Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Впоследствии этому устройству дали определение Perpetum Mobile
Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Впоследствии этому устройству дали определение Perpetuum Mobile или Вечный двигатель. Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.
Колесо Бхаскара и подобные проекты вечных двигателей
Доподлинно неизвестно, кто и когда первый попытался создать вечный двигатель, но первое упоминание о нем в рукописях датируется XII веком. Рукописи принадлежат индийскому математику Бхаскаре. В них в стихотворной форме описывается некое колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Примерно на том же принципе было сделано еще несколько попыток создать вечный двигатель. Как обычно, безуспешно.
Вечный двигатель из цепочки поплавков
Другой прототип вечного двигателя основывается на использовании закона Архимеда. В теории считалось, что цепь, состоящая из полых резервуаров, за счет выталкивающей силы станет вращаться. Не было учтено лишь одно – давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.
Еще одним изобретателем вечного двигателя является нидерландский математик Симон Стевин. По его теории цепочка из 14 шаров, перекинутая через треугольную призму, должна прийти в движение, потому что с левой стороны шаров в два раза больше, чем с правой, а нижние шары уравновешивают друг друга. Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя. Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.
Вечный двигатель на постоянных магнитах
С появлением постоянных (и особенно неодимовых) магнитов, изобретатели вечных двигателей вновь активизировались. Существует множество вариаций электрогенераторов на основе магнитов, а один из первых их изобретателей, Майкл Брэди, в 90-х годах прошлого века даже запатентовал эту идею.
А на видео ниже представлена довольно простая конструкция, которую каждый может сделать у себя дома (если наберете достаточное количество магнитов). Неизвестно, насколько долго будет крутится эта штука, но даже если не учитывать потери энергии от трения, этот двигатель можно считать лишь условно вечным, потому что мощность магнитов со временем ослабевает. Но все равно, зрелище завораживает.
Конечно, мы рассказали далеко не о всех вариантах вечных двигателей, потому что людская фантазия, если и не бесконечна, то весьма изобретательна. Однако все существующие модели вечных двигателей объединяет одно – они не вечны. Именно поэтому Парижская академия наук с 1775 года решила не рассматривать проекты вечных двигателей, а Патентное ведомство США не выдает подобные патенты уже более ста лет. И все же в Международной патентной классификации до сих пор остаются разделы для некоторых разновидностей вечных двигателей. Но это касается лишь новизны конструкторских решений.
Подводя итог, можно сказать лишь одно: несмотря на то, что до сих пор считается, что создание действительно вечного двигателя невозможно, никто не запрещает стараться, изобретать и верить в неосуществимое.
Могилевский М. Леонардо да Винчи и принцип невозможности вечного двигателя //Квант. - 1999. - № 5. - С. 14-18.
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"
Представление о невозможности вечного двигателя является одним из самых важных положений физики, которые школа надежно вкладывает в учащихся. И у многих создается внутренняя убежденность, что тот, кто пытается построить вечный двигатель, - или неграмотный, или сумасшедший. При таком подходе мы незаслуженно принижаем роль в развитии науки и техники многих поколений средневековых ученых.
Между тем мотивы попыток построения вечного двигателя вполне понятны. Во-первых, создание эффективных и недорогих машин и источников энергии есть одна из важнейших задач общества. (Интересно отметить, что идей и попыток разработки вечного двигателя не было в Античном мире, несмотря на существование развитых научных школ. Причина проста: широкое использование дешевой рабочей силы - рабов.) Первые изобретения в этой области отмечаются в различных странах в XII - XIII веках в связи с потребностями ремесленного производства. Во-вторых, имеется очень сильный психологический фактор - тот, кому удастся решить эту проблему, облагодетельствует человечество, и его имя останется в веках. И наконец, в- третьих, каждый может наблюдать вечные, безостановочные движения в природе: движение Луны, планет, течение рек. Если такое движение имеет место в природе, неужели же человек с техническим опытом и научными знаниями не сможет создать искусственный, рукотворный вечный двигатель? Если твоя модель не работает, попытайся внести усовершенствования. Такие мысли, возможно, подвигали многих людей, связанных с наукой и техникой, к активным поискам конструкции вечного двигателя.
Предшественники
Считается, что первая схема вечного двигателя была предложена индийцем Бхаскара около 1150 года. Как показано на рисунке 1,а, устройство должно было представлять колесо с набором трубок с тяжелой жидкостью (ртутью), закрепленных под некоторым углом к радиусу. По мнению изобретателя, перетекание жидкости в трубках должно было создать несимметрию в распределении грузов, которая и обеспечивала бы вечное вращение. Известный французский архитектор и инженер Виллар д"Оннекур примерно через сто лет предложил аналогичную схему вечного двигателя, показанную на рисунке 1,б. Предполагалось, что нечетное число грузов на колесе обеспечит несимметрию и будет причиной вечного движения. По-видимому, попытки сделать двигатель именно в виде «вечного колеса» опирались на наиболее распространенный в средневековой Европе двигатель - водяное колесо. Одна из модификаций схемы (рис. 1,в) была предложена в 1438 году Мариано ди Жакопо из Сиены (город недалеко от Флоренции - родины Леонардо да Винчи).
Рис. 1. Различные схемы «вечного колеса»
Работа Леонардо над проблемой вечного двигателя
Было бы удивительно, если бы Леонардо да Винчи (1452 - 1519) оказался в стороне от такой важнейшей проблемы, как создание вечного двигателя. И он, неизменно добивавшийся успешного понимания практически любых явлений, за которые брался, действительно неоднократно обращался к ней. Сохранившиеся трактаты и записные книжки Леонардо позволяют увидеть последовательное нарастание уровня его проникновения в эту сложнейшую проблему.
Первый уровень - изучение известных или слегка измененных схем вечного двигателя типа колеса с грузами . Леонардо неоднократно бывал в крупнейших университетских центрах Италии - Болонье, Парме, Пизе, Риме, работал в библиотеках, активно общался с коллегами. Не исключено, что он изготавливал и исследовал модели различных известных двигателей. Однако ни один из них почему-то не работал. «Препятствия не могут согнуть меня. Любое препятствие вызывает усилие », - и Леонардо пошел дальше.
Второй уровень - существенные изменения в схеме колеса . Внутренняя убежденность в возможности разработки конструкции для получения вечного движения заставила Леонардо да Винчи попытаться добиться положительного результата посредством разумных существенных модификаций известных схем «вечного колеса». «Следы» таких попыток можно найти в его записях, из которых легко понять общую идею - добиться несимметрии вращающего момента с помощью введения дополнительного физического эффекта. Так, в схеме, изображенной на рисунке 2, нижняя часть колеса погружалась в воду, и выталкивающие силы, действующие на полые коробки, должны были бы создать дополнительные усилия, обеспечивающие вращение колеса.
