Co jste slyšeli o perpetum mobile?

Lidé vždy snili o tom, že dostanou něco zdarma, ať už to bude pivo zdarma, strategie pro výhru v kasinu nebo energie z vakua. Perpetum mobile stroje byly vynalezeny již od starověku. A přestože fyzici již dávno zjistili, že z ničeho nelze něco vytvořit, nadšence to nezastaví.

KLASIFIKACE
V žádném případě

Neexistují žádné stroje na věčný pohyb. Jsou však rozděleny do několika typů

• Perpetuum mobile stroje prvního druhu tvrdí, že vytváří energii z ničeho v rozporu s prvním zákonem termodynamiky (zákonem zachování energie). Nefungují.
• Perpetum mobile druhého druhu snaží se znovu využít již jednou vynaloženou energii, čímž porušují druhý termodynamický zákon (princip neklesající entropie neboli neuspořádanosti). Nefungují.
• Imaginární perpetum mobile stroje neznatelně napájen energií z vnějšího prostředí. Fungují, ale jsou falešně prezentovány jako perpetum mobile.
• Podvodné stroje na věčný pohyb budit dojem práce perpetuum mobile kvůli skrytému zdroji energie. Fungují, ale nejsou to stroje na věčný pohyb.

Mechanický stroj na věčný pohyb

Perpetuum mobile prvního druhu

Jeden z raných modelů perpetum mobile. Nalevo od osy je více zatížení než napravo. Na první pohled se zdá, že levá strana vždy převažuje, čímž dochází k protáčení kola. Nahoře se zátěž posune zprava doleva a pohyb pokračuje navždy. Bližší pohled ale odhalí, že napravo je sice méně závaží, ale mají větší páku a právě pravá strana může převážit.

Skutečně

Pravda je jako obvykle uprostřed: zátěže na obou stranách se vzájemně vyrovnávají a kolo se po malém zakývání jednoduše zastaví.

Float perpetum mobile

Perpetuum mobile prvního druhu

Bohové přinutili Sisyfa vytáhnout na horu kámen, který se utrhl a skutálel dolů. Vynálezci tohoto motoru se rozhodli, že Archimédův zákon nemůže fungovat hůř než potrestaný král Korintu. Utěsněné plováky spojené v řetězu plavou ve vodě a ve vzduchu padají vlivem gravitace a otáčejí k nim připojená kola.

Skutečně

Problém je, že při vstupu do vody musí plováky překonat její odpor a zvednout celý řetěz, aby si udělaly místo. To vyžaduje přesně stejné množství energie, jaké produkuje motor. Bez účasti bohů nebude energie navíc.

Přečtěte si také

Kapilární perpetum mobile

Perpetuum mobile prvního druhu

Gravitační síla pronásleduje mnoho vynálezců perpetum mobile: pokud ji chytře překonáte bez vynaložení energie a poté zvednuté břemeno odhodíte, výsledkem bude práce „zdarma“. Například můžete přinutit vodu, aby stoupala z bazénu do nádoby stojící na kopci kvůli kapilárnímu efektu. Z nádoby se voda nalije zpět do bazénu a roztočí kolo.

Skutečně

Do určité výšky se voda skutečně sama pohybuje nahoru, ale nebude kapat do horní nádoby: kapalina bude zadržena stejným kapilárním efektem, který ji zvedl z bazénu.

Přečtěte si také

Maxwellův démon

Perpetuum mobile druhého druhu

Drobné inteligentní stvoření, které sedí ve sklenici rozdělené přepážkou a zvedá ji, aby nechalo rychlé molekuly projít jedním směrem a pomalé molekuly druhým, vynalezl člověk, který je co nejdál od věčného pohybu.

Velký fyzik James Maxwell si sotva dokázal představit, že vynálezci perpetuum mobile vyhodnotí potenciál démona, kterého stvořil, svým vlastním způsobem. Samozřejmě místo tohoto bájného tvora vynalezli nejrůznější mechanismy včetně nanomotorů, ale podstata zůstala stejná: přimět molekuly v jedné části nádoby pohybovat se rychleji než v druhé a získat energii z výsledné teploty a tlakový rozdíl.

Skutečně

Toto lákavé schéma může dobře fungovat, ale pouze v případě, že existuje skutečný démon. Bez toho budete muset vynaložit energii na třídění molekul, čímž celá myšlenka ztrácí smysl.

Věčné hodinky

Pomyslné perpetuum mobile

V roce 1864 sestrojil novozélandský hodinář, matematik a astronom Arthur Beverley hodinky, které dodnes fungují bez natahování. Pravda, několikrát je zastavili kvůli úklidu a jednou se sami postavili, ale pak znovu začali odpočítávat čas.

