Вечный двигатель первого рода | это… Что такое Вечный двигатель первого рода?
Ве́чный дви́гатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).
Содержание
|
Современная классификация вечных двигателей
- Вечный двигатель первого рода — двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Их существование противоречит первому закону термодинамики. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал.
- Вечный двигатель второго рода
История
Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными 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
, 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:
Неудачные конструкции вечных двигателей из истории
Рис. 1. Одна из древнейших конструкций вечного двигателя
На рис.
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. 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 превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.
Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
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, хотя Андрею Мельниченко они были выданы: Сайт Роспатента login: guest password: guest
Заявки на патент:
№ 2006142180 (2008.
06.10) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005138780 (2007.07.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005128940 (2007.03.27) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСИЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ ПРИ РЕЗОНАНСНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005100451 (2006.06.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
Известные изобретатели вечных двигателей
- Бесслер, Иоганн Эрнст Элиас
- Чернышевский, Николай Гаврилович
Литература
- Вознесенский Н. Н. О машинах вечного движения. М., 1926.
- Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., 1922.
- Кирпичёв В. Л. Беседы по механике. М.: ГИТЛ, 1951.
- Мах Э. Принцип сохранения работы: История и корень его
- Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984.
- Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.: Знание, 1980.
- Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.
- Петрунин Ю. Почему идея вечного двигателя не существовала в античности? // Петрунин Ю.Ю. Призрак Царьграда: неразрешимые задачи в русской и европейской культуре. — М.: КДУ, 2006, с. 75-82
Примечания
- ↑ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Наиболее ранние сведения о вечных двигателях
Вечный двигатель первого рода | это… Что такое Вечный двигатель первого рода?
Ве́чный дви́гатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).
Содержание
|
Современная классификация вечных двигателей
- Вечный двигатель первого рода — двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.
- Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел (см. Демон Максвелла). Они противоречат второму закону термодинамики. Согласно Второму началу термодинамики, все попытки создать такой двигатель обречены на провал.
История
Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными 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.
Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя.Неудачные конструкции вечных двигателей из истории
Рис. 1. Одна из древнейших конструкций 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. 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 превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.
Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
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, хотя Андрею Мельниченко они были выданы: Сайт Роспатента login: guest password: guest
Заявки на патент:
№ 2006142180 (2008.06.10) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005138780 (2007.07.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005128940 (2007.03.27) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УСИЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ ПРИ РЕЗОНАНСНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН (Заявки на российские изобретения (рус.))
№ 2005100451 (2006.06.20) СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ (Заявки на российские изобретения (рус.))
Известные изобретатели вечных двигателей
- Бесслер, Иоганн Эрнст Элиас
- Чернышевский, Николай Гаврилович
Литература
- Вознесенский Н. Н. О машинах вечного движения. М., 1926.
- Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., 1922.
- Кирпичёв В. Л. Беседы по механике. М.: ГИТЛ, 1951.
- Мах Э. Принцип сохранения работы: История и корень его. СПб., 1909.
- Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984.
- Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.: Знание, 1980.
- Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.
- Петрунин Ю. Почему идея вечного двигателя не существовала в античности? // Петрунин Ю.Ю. Призрак Царьграда: неразрешимые задачи в русской и европейской культуре. — М.: КДУ, 2006, с. 75-82
Н. О машинах вечного движения. М., 1926.Примечания
- ↑ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Наиболее ранние сведения о вечных двигателях
Вечный двигатель первого рода
Вечный двигатель — это движение тел, которое никогда не прекращается и продолжается вечно в невозмущенной системе.
Вечный двигатель основан на гипотезе о том, что тело может работать бесконечно без какого-либо внешнего источника энергии. С технической точки зрения, устройство, которое может двигаться или работать бесконечно, невозможно, поскольку оно нарушило бы первый и второй законы термодинамики. Закон термодинамики применяется ко всем машинам, независимо от размера устройств или системы.
Принципы вечного двигателя первого рода
Концепция вечного двигателя первого рода заключается в том, что он нарушает как первый, так и второй закон термодинамики. Он может выполнять бесконечно малую работу без затрат энергии.
Закон сохранения гласит, что в изолированной системе система не может производить новую энергию. Работа, выполняемая тепловыми машинами, и их результат всегда меньше по сравнению с потребляемой мощностью нагрева
Работа, совершаемая тепловыми двигателями, и их мощность всегда меньше потребляемой тепловой мощности.
Оставшееся тепло теряется в окружающей среде.КПД тепловой машины меньше КПД Карно из-за необратимости, вызванной скоростью процессов.
