана принципиальная неосуществимость вечного двигателя, ученые создали тысячи изобретений, но так и не смогли воплотить мечту в реальность.




Чем характеризуются вечные двигатели первого рода? а) они не извлекают энергию из окружающей среды, состояние двигателя остается неизменным б) извлекают из окружающей среды теплоту и преобразуют ее в энергию механического движения в) основаны на выполнении второго начала термодинамики

Первый закон термодинамики формулируется следующим образом: а) невозможно построить вечный двигатель б) на погруженное в газ тело действует выталкивающая сила, зависящая от объема тела и плотности газа в) теплота, сообщенная газу, идет на изменение его внутренней энергии и на работу, совершаемую газом против внешних сил. В чем погрешность работы вечного двигателя «Колесо с катящимися шариками»? а) механизм совершает работу за счет сообщаемого им при пуске начального запаса энергии б) система масс уравновешена в) работа двигателя противоречит второму началу термодинамики


Список рекомендуемой литературы: Ihak-Rubiner F.Вечный двигатель. М., 1922. Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., Орд-Хум А. Вечный двигатель. История одержимости. М.: Знание, 1980. Орд-Хум А. Вечный двигатель. История одержимости. М.: Знание, Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984. Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, Перельман Я. I. Занимательная физика. Книга. 1 и 2. М.: Наука, 1979. Перельман Я. I. Занимательная физика. Книга. 1 и 2. М.: Наука, 1979.

слайд-презентация

Текст слайда: Вечный двигатель Подготовила: ученица 7Б класса Погуляева Ирина


Текст слайда: Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получить полезную работу, которая больше чем количество сообщенной ему энергии (КПД более 100%).


Текст слайда: Основные виды вечных двигателей:


Текст слайда: Вечный двигатель первого рода — это двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу, не расходуя топлива или других энергетических ресурсов.


Текст слайда: Вечный двигатель второго рода – это воображаемая машина, которая, приводимая в движение, обращала бы в работу все тепло, извлекаемое из окружающих тел


Текст слайда: ИСТОРИЯ В настоящее время Индия считается быть прародиной первых вечных двигателей. Индийский поэт, математик и астроном Бхаскара описывает колесо с длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью, прикрепленными наискосок по ободу.


Текст слайда: Неудачные конструкции вечных двигателей из истории Если такое колесо сделать, оно останется неподвижным.Потому что хотя у гирь справа рычаг длиннее, слева их больше. В результате моменты сил справа и слева равны.


Текст слайда: Неудачные конструкции вечных двигателей из истории На самый нижний бак будет действовать только сила давления на его правую поверхность, и она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система будет просто прокручиваться по часовой стрелке, пока вода не польется.


Текст слайда: Патентование В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания.В РФ заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются.

Слайд №10


Текст слайда: Изобретатели вечных двигателей Аристотель, Архимед, Галилео Галилей, Джоуль Джеймс Прескотт, Евклид, Леонардо да Винчи, Михаил Васильевич Ломоносов, Ньютон Исаак, Паскаль Блез, Пифагор Самосский.

Слайд №11


Текст слайда: СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПММ1 И ПММ2

Мы обсуждали Первый закон термодинамики и Второй закон термодинамики в нашем предыдущем посте, где мы также видели ограничения первого закона термодинамики.Сегодня в этом посте мы попытаемся разобраться с вечным двигателем первого и второго рода, а после этого обсудим третий закон термодинамики.

Вечный двигатель первого рода (ВММ1)

Вечных двигателей первого рода не существует, потому что такие машины нарушают первый закон термодинамики. Такие машины будут производить энергию сами по себе, а поскольку мы знаем, что согласно закону сохранения энергии, энергия не может быть создана или уничтожена, но может быть преобразована из одной формы энергии в другую форму энергии.

Следовательно, машину, которая не следует первому закону термодинамики или закону сохранения энергии, можно назвать вечным двигателем первого рода, т.е. PMM1

.

На рисунке ниже показано графическое представление PMM1

.

Вечный двигатель второго рода (ВММ2)

Вечные двигатели второго рода — это те машины, которые нарушают второй закон термодинамики, потому что такие машины будут непрерывно поглощать тепловую энергию из одного теплового резервуара и полностью преобразовывать поглощенную тепловую энергию в рабочую энергию.