Рис.2. Схема вечного двигателя с дополнительной несимметрией за счет выталкивающей силы
Третий уровень - разработка принципиально новых схем для получения вечного движения . На рисунке 3 показана страница из записной книжки Леонардо, датируемой 1487 годом, - здесь предложены модификации вечного двигателя с винтом Архимеда. Предполагалось, что вода будет подниматься первым винтом малого диаметра на некоторую высоту, сливаться в чашу, а затем возвращаться по второму винту (или вращая колесо, как показано на нижней схеме слева) на исходный уровень. Существенной особенностью этих модификаций двигателя является больший радиус возвращающего воду винта (что действительно должно было создать больший вращающий момент, чем на первом колесе, но отнюдь не большую работу за цикл). Комментарий к чертежу - «вода по винту... возвращается на первый винт и повторяет этот процесс неограниченно долго » - свидетельствует, что в то время Леонардо не сомневался в возможности осуществления вечного двигателя.
Рис.3. Схемы вечного двигателя на основе винта Архимеда
Четвертый уровень - анализ распределения нагрузок в схеме «вечного колеса» . Многочисленные неудачи в попытках получения вечного движения, несмотря на различные способы усовершенствования схемы, заставили Леонардо да Винчи остановиться и попытаться найти причину неудач. Трудность решения такой задачи современному читателю станет более ясной, если напомнить, что на рубеже XIV - XV веков еще даже не было таких физических понятий, как работа и энергия. И все же Леонардо смог показать, почему не может работать наиболее популярный вечный двигатель в виде колеса с несимметричным распределением грузов. В его записных книжках сохранились рисунки, свидетельствующие, что для анализа поведения колеса при повороте Леонардо внимательно изучил, как изменяется причина вращения - несимметрия распределения грузов относительно оси (т.е. вращающий момент) в более простых для анализа системах из небольшого числа грузов для разных вариантов колеса. В таких упрощенных схемах ученый смог заметить, что определяющим является не избыток числа грузов с одной стороны относительно оси, а их расстояние до оси, т.е. положение центра масс.
На рисунке 4 представлен знаменитый чертеж колеса с вычислениями положения центра масс. Здесь показано, что горизонтальная координата центра масс системы грузов совпадает с положением оси (справа от оси центр масс 4 грузов находится на расстоянии 7 интервалов, слева - центр масс 7 грузов на расстоянии 4 интервалов от оси). Следовательно, вместо ожидавшегося perpetuum mobile схема представляет собой perpetuum stabile .
Рис.4. Расчет положения центра масс колеса с откидывающимися грузами
Пятый уровень - заключение о невозможности вечного двигателя . Итак, Леонардо да Винчи в течение нескольких лет пытался создать непрерывно работающий двигатель, проводя существенные улучшения известных конструкций и изобретая принципиально новые схемы. Затем он детально разобрался во внутренних причинах, запрещающих работу наиболее типичного двигателя в форме колеса с откидывающимися грузами (возможно также и с некоторыми другими схемами с использованием воды). И вот теперь он, не считая более необходимым детально разбираться в причинах, мешающих работе других двигателей, формулирует в жесткой форме заключение о невозможности реализации непрерывного движения в схеме любого типа, т.е. впервые формулирует принцип невозможности создания вечного двигателя:
«Я пришел к выводу о невозможности нахождения непрерывного движения, а также вечного колеса. Поиск конструкции вечного колеса - источника вечного движения - можно назвать одним из наиболее бессмысленных заблуждений человека. В течение веков все, кто имел дело с гидравликой, военными машинами и прочим, тратили много времени и денег на поиски вечного двигателя. Но со всеми ними случалось то же, что с искателями золота <алхимиками>: всегда находилась какая-либо мелочь, которая мешала успеху. Моя небольшая работа принесет им пользу: им не придется больше спасаться бегством от королей и правителей, не выполнив обещания».
Далее следует довольно пространное упоминание о, по-видимому, хорошо известном в то время скандале, связанном с попыткой построить в Венеции установку, работающую на неподвижной воде. В комментарии по тому же поводу, написанном позднее сбоку мелким почерком, вода названа дословно «спокойной, на уровне моря ». В основном тексте и в других местах Леонардо употребляет образный термин «мертвая вода » («aqua morta »).
Запись о неработающем двигателе на «мертвой воде » неупомянутой схемы (поскольку теперь уже для Леонардо это не имеет значения) есть свидетельство его убежденности в общности сделанного вывода.
«Какая-либо мелочь (!)» - этими словами Леонардо да Винчи декларирует, что в любой известной схеме вечного двигателя и в любой схеме, которая может быть предложена в будущем, существуют некоторые внутренне присущие эффекты, накладывающие вето на вечный двигатель. На современном языке физики слова «какая-либо мелочь» могут означать разные виды неучтенных потерь или превращений энергии - таких, как тепловая энергия (нагревание, плавление, испарение), возбуждение механических и электромагнитных волн и т.п. вплоть до излучения нейтрино в ядерных процессах.
Комментарий 1
Как сам Леонардо оценивал значение вывода о невозможности вечного двигателяКарло Педретти - крупнейший специалист по работам Леонардо да Винчи - считает, что запись о невозможности построения вечного двигателя, находящаяся в составленном Леонардо Мадридском кодексе , датируется 1493 годом. К этому же времени относится заметка из другого сборника, аналогичная по силе утверждения, но с менее общим утверждением об обязательном присутствии эффектов, мешающих успеху:
«Какие бы грузы ни были приложены к колесу, когда они приведут к вращению, вне всякого сомнения центр тяжести окажется ниже оси вращения; и ни в каком инструменте, придуманном человеком для вращения, этот эффект не может быть устранен».
Применял ли Леонардо да Винчи сформулированный им важнейший закон природы - принцип невозможности вечного двигателя - в своих исследованиях? Многочисленные сохранившиеся записи позволяют дать утвердительный ответ:
«Невозможно, чтобы груз, который опускается, мог поднять в течение какого бы то ни было времени другой, ему равный, на ту высоту, с какой он ушел».
«Если колесо движет машину, невозможно ему приводить в движение две, не употребляя вдвое больше времени, то есть сделать столько же в час, сколько делает оно двумя машинами тоже в час. Таким образом, одно колесо может вращать бесконечное число машин, но в течение бесконечно долгого времени они сделают не более, чем одна в час».
Следует отметить также запись Леонардо о создании работающей модели вечного двигателя. Вернемся к рисунку 2, на котором показана схема с нижней частью колеса, погруженной в воду. Любопытен комментарий к этому рисунку: «сделай модель под большим секретом и широко объяви об ее демонстрации ». В чем же состоит секрет модели? Из последующих пояснений становится ясно, что поскольку «мертвая вод а» не может заставить машину работать, Леонардо намеревается организовать незаметный поток «живой воды » («aqua viva »), который закрутит колесо. На рисунке показан один из возможных вариантов секретного решения: наличие отверстия в стенке сосуда (справа). Осуществил ли Леонардо да Винчи этот замысел? Видимо, да, поскольку в круг служебных обязанностей Леонардо при княжеском дворе входила организация различных празднеств и развлечений, к тому же это соответствовало бы его репутации талантливого ученого и инженера. Но какова была цель демонстрации? Попытка показать свое всемогущество? Исключено, ему не нужна была мистическая поддержка репутации ученого. Но тогда остается лишь альтернативное объяснение: привлечение внимания к модели работающего вечного двигателя, а затем объяснение секрета и пропаганда крупного научного достижения - вывода о невозможности построения вечного двигателя.