Оставшееся тепло теряется в окружающей среде.Классификация
Классификация вечных двигателей основана на нарушении двигателями закона термодинамики.
Вечный двигатель первого типа работает без подвода энергии и, следовательно, нарушает первый закон термодинамики.
Вечный двигатель 2-го типа напрямую преобразует мощность, то есть тепловую работу, в механическую, нарушая следующие законы термодинамики.
Вечный двигатель третьего типа постоянно поддерживает движение, устраняя движение и другие диссипативные силы из-за своей массы.
Что такое закрытая система?
Закрытая система — это система, которая не взаимодействует с окружающей средой и остается изолированной сама по себе.
Закрытая система подразумевает отсутствие внешних сил, действующих на систему или внутри нее, и нет чистого переноса массы между системой и ее окружением.
Дело не только в том, что входит и выходит, но и в том, куда вещи попадают, когда выходят.
Чтобы процесс считался «замкнутым», он также должен находиться в стационарном состоянии, а это означает, что концентрации всех реагентов и продуктов не меняются со временем. Кроме того, если в реакционном сосуде происходят какие-либо реакции, они должны достичь равновесия друг с другом, прежде чем можно будет проводить какие-либо физические измерения.
Теория создания вечной машины
Машина основана на законе Фарадея об электромагнитной индукции, который гласит, что при относительном движении между индукционной катушкой и магнитом количество линий, магнитных сил, накладываемых индукционной катушкой колеблется, что приводит к флуктуациям магнитного потока, связанного с катушкой, из-за чего в катушке индуцируется электродвижущая сила, также известная как ЭДС, и в результате в катушке возникает индуцированный электрический ток».
E = N D𝞥/DT
Где,
E = индуцированный EMF
n = количество поворотов провода в катушке
D𝞥 = изменение магнитного потока
, когда 𝞥 = Ba Cos𝝷
, где 𝞥 = Магнит Flux
B = интенсивность магнитного потока
A = площадь катушки
DT = время одного циклического колебания на магнитном потоке
Следовательно,
P M = F.Rϖ
P M = Вт. .rϖ
P м = mgrϖ
M = масса вращающегося корпуса
ϖ = угловая скорость
г = ускорение из -за гравитации
Строительство машины
Машины содержит следующие детали
Crank
Connecting Strock Strock Strock Strock Strock Strog.
Индукционное масло
Электродвигатель
Аккумулятор
Колеса
Неодимовый магнит
Расположение индукционной катушки и текущий объем производства магнита зависят от удельного сопротивления материала индукционной катушки.
При использовании медного провода значение удельного сопротивления составляет 1,7×10 -8 Ом.метр. Магнитная сила рассматриваемого магнита будет составлять от 10000 Гс до 13000 Гс в зависимости от класса магнита, будь то класс N30 или класс N50.
Рабочий
Работа машины основана на двух фазах операций. Во-первых, эта мощность подается на двигатель, подключенный к электрической цепи. Как только двигатель начнет вращаться, вал, соединенный с двигателем, также начнет двигаться вместе с колесами, прикрепленными к валу. Это заставит шатун двигаться вверх и вниз, что приведет к движению магнита, соединенного со стержнем. Результат всех этих моментов вызовет относительное движение.
Вторая фаза — после подачи электричества на мотор с помощью аккумуляторов, чтобы колеса вращались некоторое время, пока аккумулятор не разрядится. Поскольку колесо вращается, магниты также будут совершать возвратно-поступательные движения вверх и вниз по индукционной катушке, которая будет производить электрический ток и подаваться на двигатель, и эта петля будет продолжаться.
В результате после запуска машина вращается без подвода энергии. Теперь это состояние машины, работающей без подвода энергии, известно как вечный двигатель первого рода.
Заключение
Вечный двигатель — это всего лишь теоретическое объяснение, которое нарушает первый и второй законы термодинамики и невозможно в реальной жизни. Концепция вечных двигателей восходит к средним векам, и было неясно, возможно ли это. Но закон термодинамики утверждал, что это невозможно, и, несмотря на это утверждение, было предпринято много попыток построить вечный двигатель. Мы также обсудили вечные двигатели и теорию их создания.
24.3: Вечные двигатели — Физика LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 32903
- Дэвид Дж. Рэймонд
- Технологический институт Нью-Мексико через The New Mexico Tech Press
РэймондВечные двигатели — это устройства, предназначенные для создания полезной работы «из ничего», нарушая какой-либо физический принцип. Обычно они делятся на два типа, вечные двигатели первого и второго рода. Вечные двигатели первого рода нарушают закон сохранения энергии, а вечные двигатели второго рода нарушают второй закон термодинамики. Именно к последнему типу мы и обращаемся.
