Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вечный двигатель первого рода

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 — 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

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о Perpetuum mobile относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде [1] . В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своем стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикрепленными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе». Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. К XVI — XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран. Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя.

Неудачные конструкции вечных двигателей из истории

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

Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. 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.

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

Примечания

  1. ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Наиболее ранние сведения о вечных двигателях

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Вечный двигатель второго рода
  • Вечный Огонь

Смотреть что такое «Вечный двигатель первого рода» в других словарях:

Вечный двигатель второго рода — Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %). Содержание 1 Современная классификация вечных двигателей 2 История … Википедия

Вечный двигатель — … Википедия

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — перпетуум м о б и л е (лат. perpetuum mobile непрерывное движение), 1) В. д. первого рода воображаемая машина, к рая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не потребляя энергии извне. В. д. первого рода… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Жидкостный ракетный двигатель — (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , двух и трёхкомпонентные ЖРД. Содержание 1 История … Википедия

Перпетуум мобиле — Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %). Содержание 1 Современная классификация вечных двигателей 2 История … Википедия

Мифология науки — Мифология науки система сакрального знания в науке, широко распространённые, массовые заблуждения. Мифы в науке возникают при её популяризации. Чтобы донести до обычного читателя научные факты или открытия в доступной форме авторы научно… … Википедия

ТЕРМОДИНАМИКА — наука о наиб. общих св вах макроскопич. физ. систем, находящихся в состоянии термодинамич. равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями. Т. строится на основе фундам. принципов (начал), к рые явл. обобщением многочисл. наблюдений и… … Физическая энциклопедия

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ — (начала, принципы) три основных закона выражающие процессы расширения и сжатия, нагрева и охлаждения, плавления и затвердевания, испарения и конденсации, хим. реакций, теплового излучения и др. Первый закон устанавливает количественную… … Большая политехническая энциклопедия

НАБЛЮДАТЕЛЬ — НАБЛЮДАТЕЛЬ (в философии науки) исследователь, ведущий наблюдение за изучаемым объектом. Иногда наблюдение ведется непосредственно с помощью органов чувств зрения, слуха, тактильного (осязательного) восприятия. Но часто требуется оснащение… … Философская энциклопедия

Фома Аквинский — Жизнь и сочинения Фома Аквинский был самым крупным схоластом, гением метафизики и восхитительным по масштабу умом. Его логическая система поражает прозрачной ясностью и органичностью связей. Он был, скорее, аристотелевского, чем платоно… … Западная философия от истоков до наших дней

Вечный двигатель

Вечный двигательперпетуум-мобильник») — устройство, которое работает не покладая рук (за неимением). Известно тем, что его конструировали все из первой тысячи самых бездарных инженеров за всю историю.

Читать еще:  Starline a91 не работает датчик температуры двигателя

Первые попытки собрать вечный двигатель относятся к Средневековью. Люди в те века были тёмные и с законами терминатородинамики не были знакомы. Поэтому все созданные в эти времена устройства делились на два типа:

  1. которые нарушали первый закон терминатородинамики (вечные двигатели первого рода),
  2. которые нарушали второй закон (двигатели второго рода).

Содержание

  • 1 Вечные двигатели первого рода
  • 2 Вечные двигатели второго рода
  • 3 Котобутербродные генераторы
  • 4 См. также

Вечные двигатели первого рода [ править ]

Основная идея — закрутить чего-нибудь так, чтоб оно так и крутилось. Например, таковы огромные мельничные колёса, приводимые в движение бешеными хомячками-убийцами. Как известно, при дрессировке боевого хомячка более часа вращают на центрифуге со скоростью тысяча оборотов в минуту, а затем надевают на него чёрную маску без прорезей для глаз. Во время войны маску снимают, и хомячок с вращающимися глазами начинает наматывать круги (как ему кажется; на деле такая траектория именуется «логарифмическая спираль») по вражеской территории, снося всё на своём пути. Идея вечного двигателя в том, чтобы посадить боевого хомячка в мельничное колесо и спустить с поводка.

Проблема заключалась в том, что хомячок играл роль двигателя, но не был вечным. Набегавшись, он требовал немного подзарядки и пожрать. Талантливые мастера Средневековья прикрутили хомяковращательную центрифугу непосредственно к оси мельничного колеса. Покуда один хомяк работал, двое подзаряжались (т. н. «работа сутки через двое»). Но — вот беда — разряжался работяга быстрей, чем заряжал отдыхающих. Конфигурации «два работают — два отдыхают», «три работают — один отдыхает» и т. п. тоже по непонятным причинам оказались не в силах запитать хомячков.