Konstrukce chronometru je velmi jednoduchá. V nádrži oleje a vzduchu se vznáší závaží, které stoupá a klesá se změnou hladiny oleje. Pohyb závaží nabíjí hodinovou pružinu.

Skutečně

Všechny fyzikální zákony jsou přísně dodržovány, ale hodinky Beverly nejsou strojem na věčný pohyb. Jsou neznatelně napájeny energií z okolí – hladina oleje se mění v závislosti na atmosférickém tlaku a teplotě.

Přečtěte si také

Tepelné čerpadlo

Pomyslné perpetuum mobile

Ve skutečnosti se jedná o lednici umístěnou s komorou v okně a radiátorem v místnosti. Teplo se dodává k vytápění místnosti – nejen generované elektřinou, ale také „nasávané“ z chladného prostředí. Místnost přijímá 3-5krát více energie, než je spotřebovaná elektřina!

Skutečně

Ohřívač s účinností nad 100% by byl vynikajícím perpetum mobile, ne-li pro jednu věc. Přeměna elektřiny v teplo je nevratná a z nadbytečných stupňů nelze vytěžit stejné množství elektřiny. Nebudete tedy moci vytápět svůj dům lednicí zdarma, i když můžete hodně ušetřit.

Generátor Bedini

Podvodné perpetuum mobile (první druh)

V roce 1984 americký elektrikář John Bedini připevnil na kolo magnety, poblíž umístil indukční cívku a pár baterií. Když se magnet přiblížil k cívce, vybudil v ní proud a nabil baterii. A když se vzdálil, elektronika připojila další baterii, která napájela cívku, odpuzovala magnet a roztočila kolo. Po nějaké době byly baterie vyměněny.

Bedini tvrdil, že nabití baterie je zcela obnoveno a kolo může vykonávat další práci díky „volné energii“ vědy neznámé povahy.

Skutečně

V praxi se kolo samozřejmě zastavilo, ale s dobrými bateriemi se točilo dostatečně dlouho, aby zapůsobilo na amatéry a přesvědčilo je, aby si zaplatili stavebnici na sestavení perpetum mobile doma.

CO TEĎ?
Tajemná energie

Zmiňovat se o perpetuum mobile je dnes špatné vychování i mezi jejich vynálezci. Módní eufemismus je „volná energie“, která pochází z neznámého zdroje.

Typickým příkladem je generátor Searle, který vypadá jako velké ložisko. Vytváří prý magnetické pole, díky kterému se systém sám roztáčí. V tomto případě vzniká antigravitace a celá struktura vzlétne. Vynálezce rád říká*, že nápad na generátor ho napadl ve snu, když byl teenager. John Searle popsal zdroj tajemné energie vágně: buď to byl éter, nebo subatomární částice.

Searle má mnoho následovníků, včetně Ruska. Převádějí na něj dary a nakupují další technické informace prostřednictvím webu. Příjmy vynálezce jsou však skromné ​​a Searle si je jistý, že proti němu pracuje spiknutí energetických společností. Podle žaloby jednoho z nich byl obviněn z krádeže elektřiny přes kabel skrytý ve zdi.

_{* John Searle zemřel v roce 2018 ve věku 86 let.}

Ve fyzice je perpetum mobile myšleno jako imaginární a nekonečně aktivní zařízení, které umožňuje získat obrovské množství (ve srovnání s množstvím energie, kterou obdržel zvenčí) užitečné práce (perpetum mobile of první druh).

Při provozu tohoto zařízení je také možné získávat teplo z jednoho zásobníku a dosáhnout jeho plné přeměny v činnost (druhý typ perpetum mobile).

Koncepce a typy perpetum mobile

Ve fyzikální vědě je obvyklé rozlišovat perpetum mobile dvou typů:

• prvního druhu – může fungovat neomezeně, toto zařízení je vybaveno schopností vykonávat práci donekonečna V tomto procesu jsou náklady na palivo a další energetické zdroje prakticky eliminovány. Pokud vezmeme v úvahu zákon zachování energie, pak je nemožné vytvořit takový druh, každý pokus skončí neúspěchem. Nemožnost tohoto pokusu je postulátem přímo prvního termodynamického zákona;
• druhého druhu – takový motor je chápán jako dlouhodobě fungující stroj, který je při tom schopen přeměnit na práci veškeré odebrané teplo z okolních těles. Nemožnost existence takového perpetum mobile slouží jako postulát pro druhý termodynamický zákon.

Výše uvedené principy termodynamiky jsou představeny ve formátu postulátů až po četných potvrzeních prostřednictvím experimentů nereálnosti vzniku perpetum mobile jakéhokoli typu. Díky nim byly zase zkoumány různé fyzikální teorie, které byly testovány různými pozorováními a experimenty. Na základě toho fyzici nepochybují o pravdivosti těchto postulátů.