Комментарий 2
ПоследователиИз ближайших после Леонардо да Винчи ученых, выступавших против возможности создания вечного двигателя, называют обычно итальянского математика и врача Джероламо Кардано (150А -1576), нидерландского математика и инженера Симона Стевина (1548-1620) и Галилео Галилея (1564-1642). Кардано заявил о невозможности сделать часы, которые заводились бы сами собою и сами поднимали бы гири, двигающие механизм. Стевин получил на основании аргумента о невозможности вечного двигателя условие равновесия тел на гладких наклонных плоскостях: тело удерживается в равновесии силой, которая действует в направлении наклонной плоскости и во столько раз меньше его веса, во сколько длина наклонной плоскости больше ее высоты. Галилео заявлял: «Машины не создают силу; они только ее превращают. Кто надеется на противоположное, тот ничего не понимает в механике».
Следует отметить существенное различие между отношением Леонардо да Винчи и его ближайших последователей к обсуждаемой проблеме. Леонардо пытается понять, почему двигатели различных систем не работают, утверждает неотвратимость существования каких-либо внутренне присущих и мешающих работе эффектов. Кардано, Стевин и Галилей используют принцип невозможности вечного двигателя, уже как твердо установленный закон природы, при анализе частных проблем.
Можно с достаточным основанием говорить о влиянии Леонардо да Винчи по крайней мере в отношении Кардано. Его дядя Фацио Кардано - миланский юрист и естествоиспытатель - был другом Леонардо и, конечно же, был информирован о важнейших результатах ученого. После смерти Леонардо его рукописи по завещанию перешли Франческо Мельци, который в 1523 году вернулся в Милан и посвятил долгие годы (умер Мельци около 1570 г.) систематизации работ учителя и, в частности, подготовил к печати Трактат о живописи. Джероламо Кардано сам мог изучать рукописи Леонардо да Винчи в собрании Мельци, тем более что среди них находились известные трактаты по анатомии и физиологии, представлявшие профессиональный интерес для врача Кардано.
В 1775 году Французская Академия приняла решение не рассматривать предложения вечных двигателей: «(1*) Построение вечного двигателя абсолютно невозможно: (2*) если даже трение и сопротивление среды не уменьшат длительность Бездействия действующей силы, она не сможет произвести равный эффект. Причина следующая: если мы хотим получить эффект конечной силы за бесконечное время, эффект должен быть бесконечно мал. Предположим, что тело, которому сообщили движение, при отсутствии трения и сопротивления способно сохранить это движение постоянно; но при этом не идет речь о других телах. Это вечное движение... было бы совершенно бесполезно по отношению к другим объектам, предлагаемым обычно творцами вечного движения... (3*) Такие работы слишком расточительны: они уже разрушили очень много семей. Часты случаи, когда механик, который мог бы занять достойное место, растрачивал на это свою славу, время и талант.
Таковы принципы, на которых основано решение Академии: постановляя, что она больше не будет заниматься этими вопросами, Академия заявляет о своем мнении об их бесполезности... (4*) Часто говорят, что, занимаясь химерическими проблемами, люди открывали полезные истины. Такая точка зрения была бы обоснована в те времена, когда метод поиска истины был неизвестен во всех областях. В настоящее время, когда он известен, наиболее верный способ поиска истины - искать ее».
Сравнение этого текста с приведенной выше формулировкой Леонардо принципа невозможности вечного двигателя позволяет отметить поразительную близость между ними по существу и порядку акцентов: сначала дается жесткая формулировка невозможности построения вечного двигателя (1*); затем (2*) - попытка «обоснования» (наличие в любой схеме какой-либо мелочи, т.е. каких-то потерь, - у Леонардо и более ограниченная по существу формулировка Академии, сводящая возможные потери лишь к трению и сопротивлению среды); и наконец, (3*) - тезис о незавидной судьбе изобретателей (не очень обязательный в научном документе) и (4*) - тезис о том, что верный путь поиска истины известен (кажется не очень убедительным).
Такое совпадение едва ли можно считать случайным. Французские академики, несомненно, имели возможность познакомиться с работами Леонардо да Винчи, которые ценились высоко и с начала XVII века уже имелись в крупных и вполне доступных библиотеках. Можно отметить, что через 20 лет после того решения Французской Академии, в 1795 году, когда Наполеон ненадолго стал королем Италии, 12 кодексов Леонардо были вывезены из Милана в Париж и лишь Атлантический кодекс был позднее, в 1815 году, возвращен в Миланскую библиотеку Амброзиана. Что касается Мадридского кодекса, он с начала XVIII века находился в дворцовой библиотеке Испанских королей, затем был утерян в 1830 году, т.е. значительно позже даты заседания Французской Академии, и вновь найден лишь через 135 лет. По-видимому, именно выпадением из поля зрения ученых Мадридского кодекса, с четкой формулировкой невозможности вечного двигателя, и доступностью лишь кратких заявлений, типа цитированных выше, объясняется недооценка роли Леонардо да Винчи в обосновании фундаментального закона природы - принципа сохранения энергии.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Вечный двигатель - устройство, совершающее полезную работу без приложения механических усилий и сжигания топлива: история, неудачные конструкции; патенты и авторские свидетельства; известные изобретатели. Значение вечного двигателя как источника энергии.
презентация , добавлен 23.09.2012
Источники энергии Древнего мира, раннего Средневековья и Нового времени. Технологии, используемые в процессе получения, передачи и использования энергии. Тепловые двигатели, двигатели внутреннего сгорания, электрогенераторы. Развитие ядерной энергетики.
презентация , добавлен 15.05.2014
Механическая характеристика рабочей машины, приведённой к угловой скорости вала электродвигателя. Передаточное число передачи электродвигателя к рабочей машине. Продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой. Потери энергии в асинхронном двигателе.
контрольная работа , добавлен 27.10.2010
Использование разности температур воды и построение схемы ОТЭС, работающей по замкнутому и открытому циклу. Применение перепада температур океан-атмосфера. Прямое преобразование тепловой энергии. Преобразователи и баланс возобновляемой энергии волн.
курсовая работа , добавлен 27.10.2011
Производство электрической и тепловой энергии. Гидравлические электрические станции. Использование альтернативных источников энергии. Распределение электрических нагрузок между электростанциями. Передача и потребление электрической и тепловой энергии.
учебное пособие , добавлен 19.04.2012
Гидравлические машины как устройства, служащие для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещаемой жидкости или для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, методика расчета ее параметров.
курсовая работа , добавлен 09.05.2014
История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.
Этот раздел сайта будет посвящён Вечным двигателям. Правильнее будет сказать: Источникам дешёвой энергии. Почему дешёвой, а не бесплатной? Поясню: «Бесплатный сыр бывает только в мышеловке!». Это была шутка, а если серьёзно, то сначала проведём небольшой экскурс.
Начнём с того, что такое «Вечный двигатель», и как он (они) классифицируется?
Современная классификация вечных двигателей
На любом энциклопедическом сайте, например «Википедия», вы можете прочитать, что такое вечный двигатель:
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.