Такие машины будут иметь КПД 100%, или можно сказать, что вечные двигатели второго рода будут иметь более высокий КПД, чем идеальный цикл Карно, что, на мой взгляд, невозможно.

Поэтому можно сказать, что вечных двигателей второго рода тоже не будет, так как такие машины нарушают второй закон термодинамики.

На рисунке ниже показано графическое представление PMM2

.

Есть ли у вас предложения? Пожалуйста, напишите в поле для комментариев

Ссылка:

Инженерная термодинамика, Р.К Раджпут

Инженерная термодинамика, PK Nag

Изображение предоставлено: Google

Читайте также сообщить об этом объявлении

Ford Fusion Energi заряжает себя, чтобы стать вечным двигателем

Мысль о Ford Fusion Energi, который заряжается, чтобы стать вечным двигателем, явно предназначена для шутки, но все же видео выполнено в совершенстве, и оно вполне может убедить некоторых, что это действительно возможно.

Создатель этого видео доходит до того, что объясняет вечное движение:

«Вечное движение описывает движение, которое продолжается бесконечно без какого-либо внешнего источника энергии. На практике это невозможно из-за трения и других источников потери энергии. Кроме того, этот термин часто используется в более сильном смысле для описания вечного двигателя первого рода, «гипотетической машины, которая после активации будет продолжать функционировать и производить работу» неопределенно долго без ввода энергии.Существует научный консенсус, что вечный двигатель невозможен, так как он нарушил бы первый или второй закон термодинамики. вторые законы термодинамики:

«Первый закон термодинамики представляет собой вариант закона сохранения энергии, адаптированный для термодинамических систем. Закон сохранения энергии утверждает, что полная энергия изолированной системы постоянна; энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена.Первый закон часто формулируют, утверждая, что изменение внутренней энергии замкнутой системы равно количеству тепла, подведенного к системе, за вычетом количества работы, совершаемой системой над окружающей средой. Соответственно, вечный двигатель первого рода невозможен».

«Второй закон термодинамики гласит, что энтропия изолированной системы никогда не уменьшается, потому что изолированные системы всегда развиваются в сторону термодинамического равновесия — состояния, зависящего от максимальной энтропии. . Второй закон является эмпирически подтвержденным постулатом термодинамики, но его можно понять и объяснить с помощью базовой квантовой статистической механики. На языке статистической механики энтропия — это мера количества микроскопических конфигураций, соответствующих макроскопическому состоянию. Поскольку термодинамическое равновесие соответствует гораздо большему количеству микроскопических конфигураций, чем любое неравновесное состояние, оно имеет максимальную энтропию, и отсюда следует второй закон, потому что только случайность практически гарантирует, что система будет развиваться в направлении такого термодинамического равновесия.»

Нарушает ли самозаряжающийся Ford Fusion Energi законы термодинамики? Конечно нет, но на долю секунды это кажется почти правдоподобным.

Почему бы не использовать это видео, чтобы убедить других в том, что вечные двигатели возможны, при условии, что они начинают с покупки подключаемого автомобиля.

Будут ли они разочарованы, когда узнают правду? Разочаровываются ли владельцы подключаемых автомобилей своими поездками? этого видео на YouTube!!!

сохранение энергии – Интуитивная физика

Около 1159 А.D., математик по имени Бхаскара Ученый нарисовал эскиз колеса, содержащего изогнутые резервуары для ртути. Он рассудил, что по мере вращения колес ртуть будет стекать на дно каждого резервуара, в результате чего одна сторона колеса будет постоянно тяжелее другой. Дисбаланс заставит колесо вращаться вечно. Рисунок Бхаскары был одним из первых проектов вечного двигателя, устройства, которое может работать бесконечно долго без какого-либо внешнего источника энергии. Представьте себе ветряную мельницу, производящую ветер, необходимый для вращения.Или лампочка, свечение которой обеспечивало собственное электричество. Эти устройства захватили воображение многих изобретателей, потому что они могут изменить наши отношения с энергией. Например, если бы вы могли построить вечный двигатель, в котором люди были бы частью совершенно эффективной системы, он мог бы поддерживать жизнь бесконечно долго. Есть только одна проблема. Они не работают.