Druhý princip má různé formulace a lze jej uvést ve formě takových ekvivalentních postulátů jako:

Kelvin – eliminuje možnost vzniku periodicky pracujícího stroje, který je schopen vykonávat mechanickou práci díky chlazení zásobníku tepla;
• Clausius – mluví o nemožnosti samostatného přenosu tepla ze studených předmětů na teplejší.

Historie myšlenky vytvoření perpetum mobile

Fyzikové čelili poměrně obtížnému úkolu, takže bylo učiněno mnoho pokusů prozkoumat místo a příčiny jeho výskytu a bylo tomu věnováno mnoho času. Dnes těžko soudit, kdo jako první zformuloval jejich myšlenku.

Pokud mluvíme o nejranějších informacích souvisejících s perpetum mobile, pak sem patří i práce indického astronoma Bhaskara. Některé zmínky o tomto zařízení lze také vidět v arabských rukopisech šestnáctého století. Jsou stále zachovány v Gotha, Leiden a Oxford.

Indie je domovem vůbec prvních zařízení zvaných perpetum mobile. Vědec Bhaskara se ve svých poznámkách pokusil charakterizovat kolo s úzkými a trvanlivými nádobami, které jsou k němu diagonálně podél okraje, z poloviny naplněné rtutí. Princip činnosti tohoto mechanického motoru byl založen na různých indikátorech gravitačních momentů, které jsou tvořeny kapalinou, která je schopna měnit svou polohu v nádobách připevněných k obvodu kola.

Tento vědec pochopil tento proces otáčení svého kola velmi jednoduše: „kolo, které je naplněno kapalinou podobným způsobem, namontované na ose, která leží na dvou pevných podpěrách, se neustále otáčí bez ohledu na cokoli.“

Éru aktivního mechanického vývoje (13. století) charakterizují první projekty perpetum mobile. Až do 15-16 století se myšlenka vytvoření perpetum mobile rozšířila.

Během této doby bylo uvedeno do života mnoho různých projektů motorů, které byly předloženy k posouzení patentovým organizacím v evropských zemích (např. na kresbě Leonarda da Vinciho byla objevena skica kresby zobrazující perpetum mobile).

Důvody nemožnosti vytvořit perpetum mobile z hlediska termodynamiky

První termodynamický zákon znamená zákon zachování energie, který říká, že energii nelze zničit ani vytvořit, pouze přechází z jednoho stavu do druhého.

Aby byl mechanismus udržován v neustálém pohybu, musí v něm být uložena použitá energie, čímž se eliminují jakékoli ztráty. Proto je pravděpodobnost vzniku perpetum mobile nulová.

Aby bylo možné vytvořit perpetum mobile, je čistě teoreticky nutné dodržet konkrétní podmínky.

Stroj by neměl mít vůbec žádné „dřící“ části, to znamená, že všechny části by měly fungovat samostatně a vzájemně se nedotýkat. Jinak dojde k procesu tření, který způsobí ztrátu energetických rezerv stroje.

Při dotyku dílů vzniká teplo, které je považováno za přímou energii ztracenou strojem. Vědci také upozorňují, že zcela hladké objekty na světě neexistují.

Stroj musí plnit své funkce v bezvzduchovém vakuu, jak uvádí první podmínka. Kdekoli se používá, dochází ke ztrátě energie, protože dochází ke tření mezi vzduchem a částmi stroje. I když jsou ztráty při kontaktu se vzduchem nepatrné, pro stroj s věčným pohybem mají velký význam.

Při minimálních ztrátách energie začne stroj pracovat pomaleji a v důsledku toho má tendenci svou práci po nějaké době dokončit. Během práce by také neměly být žádné zvuky, protože zvuk znamená nějakou formu energie. Výskyt zvuku naznačuje, že stroj ztrácí určitou energii.

Pokud zmíníme motory druhého typu, pak využívají teplo okolních těles, ale nejsou v rozporu se zákonem o zachování energie. Různé konstrukce zůstávají bezmocné spolu s druhým termodynamickým zákonem: pokud je systém uzavřený, je nezávislý přenos tepla nereálný. K provedení tohoto procesu je nutná účast nějakého druhu zprostředkovatele. A k jeho fungování je potřeba energie z vnějšího zdroje.

Nejdůležitějším faktem je, že vytvoření perpetum mobile je s největší pravděpodobností marný nápad. Výzkumníci chtějí získat volný zdroj energie, ale ve skutečnosti je to nemožné – můžete získat pouze množství energie, které bylo původně posláno do perpetum mobile.