Примеры вечных двигателей, использующих силу тяжести (гравитации) приведены ниже:
Принцип действия первого механического Perpetuum mobile (Ве́чный дви́гатель) индийского поэта, математика и астронома Бхаскары (примерно 1150 г.), 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».
Все эксперименты по созданию таких конструкций завершались успехом – конструкции получались, но, к нашему сожалению – никогда не вращались. Если Вы попытаетесь раскрутить такое устройство рукой, то оно остановится быстрее, чем простое колесо, с такой же массой. Сейчас в Интернете имеется куча видеороликов, в которых двигатель, изображённый на рисунке 2 и его модификации на рисунке 3, действительно вращается. Вы верите в эту чушь? Тогда закройте эту страницу, нет смысла читать её дальше! Смотрите дальше ролики, предназначенные для людей с толстой лобовой костью! Я не про то, что смотреть не надо, а про то, что верить надо не всему, что видишь! Зайдя на такой сайт, и просматривая ролики, Вы просто повышаете посещаемость сайта и тем самым даёте возможность заработать деньги их хозяину. Он ведь не указывает свой адрес и источник материала, изложенного на сайте. Даже если Вы ему напишете, задав вопрос, откуда материал, или, почему он Вас обманывает? Он Вам просто не ответит, в лучшем случае ответит так: «Не верите? Тогда не смотрите!» И это его право. Когда Вы смотрите фильм «Аватар», Вы же не спрашиваете: Это реальные события, или фантастика? Потому, что Вы сразу сами всё понимаете.
Для тех кто не видел подобных видео «работы» вечного двигателя, можете ознакомиться здесь и сейчас! 😉
Продолжим по теме:
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.
Постулат Кельвина - невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счет охлаждения и теплового резервуара.
Постулат Клаузиуса - самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел, к более горячим невозможен.
Закон сохранения и превращения энергии.
Юлиус Роберт Майер — один из тех, кто своими исследованиями открыл новую, энергетическую эру, в возрасте десяти лет сконструировал свой первый и последний перпетуум мобиле. Мальчик построил небольшую «сухую» водяную мельницу с водяным колесом и архимедовым винтом для обратного перекачивания воды к лопастям водяного колеса. Быть может, именно неудача, постигшая его, как и всех остальных, дала будущему исследователю материал для размышлений. Майеру удалось сформулировать один из важнейших законов современной физики - закон сохранения энергии, согласно которому энергия в произвольной замкнутой системе при любых процессах, происходящих в системе, остается величиной постоянной и лишь переходит из одной формы в другую .
Независимо от Майера закон сохранения энергии был также установлен английским физиком Джеймсом Прескоттом Джоулем . Джоуль получил значение механического эквивалента тепла. Оказалось, что одной единице тепла - килокалории, определяемой, как количество тепла, необходимое для нагревания одного килограмма деаэрированной воды при нормальном атмосферном давлении от 14,5°С до 15,5°С, соответствует 4186,8 джоулей (418,7 кгм) механической работы.
Я не буду рассматривать варианты этих «аппаратов», если хотите, поищите сами в Интернете или библиотеке. У меня лично, они интереса не вызывают, потому что я верю в Закон сохранения энергии. Я, предлагаю Вам внимательнее присмотреться к тем «устройствам», которые направлены на извлечение реальной энергии из различного рода веществ и явлений природы, которые имеются в окружающей среде. Веществ, которые при определённых условиях, могут оказаться источниками дешёвой энергии.
Вещества, явления и устройства извлечения энергии из этих веществ и явлений:
1. Постоянные магниты и созданные на их основе магнитные двигатели;
2. Обыкновенная вода и устройства извлечения из воды водорода, как топлива;
3. Природные физические явления, из которых возможно извлечение энергии:
— электромагнитное поле Земли;
— электростатический заряд атмосферы Земли, ионизация;
— солнечный свет;
— температурный эффект нагревания днём и остывания ночью различных объёмных материалов (есть на нашей планете места, где суточная температура изменяется в огромных пределах).
Кто-то ещё хотел бы добавить, или спросить: А энергия бесконечного эфира? Если это спросили Вы, отвечу: Закройте эту страничку, и вообще не заходите в этот раздел сайта! Если Вы настолько невежественны, то читайте книжки Ганса Христиана Андерсена! Пока не научились извлекать энергию из придуманного ещё алхимиками средневековья «Эфира», даже вкладывая туда в сотню раз превосходящую энергию. О чём тогда с Вами говорить? Никто не представляет, что же это такое «Эфир»? Вы, как знаток невероятно правдивых историй Андерсена можете сказать: А опыты знаменитого учёного Теслы? Он же использовал энергию эфира! Отвечу: А ещё, он любил вышивать крестиком! Когда рыбачил, то глушил рыбу дубиной! А когда спал, то одеяло с него всё время падало потому, что он во сне парил в воздухе!
Не надо смешивать имя великого учёного с различного рода сказками! Откуда у Вас такая уверенность, что он использовал эфир, из статей в Рунете? Так Вам ещё не то напишут, лишь бы Вы пришли на сайт. Быть может, Вы насмотрелись фильмов о Николе Тесла? Смотрите на здоровье, но они имеют больше биографический и сенсационный характер, а не научный. Любой человек может предполагать и высказывать своё предположение. Предположить, а потом изложить своё видение на непонятные вещи можете и Вы и я, но если это не подкреплено научными объяснениями, или хотя бы конкретным практическим доказательством, то это называется простым словом – вымысел. Но если, своё предположение выдают за истину, это уже – обман, а те, кто «наматывает обман себе на уши» – невежественные люди.
Ну а теперь, вернёмся и рассмотрим вещества, явления и устройства извлечения энергии из этих веществ и явлений.
Электромагнитные двигатель — генераторы
Современные компактные и мощные постоянные магниты таят в себе значительную скрытую энергию магнитного поля. Уголь при сгорании выделяет 33 Дж на грамм, нефть, которая через 10-15 лет у нас начнет подходить к концу, выделяет 44 Дж на грамм, грамм урана дает 43 миллиарда Дж энергии. В постоянном магните теоретически содержится 17 миллиардов Дж энергии. Конечно, как и у обычных источников энергии, КПД магнита не будет стопроцентным, к тому же у ферритового магнита срок жизни около 70 лет, при условии, что на него не действуют сильные физические, температурные и магнитные нагрузки, впрочем, при таком количестве заключенной в нем энергии, это не так уж и важно. К тому же, есть еще уже серийные промышленные магниты из редких металлов, которые в десять раз сильнее ферритовых и соответственно эффективнее. Вопрос «откуда в постоянном магните столько энергии»- остается в науке пока открытым. Многие ученые считают, что энергия в постоянный магнит непрерывно поступает извне от эфира (физического вакуума). А иные исследователи утверждают, что она просто возникает в нем из-за намагниченного материала постоянного магнита. Пока ясности тут нет.
В мире есть уже много патентов и инженерных решений различных конструкций магнитных двигателей – но практически пока нет в показе таких действующих магнитных двигателей в режиме «вечных двигателей».