Все идеи вечных двигателей нарушают один или несколько фундаментальных законов термодинамики — раздела физики, описывающего взаимосвязь между различными формами энергии.

первый закон термодинамики говорит, что энергия не может быть создана или уничтожена. Вы не можете получить больше энергии, чем вложили. Это сразу исключает полезный вечный двигатель, потому что машина может производить ровно столько энергии, сколько потребляет. Не осталось бы ничего, чтобы привести машину в действие или зарядить телефон.

Но что, если вы просто хотите, чтобы машина продолжала двигаться? Изобретатели предложили множество идей. Ни один из них не работает.

Даже если бы инженеры каким-то образом смогли разработать машину, не нарушающую первый закон термодинамики, она все равно не работала бы в реальном мире из-за второго закона термодинамики .Второй закон термодинамики говорит нам, что энергия имеет тенденцию распространяться посредством таких процессов, как трение. Любая настоящая машина будет иметь движущиеся части или взаимодействия с молекулами воздуха или жидкости, которые будут генерировать незначительное трение и тепло даже в вакууме. Это тепло представляет собой убегающую энергию, и оно будет продолжать высасываться, уменьшая энергию, доступную для движения самой системы, пока машина не остановится.

Различные виды вечных двигателей можно разделить на следующие категории, и здесь мы видим, почему они обречены на провал, учитывая наше нынешнее понимание науки.

  • Вечный двигатель первого рода производит работу без затрат энергии. Таким образом, нарушается первый закон термодинамики: закон сохранения энергии.
  • Вечный двигатель второго рода — машина, самопроизвольно преобразующая тепловую энергию в механическую работу. Когда тепловая энергия эквивалентна произведенной работе, это не нарушает закон сохранения энергии. Однако это нарушает более тонкий второй закон термодинамики (см. также энтропию).Отличительной чертой вечного двигателя второго рода является то, что задействован только один тепловой резервуар, который самопроизвольно охлаждается без передачи тепла более холодному резервуару. Это превращение теплоты в полезную работу без какого-либо побочного эффекта невозможно согласно второму закону термодинамики.
  • Вечный двигатель третьего рода обычно (но не всегда) определяется как двигатель, который полностью устраняет трение и другие диссипативные силы, чтобы поддерживать движение навсегда (из-за его инерции массы).Такая машина должна удовлетворять как минимум трем следующим свойствам.
    Машина не должна иметь «трущихся» частей: Любая движущаяся часть не должна касаться других частей. Это из-за трения, которое будет создано между ними. Это трение в конечном итоге приведет к тому, что машина потеряет свою энергию в виде тепла.
    Машина должна работать в вакууме (без воздуха): Причина этого связана с причиной, перечисленной в первом. Эксплуатация машины в любом месте приведет к потере энергии машины из-за трения между движущимися частями и воздухом.Хотя энергия, теряемая из-за трения о воздух, очень мала, помните, мы говорим здесь о вечных двигателях, если есть механизм потерь, в конце концов, машина все равно потеряет свою энергию и выйдет из строя (даже если это займет много времени, много времени).
    Машина не должна издавать звуков: a Звук также является формой энергии; если машина издает какой-либо звук, это означает, что она также теряет энергию.
    Создать такую ​​машину невозможно, так как в механической системе невозможно полностью устранить диссипацию, как бы система ни была близка к этому идеалу.

До сих пор эти два закона термодинамики мешали любой идее вечного двигателя и мечтам об идеально эффективном производстве энергии, которые они подразумевали. Тем не менее, трудно однозначно сказать, что мы никогда не откроем вечный двигатель, потому что мы еще очень многого не понимаем во Вселенной. Возможно, мы найдем новые экзотические формы материи, которые заставят нас пересмотреть законы термодинамики. Или, может быть, существует вечное движение в крошечных квантовых масштабах. В чем мы можем быть достаточно уверены, так это в том, что мы никогда не перестанем искать.На данный момент единственное, что кажется действительно вечным, — это наш поиск.

Ниже приведены некоторые популярные предложения о вечных двигателях, которые могут показаться убедительными на первый взгляд, но при детальном анализе они противоречат как минимум одному из законов термодинамики.