Мы часто слышим разговоры об «энергетическом кризисе». Однако всем физикам ясно, что такой кризис, если он существует, на самом деле является «энтропийным кризисом». Энергия, превышающая самые экстравагантные предполагаемые потребности человечества, существует в форме внутренней энергии Земли. Более того, нельзя «растрачивать» энергию впустую, потому что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить.
Настоящая проблема заключается в том, что внутреннюю энергию можно использовать, только если существуют два резервуара внутренней энергии, один при высокой температуре, а другой при низкой температуре.
Работа тепловых двигателей зависит от этой разницы температур, и если вся внутренняя энергия существует при одной и той же температуре, преобразование внутренней энергии в полезную работу невозможно, по крайней мере, с использованием цикла Карно.
Естественно возникает вопрос, существует ли какой-либо цикл, более эффективный, чем цикл Карно. Другими словами, существует ли тепловой двигатель, работающий между температурами \(\mathrm{T}_{2}\) и \(\mathrm{T}_{1}\), который извлекает больше работы из подводимого высокотемпературного тепла? \(\mathrm{Q}_{2}\), чем \(\epsilon \mathrm{Q}_{2}\)? Напомним, что \(\epsilon=1-T_{1} / T_{2}\) — это термодинамический КПД двигателя Карно.
Рис. 24.8: Вечный двигатель второго рода. Машина Super-X рекламируется как имеющая термодинамический КПД выше, чем у двигателя Карно. Выходная мощность машины Super-X запускает двигатель Карно в обратном направлении как холодильник, что приводит к чистой передаче тепла от резервуара с более низкой температурой к резервуару с более высокой температурой.
Предположим, изобретатель представил нам «машину Super-X», термодинамический КПД которой должен быть выше, чем у двигателя Карно. На рис. 24.8 показано, как мы можем поставить эксперимент в нашей лаборатории, чтобы проверить заявление изобретателя. Двигатель Карно работает в обратном направлении как холодильник, излучая тепло Q 2 в верхний резервуар, поглощая \(\mathrm{Q}_{1}\) из нижнего резервуара и используя работу \(\mathrm{W}=\mathrm{Q}_{2}-\ mathrm{Q}_{1}=\epsilon \mathrm{Q}_{2}\) с машины Super-X. Машина Super-X работает в режиме теплового двигателя, выбрасывая \(\mathrm{Q}_{3}\) в нижний резервуар и поглощая \(Q_{4}=Q_{3}+W Рассмотрим чистый тепловой поток из верхнего резервуара, \(\text { Qupper }=\mathrm{Q}_{4}-\mathrm{Q}_{2} \text { . Несмотря на множество заявлений, ни один вечный двигатель не был убедительно продемонстрирован. Таким образом, тепловые машины, по-видимому, не способны преобразовать всю подводимую к ним внутреннюю энергию в полезную работу, так как для этого потребовалась бы либо бесконечная температура на входе, либо нулевая температура на выходе. В результате второго закона термодинамики мы видим, что реальные тепловые машины, которые всегда менее эффективны, чем двигатели Карно, производят полезную работу, Вт, \[W<\epsilon Q_{2} \quad \text { (настоящие тепловые двигатели), }\label{24.25}\] где \(\mathrm{Q}_{2}\) — количество тепловой энергии, извлеченной из верхнего резервуара. С другой стороны, холодильники отдают теплоту \(\mathrm{Q}_{2}\) в верхний резервуар в количестве \[Q_{2} , где Вт — работа, проделанная над холодильником. Эта страница под названием 24.
Поскольку } \mathrm{ Q}_{4}<\mathrm{W} / \epsilon=\mathrm{Q}_{2} \text { , мы находим, что } \mathrm{Q}_{\text {upper}}<0\) . Другими словами, машина Super-X отбирает из верхнего резервуара меньше тепла, чем двигатель Карно возвращает в этот резервуар за счет работы, производимой машиной Super-X. Источником этой энергии является нижний резервуар, из которого извлекается эквивалентное количество тепла. Результатом совместной работы этих двух машин является спонтанная передача тепла от более низкой температуры к более высокой, поскольку для ее работы не требуется внешний источник энергии или поглотитель энтропии. Это нарушение второго закона термодинамики. Следовательно, машина Super-X, если она действительно работает, является вечным двигателем второго рода.
Как мы показали, этот источник неэффективности присущ всем тепловым двигателям и является дополнением к обычным источникам неэффективности, таким как трение и потери тепла из-за несовершенной изоляции. Никакая тепловая машина, какой бы идеальной она ни была, не может преодолеть эту присущую ей неэффективность.