Некоторые известные магнитные двигатели
— Магнито – механические магнитные моторы Дудышева;
— Магнитный двигатель Калинина;
— Электромагнитный мотор «Перендев»;
— Двигатель магнитный Минато. На рисунке справа.
— Мотор Джонсона- аналог электромагнитного мотора «Перендев»;
— Магнитный мотор – генератор Шкондина;
— Магнитый Мотор –генератор Адамса.
Видеоролики с этим двигателем, в Интернете просто кишат. В ролике интересно демонстрируют его работу: Быстро вводят ротор в статор, тот резко начинает крутиться, а когда он начинает останавливаться, то так же быстро выводят. То есть сначала дают толчок и всё, Вы в состоянии удовольствия. А когда энергия толчка магнитным полем заканчивается и ротор реально останавливается сам по себе, то выводят ротор и он на глазах изумлённых наблюдателей действительно останавливается. Кто и кого обманывает? А ещё говорят, что этот двигатель наиболее перспективный.
Известны и другие МД, но они примерно таких, же принципов действия. Самый простой изображён на рисунках ниже.
Ощутимый реальный прогресс по МД наметился по малозатратным совмещенным магнито-электромагнитным двигателям с применением в них высокоэффективных постоянных магнитов – электромагнитные двигатели –генераторы (ЭМДГ) с электромагнитами и постоянными магнитами на статоре или роторе. Причем они уже реально существуют, непрерывно совершенствуются и даже некоторые из них уже серийно выпускаются. Некоторые простейшие конструкции совмещенных ЭМДГ даже уже дошли до серийного выпуска и массового внедрения. Это, например, серийные электромагнитные мотор-колеса Шкондина, применяемые на электровелосипедах.
Однако конструкции и энергетика всех известных ЭМДГ достаточно неэффективные, что не позволяет им работать в режиме «вечного двигателя» — без внешнего источника электроэнергии. И я хочу сделать вывод: Не бывает «Вечных» магнитных двигателей, бывают магнитные двигатели с высоким КПД (стремящимся к 100%).
Если я не прав и Вы можете мне доказать противоположное, пишите мне на почтовый ящик, только приложите доказательство, в противном случае я приму Ваше письмо как очередную сказку Ганса Христиана, а потом просто удалю, как мусор.
Многое из того, о чём я в этой статье написал имеется в бесконечном количестве копий на разных сайтах в Рунете. Так уж устроен Рунет, что многие наживаются на монтаже видеороликов, статьях с неправдоподобной информацией. Причём, не тратят на это никаких средств вообще. Лишь бы их материал был сенсационный. Легко найти два видеоролика, в которых на обычный щёточный двигатель постоянного тока, насаживают пластиковую крышку от пищевых продуктов, на которую приклеивают несколько маленьких постоянных магнитов. Маленькое отступление: щёточный двигатель постоянного тока способен работать в режиме генератора. Выводы двигателя подключают на лампочку или светодиод. Двигатель закрепляют на столе с помощью пластилина. И кульминация: К магнитам приближают другой постоянный магнит и «О ЧУДО!» — крышка начала вращать двигатель, а тот начал вырабатывать электроэнергию – лампочка загорелась. А теперь раскрою секрет вечной энергии: под столом такой же двигатель, запитанный от реальной батарейки, вращает такую же крышку, с такими же приклеенными к ней магнитами, только этого Вам не показывают. Если не верите, задайте себе вопрос: А почему эту конструкцию прицепляют на пластилин не горизонтально поверхности стола, а под наклоном? Не догадались? Да для того, чтобы уменьшить расстояние к магнитам, находящимся под столом. Чем меньше расстояние, тем лучше у факира удается фокус!
Я не очень силён в магнитных полях, и в своей деятельности не использую правил правой или левой руки, поэтому эта тема не для меня. Мало того, если бы я действительно увидел «реальную вещь», то я бы ночами бы грыз науку и экспериментировал. Но, увы, в области магнитных двигателей прогресс идёт только в сторону приближения КПД к 100%, абсолютно так же, как в других видах известных Вам и всему миру двигателей. Поэтому, это тема для спецов магнитных полей.
Меня особо интересуют:
1.Обыкновенная вода и устройства извлечения водорода из воды, как топлива для дальнейшего сжигания.
2. Природные физические явления и способы их использования в качестве источников энергии.
А начну я со способов извлечения энергии из обыкновенной воды разложением на водород и кислород , поскольку считаю это наиболее интересным и перспективным направлением исследований.
I. Для разложения воды на водород и кислород широко применяются электролизёрные установки . Одна из них представлена в разделе Практические схемы устройств под названием: Портативная электролизерная установка . Установка интересна тем, что её можно использовать в любительских условиях для мелких работ различной направленности. Так как электролизёры потребляют большое количество энергии, то использоваться они могут только стационарно. Кроме того, электролит в электролизёре под действием электрического тока нагревается, поэтому существует ограничение по времени непрерывного использования электролизёра, либо его конструкцию изготавливают таким образом, чтобы обеспечить отвод тепла в окружающее пространство. Недостаток указывает на то, что электролизёры имеют низкий КПД. «Штука» для хорошего мастера просто замечательная, но на звание «Источника дешёвой энергии» не претендует.
II. В средствах массовой информации недавно появилось понятие «топливная ячейка» . По своей сути топливная ячейка работает так же, как и электролизёр. Но существуют значительные различия. В состав топливных ячеек вводят специальные катализаторы, промежуточные слои, каналы вывода газов и другие доработки и ухищрения. В результате этого, такие топливные ячейки для газообразования требуют значительно меньший приложенный электрический ток, чем электролизёры. У таких ячеек большой КПД и на звание «Источника дешёвой энергии» они вполне могли бы претендовать, если бы не их дорогая себестоимость , в связи с тем, что в таких ячейках используются драгоценные и редкоземельные металлы. Сами ячейки не долговечны, и затраты на их изготовление в результате эксплуатации окупаются с великим трудом.
III. Периодически появляются статьи о выделении водорода из воды путём «электроосмоса» . Поясню, что это такое. Электроосмостические установки используют в строительстве, для быстрейшего затвердения бетона. Над поверхностью залитой бетоном устанавливают металлическую сетку, к которой подключается положительный высоковольтный провод. Отрицательный провод подключают к арматуре, залитой бетоном, который необходимо высушить. Таким образом, образуется высокопотенциальное электростатическое поле, которое позволяет ускорить процесс испарения воды с поверхности бетона, время затвердения последнего значительно уменьшается. Некоторые специалисты предполагают, что происходит не простое испарение молекул воды, а разложение молекул на атомы водорода и кислорода. Мало того, эти специалисты ещё на всякий случай патентуют свои соображения. А что? Вдруг они правы?! На создание высоковольтного электростатического поля большого тока не надо, а эффект может быть действительно значительным. Если мне нечем будет заняться, может быть, когда то этим займусь. Но не в «наше» время, наверное, это будет на пенсии.