Существуют концепции и технические проекты, которые предлагают «вечный двигатель», но при более тщательном анализе выясняется, что они на самом деле «потребляют» какой-то природный ресурс или скрытую энергию, такую ​​как фазовые изменения воды или других жидкостей или небольшие природные температурные градиенты или просто не могут выдерживать неограниченную работу.В общем, извлечь работу из этих устройств невозможно.

Потребление ресурсов

Некоторые примеры таких устройств включают:

  • Игрушка для питья птичка функционирует за счет небольших перепадов температуры окружающей среды и испарения. Работает до тех пор, пока вся вода не испарится.
  • Водяной насос на основе капиллярного действия работает, используя небольшие градиенты температуры окружающей среды и перепады давления пара. С «капиллярной чашей» предполагалось, что капиллярное действие будет поддерживать течение воды в трубке, но поскольку сила сцепления, которая втягивает жидкость вверх по трубке, в первую очередь удерживает каплю от выпуска в чашу, поток не является вечным.
  • Радиометр Крукса состоит из частичного вакуумного стеклянного контейнера с легким пропеллером, приводимым в движение (индуцированным светом) температурным градиентом.
  • Любое устройство, получающее минимальное количество энергии от окружающего его естественного электромагнитного излучения, например двигатель на солнечной энергии.
  • Любое устройство, работающее от изменения давления воздуха, например, некоторые часы (часы Кокса, часы Беверли). Движение высасывает энергию из движущегося воздуха, который, в свою очередь, получает энергию от воздействия.
  • Часы Atmos используют изменение давления пара хлористого этила в зависимости от температуры для завода часовой пружины.
  • Устройство, работающее на радиоактивном распаде изотопа с относительно длительным периодом полураспада; такое устройство, вероятно, могло бы работать в течение сотен или тысяч лет.
  • Оксфордский электрический колокол и свая Карпена, приводимые в движение батареями с сухими сваями.

Низкое трение

  • В накопителях энергии маховиков «современные маховики могут иметь время выбега при нулевой нагрузке, измеряемое годами».
  • После запуска объекты в космическом вакууме — звезды, черные дыры, планеты, луны, спутники со стабилизированным вращением и т. д. — рассеивают энергию очень медленно, что позволяет им вращаться в течение длительного времени. Приливы на Земле рассеивают гравитационную энергию системы Луна/Земля со средней скоростью около 3,75 тераватт.
  • В некоторых квантово-механических системах (таких как сверхтекучесть и сверхпроводимость) возможно движение с очень малым трением. Однако движение прекращается, когда система достигает состояния равновесия (т.грамм. весь жидкий гелий попадает на один и тот же уровень.) Точно так же явления, кажущиеся обращенными вспять энтропии, такие как сверхтекучие вещества, поднимающиеся по стенкам контейнеров, действуют за счет обычного капиллярного действия.

Мысленные эксперименты

В некоторых случаях мысленный эксперимент предполагает, что вечное движение возможно благодаря принятым и понятным физическим процессам. Однако во всех случаях при рассмотрении всей соответствующей физики был обнаружен недостаток. Примеры включают:

  • Демон Максвелла: Первоначально это было предложено, чтобы показать, что Второй закон термодинамики применим только в статистическом смысле, постулируя «демона», который может выбирать энергетические молекулы и извлекать их энергию.Последующий анализ (и эксперимент) показал, что невозможно физически реализовать такую ​​систему, которая не привела бы к общему увеличению энтропии.
  • Броуновский храповик. В этом мысленном эксперименте нужно представить гребное колесо, соединенное с храповым механизмом. Броуновское движение заставит окружающие молекулы газа ударяться о лопасти, но храповик позволит ему вращаться только в одном направлении. Более тщательный анализ показал, что, когда физический храповик рассматривается в таком молекулярном масштабе, броуновское движение также влияет на храповик и приводит к тому, что он случайным образом выходит из строя, что не приводит к чистому выигрышу.Таким образом, устройство не будет нарушать законы термодинамики.
  • Энергия вакуума и энергия нулевой точки. Чтобы объяснить такие эффекты, как виртуальные частицы и эффект Казимира, многие формулировки квантовой физики включают фоновую энергию, которая пронизывает пустое пространство, известную как вакуум или энергия нулевой точки.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.