IV. В Интернете есть статьи о приставке Бакаева . Говорят, он ставит эту приставку, где то в районе карбюратора двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Приставка создаёт огромное давление, сжимающее воду, при высвобождении последней, она просто «разлетается» на атомы водорода и кислорода, которые попадают в камеру сгорания двигателя. Пишут, что автомобиль едет на обыкновенной воде. Бакаев держит свою приставку в секрете, и устанавливает её только тем, кого он причисляет к достойным для этого людям. При этом, лет десять, ездит более тысячи его приставок, но почему то никто из авторитетных учёных, инженеров до сих пор не знает о том, как приставка Бакаева работает. Странно, этому Бакаеву давно наступили бы, куда надо авторитетные люди, и рассказали бы ему о мамке-Родине и других полезных для русского человека вещах. Я о поведении воды при сжатиях и разрежении ничего не знаю, поэтому считаю приставку Бакаева мифом, и как следствие не моим увлечением.
V. В Рунете есть ещё такой ролик: Сидят два мужика — научные сотрудники (с лицами не редко видавшими оборотистые напитки), и рассказывают о своих исследованиях с водой. В пластиковые бутылочки налита вода, они попили, сказали «О йя, йя! Настоящий, вкусный водичка!». После, из шприца добавили туда солярки, взболтали. Посидели, потрепались. Потом открыли бутылочку, макнули туда полоску бумаги, подожгли полоску. И «О ЧУДО!», бумажка быстро и ярко загорелась. Круто, у них горящая вода! На самом деле, Вы можете сделать то же самое, и у Вас тоже бумажка будет гореть. Вместо воды, Вы можете использовать даже продукты своей жизнедеятельности. Ведь пока они после взбалтывания бутылок сидели и трепались, солярка собралась плёнкой на поверхности бутылки. При опускании в бутылку бумажки, произошёл эффект смачивания, в ходе которого, солярка, обволакивая бумажку со всех сторон, не дала воде доступ к бумажке. Конечно, в небольшом количестве вода попала на бумажку, потому, что во время горения был слышен треск и шипение. Но этот ролик они могли снимать много раз, пока не получится то, что «не стыдно показать». Кроме того, ведь можно выбрать и тип бумаги, ведь у них у всех разная способность впитывания и смачивания – это принтерная бумага, или простая туалетная?
VI. Теперь дошли до самого, на мой взгляд, интересного. Читали Вы статью «Вода вместо бензина» ? Если нет, поясню: Речь идёт о Топливной ячейке Мэйера , собранной этим американским технарём у себя в гараже. Она при малом потреблении электрического тока производит огромное количество водорода. Если есть желание, можете найти об этом кучу материала в Интернете. Не путайте этого изобретателя 20-го столетия с Юлиусом Робертом Майером. Так вот, эта Ячейка Мэйера меня очень заинтересовала. Сначала я неделю её вдумчиво изучал, потом решив, что это очередной обман, я бросил это бесперспективное дело. Но это я только думал, что бросил. В голове всё равно крутились идеи. Сейчас я могу сказать, что У этой ячейки Мэйера есть перспективы, и её существование вполне реально! Об этом я изложу в следующих статьях.
Введение… 3
1. Исторические попытки создания вечного двигателя… 4
2. Конструкция вечного двигателя… 6
3. Первые проекты вечных двигателей… 10
4. Парадоксальность существования вечного двигателя… 14
Заключение… 16
Список использованной литературы… 17
Введение
О «вечном двигателе», «вечном движении» часто говорят и в прямом и в переносном смысле слова, но не все отдают себе отчёт, что, собственно, надо подразумевать под этим выражением. Вечный двигатель - это такой воображаемый механизм, который безостановочно движет сам себя и, кроме того, совершает ещё какую-нибудь полезную работу. Такого механизма никто построить не смог, хотя попытки изобрести его делались уже давно. Бесплодность этих попыток привела к твердому убеждению в невозможности вечного двигателя и к установлению закона сохранения энергии - фундаментального утверждения современной науки. Что касается вечного движения, то под этим выражением подразумевается непрекращающееся движение без совершения работы.
С психологической точки зрения идея вечного движения всегда была крайне заманчива: ведь практическая реализация искусственно созданного замкнутого энергетического цикла, несомненно, привела бы к эпохальному перевороту в науке и технике с глубокими общественно-экономическими последствиями. Кроме отрицания существа современных физических теорий это означало бы, что построенный вечный двигатель явился бы первой в мире машиной с идеальным рабочим циклом. Его совершенство и максимальная эксплуатационная экономичность оказали бы огромнейшее влияние на развитие мировой экономики. Человечество навсегда избавилось бы от страха перед нехваткой энергии, который неумолимо преследует его сегодня. Тем самым разработка такого реального вечного двигателя затмила бы все сделанные до сих пор изобретения и открытия.
1. Исторические попытки создания вечного двигателя
Если верить историческим документам, древние греки и римляне к идее вечного двигателя относились равнодушно. Римлянам вполне хватало рабов, а греки слишком хорошо разбирались в механике.
Европейские механики заразились идеей вечного двигателя от индусов. В XII веке индийский математик и астроном Бхаскара (Bhaskara) «придумал» первый известный истории вечный двигатель - колесо, по окружности которого под определенным углом крепились емкости, частично заполненные ртутью. По мере вращения колеса ртуть перетекала из одного конца емкости в другой, заставляя колесо совершить очередной оборот. Очевидно, что Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, - для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция.
Однако европейские механики, ознакомившиеся с трудами Бхаскары приняли удачный дизайн. Одним из них был Виллар де Оннекур (Villard de Honnecourt, XIII век). За свою жизнь он сделал много полезного, но в историю вошел как очередной изобретатель perpetuum mobile. Его конструкция практически полностью повторяла вариант Бхаскары, но наряду с использованием ртути Оннекур предлагал еще один способ. По его мнению, эффекта вечного движения можно было добиться, разместив по окружности колеса нечетное количество молоточков. При вращении колеса молоточки будут бить по нему, не давая остановиться, полагал Оннекур.
Проявил недюжинный интерес к этой проблеме и Леонардо да Винчи. Относился он к вечным двигателям весьма скептически, однако не пожалел времени как на обстоятельную критику вариаций на тему колеса Бхаскары, так и на подробный разбор ошибок своего соотечественника Франческо ди Джорджио (Francisco di Georgio). Сложные системы из помп и мельничных колес на бумаге выглядели очень правдоподобно и даже работали, но, увы, не являлись вечными двигателями. Принципиальная невозможность построения такой системы стала общим местом лет через двести после Леонардо, однако в 1950-х гг. идея использовать в качестве источника вечной энергии воду получила второе рождение в работах Виктора Шаубергера (Viktor Schauberger).
Роберт Фладд (Robert Fludd, 1574–1637) - известный философ, мистик и, возможно, член полумифического братства розенкрейцеров - в трактате «De Simila Naturae», сославшись на безымянного итальянского изобретателя, приводит эскиз водяного двигателя, но сомневается, что этот двигатель будет работать. По иронии судьбы Фладда обычно считают сторонником идеи вечного движения, иногда приписывая ему авторство чертежей, которые он помещал в своих книгах.
2. Конструкция вечного двигателя
Интерес европейской науки к магнитам не мог не отразиться и на конструкции вечных двигателей. Известный ученый, первый секретарь Британского Королевского общества епископ Джон Уилкинс (Bishop John Wilkins of Chester, 1614–72) долгие годы отстаивал возможность постройки вечного двигателя на базе магнитов. В качестве доказательства верности своих представлений Уилкинс использовал эскиз двигателя, состоящего из магнита, железного шарика и специальных дорожек, по которым шарик сначала падал вниз под действием гравитации, а потом подтягивался к магниту. И хотя успешный опытный образец построить так и не удалось, Уилкинс до самой смерти полагал, что на основе его любимой конструкции все-таки можно построить вечный двигатель. Нужно только еще немного поработать над этим.
Высшей точки развития механические вечные двигатели достигли благодаря Иоганну Эрнсту Элиасу Бесслеру (Johann Bessler, 1680–1745), известному также как Orffyreus (латинизированная криптограмма Bessler). Жизнь Бесслера, славившегося дурным характером, является хорошей иллюстрацией полезности патентного права. Свой вечный двигатель изобретатель хотел продать за сто тысяч талеров (около двух с половиной миллионов долларов по сегодняшнему курсу) и никому не соглашался раскрыть секрет изобретения до продажи. При малейшем подозрении, при малейшем намеке на то, что секрет хотят похитить, Иоганн Бесслер уничтожал чертежи и прототипы и переезжал в другой город.
В 1719 году Бесслер под псевдонимом Orffyreus публикует трактат «Perpetuum Mobile Triumphans», в котором, в частности, утверждает, что ему удалось создать «мертвую материю, которая не только двигает себя, но может использоваться для поднятия весов и выполнения работы».
Двумя годами раньше прошла самая впечатляющая демонстрация изобретения Бесслера. Вечный двигатель с диаметром вала больше 3,5 м был приведен в действие 17 ноября 1717 года. В этот же день комната, в которой он находился, была заперта, и открыли ее только 4 января 1718 года. Двигатель все еще работал: колесо крутилось с той же скоростью, что и полтора месяца назад.
За семь лет активных экспериментов (1712–19) Бесслер построил более трехсот прототипов двух моделей вечного двигателя. В первых прототипах колесо вращалось только в одну сторону, и, чтобы его остановить, требовалось приложить значительные усилия, в поздних - вал мог крутиться в любом направлении и останавливался довольно легко. Любая из конструкций Бесслера не просто находилась на энергетическом самообеспечении. Энергии хватало и на то, чтобы выполнять какую-нибудь работу: например, поднимать тяжести.
Но ни многочисленные сертификаты, выданные независимыми комиссиями, ни публичные демонстрации не принесли Бесслеру денег, на которые он собирался построить школу для инженеров. Максимум, что он смог получить от власть имущих, - четыре тысячи талеров единовременно и дом в подарок от ландграфа Карла, хозяина замка Вайсенштайн (Weissenstein).
Принципы действия двигателей Бесслера точно не известны. Сегодня мы знаем лишь, что он не использовал напрямую идеи Бхаскары, а также «водяной принцип». Бесслер был опытным часовщиком, и по количеству деталей его двигатели вполне могли сравниться с механическими часами. Возможно, он придумал сложную систему противовесов для сохранения нестабильности системы вкупе с пружинными механизмами, время от времени катализирующими вращение колеса.
До того, как был открыт закон сохранения энергии, в течение столетий упорно делались попытки создать такую машину, которая позволяла бы совершать больше работы, чем затрачивается энергии. Она заранее получила название « perpetuum mobele».
Вечный двигатель - воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время
Вот как писал о значении для человечества вечного двигателя замечательный французский инженер Сади Карно: «Общее и философское понятие «perpetuum mobile» содержит в себе не только представление о движении, которое после первого толчка продолжается вечно, но действие прибора или какого-нибудь 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. Таково было бы действительно создание движущей силы. Если бы это было возможно, то стало бы бесполезным искать движущую силу в потоках воды и воздуха, в горючем материале, мы имели бы бесконечный источник, из которого могли бы бесконечно черпать».
Вечные двигатели обычно конструируют на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:
Подъём воды с помощью архимедова винта;
Подъём воды с помощью капилляров;
Использование колеса с неуравновешивающимися грузами;
Природные магниты;
Электромагнетизм;
Пар или сжатый воздух.
Идея вечного движения была очень популярна в средние века. Обладание таким секретом такого двигателя казалось более заманчивым, чем даже искусство делать золото из недрагоценных металлов. Множество людей занималось этой неразрешимой проблемой. Среди них были даже люди с неплохим по тем временам образованием. Известно, что множество трудов Ньютона содержат конструкции вечного двигателя. В записях Леонардо да Винчи тоже были найдены несколько набросков perpetuum mobile.
Сравнительно мало предпринималось попыток создания вечных двигателей второго рода. Для работы обычного теплового двигателя необходимо иметь нагреватель и холодильник. Очень заманчивой кажется задача создания тепловой машины, которая могла бы совершать механическую работу с использованием нагревателя.
Двигатели, которые работают за счёт разности энергий, возникающей во времени и пространстве, появились давно. Часть из них действует по очень простому и вполне ясному принципу. Но есть и такие, которые можно принять за вечный двигатель второго рода: разобраться, почему они работают, совсем непросто.
3. Первые проекты вечных двигателей
Сейчас трудно установить, когда, где и кем был предложен первый проект вечного двигателя. Есть данные о том, что в трактате великого индийского математика Бхаскара Ачарья (1114-1185 гг.) «Сиддханта Сиромани» (ок. 1150 г.)есть упоминание о perpetuum mobile. Об этом же говорится в сочинении араба Фахра ад-дин-Ридваи бен Мохаммеда (ок. 1200 г.). В Европе первые известия о perpetuum mobile связаны с именем одного извыдающихся людей XIII века - Виллара д’Оннекура - французского архитектора и инженера.
Как и большинство деятелей того времени, он занимался и интересовался многими делами: строительством соборов, созданием грузоподъемных сооружений, пилы с водяным приводом, военной стенобитной машины и даже. дрессировкой львов. Он оставил дошедшую до наших дней «Книгу рисунков» - альбом с записями и чертежами (ок. 1235-1240 гг.), которая хранится в парижской национальной библиотеке.
Все механические вечные двигатели средневековья основаны на одной и той же идее, идущей от д"Онекура: создании постоянного неравновесия сил тяжести на колесе или другом постоянно движущемся под их действием устройстве. Это неравновесие должно вращать колесо двигателя, а от него приводить в действие машину, выполняющую полезную работу.
Все такие двигатели можно разделить на две группы, отличающиеся видом груза- рабочего тела. К первой группе относятся тем, в которых используются грузы из твердого материала, ко второй - те, в которых грузом служат жидкости.
Количество разных вариантов perpetuum mobile в обеих группах огромно.
Начнем с двигателей первой группы. Итальянский инженер Мариано ди Жакопо из Сиены (недалеко от Флоренции) в рукописи, датируемой 1438 годом, описал двигатель, повторяющий по существу идею д"Онекура. Грузы, представляющие собой толстые прямоугольные пластины, закреплены так, что могут откидываться только в одну сторону. Число их нечетно; поэтому с одной стороны при любом положении их будет больше, чем с другой. Это и должно вызвать непрерывное вращение колеса.
Англичанин Эдуард Соммерсет, тоже разработавший механический вечный двигатель в виде колеса с твердыми грузами и в 1620 году построивший его, принадлежал в отличие от своих предшественников к самым аристократическим кругам общества.
Он носил титул маркиза Вустерширского и был придворным короля Карла I. это не мешало ему серьезно заниматься механикой и разными техническими проектами.
Эксперимент по созданию двигателя был поставлен с размахом. Мастера изготовили колеса диаметром 14 футов (около 4 м); по его периметру было размещено 14 грузов по 50 фунтов (около 25 кг) каждый. Испытание машины в лондонском Тауэре прошло с блеском и вызвало восторг у присутствующих, среди которых были такие авторитеты, как сам король, герцог Ричмондский и герцог Гамильтон. К сожалению, чертежи этого perpetuum mobile до нас не дошли, так же как и технический отчет об этом испытании; поэтому установить, как оно проходило по существу, нельзя. Известно только, что в дальнейшем маркиз этим двигателем больше не занимался, а перешел к другим проектам.
Аллесандро Капра из Кремоны (Италия) описал еще один вариант вечного двигателя в виде колеса с грузами. Двигатель представлял собой колесо с 18 расположенными по окружности равными грузами. Каждый рычаг, на котором закреплен груз, снабжен опорной деталью, установленной под углом 90˚ к рычагу. Поэтому грузы на одной стороне колеса, находящиеся по горизонтали на большем расстоянии от оси, чем с другой, должны всегда поворачивать его и заставлять непрерывно вращаться.
Жидкостные вечные двигатели принципиально ничем не отличаются от описанных ранее perpetuum mobile первой группы. Разница состоит только в том, что вместо перемещающихся относительно колеса грузов используется жидкость, переливающаяся при его вращении так, чтобы ее центр тяжести перемещался в нужном направлении.
Все такие двигатели в разных видах развивали идею индийца Бхакскара (1150 г.). По описанию можно представить лишь принципиальную схему двигателя. На окружности колеса под определенным углом к его радиусам закреплены на равных расстояниях замкнутые трубки, создавая таким образом разницу веса в правой и левой частей колеса.
Все последующие проекты механических perpetuum mobile как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли одну и ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться.
Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечных двигателей попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.
Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII века.
В Англии, например, по земельной описи было 5000 водяных мельниц. Но водяное колесо применялось не только в мельницах; постепенно его стали использовать и для привода молота в кузницах, ворота, дробилки, воздуходувных мехов, станков, лесопильных рам и так далее. Однако «водяная энергетика» была привязана к определенным местам рек. Между тем техника требовала двигатель, который мог бы работать везде, где он нужен. Совершенно естественной поэтому была мысль о водяном двигателе не зависимом от реки, действительно половина дела - использовать напор воды - была ясна. Тут накопился достаточный опыт.
Оставалась другая половина - создать такой напор искусственно.
Способы непрерывно подавать воду снизу вверх были известны еще с античных времен. Самым совершенным из нужных для этого устройств был архимедов винт.
Если соединить такой насос с водяным колесом, цикл замкнется. Надо только для начала залить водой бассейн наверху. Вода, стекая из него, будет крутить колесо, а насос, приводимый от него, снова подаст воду вверх. Таким образом, получается гидравлический двигатель, работающий, так сказать, «на самообслуживании». Никакой реки ему не нужно; он сам создаст необходимый напор и одновременно приведет в движение мельницу или станок.
Для инженера того времени, когда понятия об энергии и законе ее сохранения еще не было, в такой идее не было ничего странного. Множество изобретателей работало, пытаясь воплотить ее в жизнь. Только некоторые умы понимали, что это невозможно; одним из первых среди них был универсальный гений - Леонардо да Винчи. В его тетрадях был найден эскиз гидравлического вечного двигателя.
Машина состоит из двух, связанных между собой устройств А и В, между которыми установлена чаша, заполняемая водой. Устройство А представляет собой архимедов винт, подающий воду из нижнего резервуара в чашу.
Устройство В вращается, приводимое в движение водой, сливающейся из чаши, и крутит насос А - архимедов винт; отработавшая вода сливается снова в резервуар.
4. Парадоксальность существования вечного двигателя
Нельзя получить энергии одного вида больше, чем другого при любых превращениях энергии, т.к. это противоречит закону сохранения энергии. В связи с этим нельзя создать вечный двигатель, т.е. такой двигатель, в котором в результате превращения энергии одного вида ее получается больше, чем было.
Так называемый вечный двигатель занимает в истории науки и техники особое и очень заметное место, несмотря на то, что он не существует и существовать не может. Этот парадоксальный факт объясняется прежде всего тем, что поиски изобретателей вечного двигателя, продолжающиеся более 800 лет, связаны с формированием представлений о фундаментальном понятии физики - энергии. Более того, борьба с заблуждениями изобретателей вечных двигателей и их ученых защитников в значительной степени способствовала развитию и становлению науки о превращениях энергии - термодинамики. У всех без исключения авторов, писавших о вечном двигателе, основное внимание уделялось так называемому вечному двигателю первого рода, которым занимались изобретатели прежних времен.
Вечные двигатели второго рода, которые пытаются создать теперешние изобретатели, почти не рассматриваются. Между тем именно здесь находится центральный пункт полемики, связанной с предложениями о создании «инверсионных» энергетических устройств, могущих, якобы, обеспечить человечество энергией навечно и без расходования каких-либо возобновляемых и не возобновляемых ресурсов.
Вот как писал о значении для человечества вечного двигателя французский инженер Сади Карно: «Общее и философское “perpetuum mobile” содержит в себе не только представление о движении, которое после первого толчка продолжается вечно, но действие прибора или какого-нибудь собрания таковых, способного развивать в неограниченном количестве движущую силу, способную выводить последовательно из покоя все тела природы, если бы они в нем находились, нарушать в них принцип инерции, способного, наконец, черпать из самого себя необходимые силы, чтобы привести в движение всю Вселенную, поддерживать и беспрерывно ускорять ее движение. Таково было бы действительно создание движущей силы. Если бы это было возможно, то стало бы бесполезным искать движущую силу в потоках воды и воздуха, в горючем материале, мы имели бы бесконечный источник, из которого могли бы бесконечно черпать.»
Действительно, положение о невозможности осуществления вечного двигателя первого рода очевидно для современного человека, который со школьных лет знает закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии был сформулирован еще в 1748 году М.В. Ломоносовым, который писал: «так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому телу, которое от него движение получает.»
При рассмотрении идеи вечного двигателя второго рода нужно не только выявить противоречие с законом природы, но и убедить в незыблемости самого этого закона. Однако второй закон термодинамики далеко не так очевиден, как закон сохранения энергии.
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. Вознесенский Н. Н. О машинах вечного движения. М., 1996.
2. Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., 1999.
3. Кирпичёв В. Л. Беседы по механике. М.: ГИТЛ, 2006.
4. Мах Э. Принцип сохранения работы: История и корень его. СПб.,2007.
5. Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984.
6. Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. М.: Знание, 1980.
7. Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 2009.