Лишь века спустя стало понятно, что, по первому закону термодинамики, «сколько хомяка не корми, он всё равно работать не хочет». Это на время дезинформировало людей, которые решили было, что вечный двигатель невозможен. Вот тогда-то и стали строить двигатели второго рода.

Вечные двигатели второго рода [ править ]

Основная идея вечного двигателя второго рода — не заставлять хомячков-убийц работать, раз уж им неохота, а извлекать из них тепло. По замыслу изобретателя, когда хомячкам станет совсем холодно, они захотят согреться и передумают по поводу своего нежелания работать.

Классический двигатель второго рода — огромная железная сковородка, на которую кладут хомячка. Хомячок теплом своего тела нагревает сковородку (двигатель заряжается), но при этом охлаждается сам. Затем хомячка убирают, на сковородку кладут кусок мяса и жарят за счёт остаточного тепла (двигатель совершает работу). Когда мясо перестаёт жариться, его откладывают в сторону, а хомячка возвращают на сковородку. Цикл повторяется.

Согласно теории двигателей, сковородка с хомячком называется нагревателем, сковородка с мясом — холодильником. Чем больше разница температур нагревателя и холодильника, тем эффективнее вечный двигатель.

Кроме тривиального вечного двигателя второго рода физики придумали множество более сложных, с повышенным КПД. Так, в цикле Карно хомячок каждый раз остывает в два этапа: сперва идиотопатически расширяется (хомячок немножко распухает; понижает температуру хомячка, но не меняет его внутреннюю энергию), а затем расширяется изотермически (хомячок снят со сковородки и остаётся одинаково холодным, сковородка же отдаёт тепло на прожарку мяса).

Потом хомячка откачивают: растирают спиртом, делают ему массаж и т. д. Сперва хомячок идиотопатически сжимается: при этом повышается его температура, но он всё ещё остаётся без энергии (зачастую и без сознания). Потом хомячок сжимается ещё больше и приводится в ту же форму, в которой был в начале цикла Карно. Он постепенно становится тёплым, после чего может продолжать работу.

От вечных двигателей второго рода отказались, когда стало понятно, что не каждый раз хомячка удаётся откачать. При этом он выходит из строя, не расплатившись за массаж; расходы, разумеется, взимаются с энергетиков-экспериментаторов. Да и нагревали они сковородку всё меньше и меньше: КПД такого двигателя обычно не превышал 30 % (лучший результат показал цикл Карно — 40 %). В то время как от действительно вечного двигателя ожидалось хотя бы 100 %.

Итак, все эти многообещающие планы перечеркнул свежеоткрытый второй закон терминатородинамики — «нельзя тепло извлекать из хомяка или из любой другой среды, ничего дельного из этого не выйдет».

Котобутербродные генераторы [ править ]

Котобутербродный генератор элегантно обходит второй закон терминатородинамики. Дело в том, что в его состав входят кот и бутерброд, которые создают т. н. пару сил и вращательный момент. Применённые вместе, сила лапного котоповорачивания и бутербродообращательная маслоземлестремительная сила не дают коту остыть и поддерживают его в форме безо всяких массажа там и зарядки.

В Средние века такая технология была невозможна, потому что за публичное привязывание бутерброда к кошке можно было загреметь к товарищам из Инквизиции. Настолько диким казалось это решение, что один намёк на подобные изобретения неопровержимо свидетельствовал о сговоре безумного учёного с дьяволом. Только свержение инквизиторов открыло путь современной науке и позволило собрать вечный двигатель.

Именно от котобутербродного генератора запитаны центральные сервера Абсурдопедии.

Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле Вопросы для игры «Что? Где? Когда? и Почему?» Работа Гриневич Людмилы Александровны, учителя физики. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемgrinevich.ucoz.ru

Похожие презентации

Презентация на тему: » Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле Вопросы для игры «Что? Где? Когда? и Почему?» Работа Гриневич Людмилы Александровны, учителя физики.» — Транскрипт:

1 Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле Вопросы для игры «Что? Где? Когда? и Почему?» Работа Гриневич Людмилы Александровны, учителя физики МОУ СОШ 1 г. Богданович 2011 г. Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле

2 Мартын: Что такое perpetuum mobile? Бертольд: Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому. видишь ли, добрый мой Мартын, делать золото задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное, но найти perpetuum mobile. О. А. С. Пушкин Сцены из рыцарских времён

3 Немного о вечном…» Предисловие или «Немного о вечном…» Вечное движение люди видели вокруг себя! По небу вечно движется Солнце, Луна и планеты, вечно вращается вокруг своей оси Земля… Вечно текут реки, и вечно бегут гонимые ветром облака… Люди даже научились использовать вечное движение воды и ветра, построив водяные и ветряные мельницы. Поэтому неудивительно, что умами учёных и инженеров завладела дерзкая мысль: если вечное движение существует в природе, значит, и человек может создать вечный двигатель и заставить его служить себе!

4 Но…Учёные и инженеры того времени не замечали принципиального различия между вечным движением и вечным двигателем. Вопрос 1: Вопрос 1: В чём же состоит это различие? При каких условиях возможно вечное движение? Ответ

5 В 1775 году Французская Академия Наук вынесла решение о запрете на рассмотрение любого типа моделей так называемых «вечных двигателей «. Перпетуум — мобиле легче изобрести, чем запатентовать. Леонид Крайнов-Рытов Вопрос 2: Какое устройство называют «вечным двигателем»? И почему появилось такое решение? Ответ

6 Классификация «вечных двигателей» 1. «Вечный двигатель первого рода» — замкнутая система, осуществляющая непрерывное движение только за счет энергии данной системы, без получения энергии (в любой форме) извне. 2. «Вечный двигатель второго рода», в отличие от «вечного двигателя первого рода», использует какой — либо «нетрадиционный» вид энергии поступающий извне. Вопрос 3: Вопрос 3: Какие законы термодинамики запрещают создание «вечных двигателей» первого и второго рода? Ответ

7 Колесо с откидывающимися грузами 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. Вопрос 4: Почему, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным? Ответ

8 На рис. показано устройство такого двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит в том, что тела, которые легче 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. Вопрос 5: Вопрос 5: Найдите ошибку в конструкции двигателя, основанного на законе Архимеда Ответ

Читать еще:  Что такое фланец у асинхронного двигателя

9 Проект магнитного perpetuum mobile английского епископа Джон Вилкенса (18 в.) Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадет на верхний желоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение. Вопрос 6: Вопрос 6: Почему такой двигатель работать не будет? Ответ

10 Автоматический подзавод часов Основа устройства ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов. Вопрос 7: Почему данное устройство не является вечным двигателем? Ответ

11 «Задача должна быть кусачей, иначе она не задача» Ответ на 1 вопрос: Различие между вечным движением и вечным двигателем в том, что в вечном двигателе колесо не только должно вечно вращаться, но и должна совершаться полезная работа при этом. Вечное движение возможно, если полностью устранить трение. Таким, например, является движение по инерции, когда на тело не действуют другие тела: при этом тело движется вечно с постоянной скоростью. И колесо вращалось бы вечно, если бы можно было устранить трение полностью. Однако, даже при полном отсутствии трения вечный двигатель, т.е. устройство, которое совершало бы работу без потребления энергии, был бы невозможен. Сегодня мы знаем, что это следствие закона сохранения энергии.

12 «Если задачу никак не удаётся решить, её следует поцеловать и оставить в покое» Др. китайская мудрость Ответ на 2 вопрос: Ответ на 2 вопрос: «Вечным двигателем» называют устройство, которое способно само себя приводить в действие и при этом совершать полезную работу. В решении Академии (1775 г., примерно за 70 лет до открытия закона сохранения энергии) записано: «Построение вечного двигателя абсолютно невозможно… При отсутствии трения тело, приведённое в движение, постоянно бы в нём оставалось, но не передавало бы силу другому телу. Поэтому такое вечное движение оказалось бы совершенно бесполезным с точки зрения практической». Как следует из этих слов, французские академики хорошо понимали различие между вечным движением и вечным двигателем!

13 «Все люди ошибаются, но великие люди сознаются в ошибках» Б.де Фонтенель Ответ на 3 вопрос: Ответ на 3 вопрос: Создание вечного двигателя первого рода, который способен бесконечно совершать работу без затрат топлива, противоречит закону сохранения энергии для тепловых процессов, то есть 1-му закону термодинамики. Вечный двигатель второго рода воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел невозможен, так как его создание противоречит второму закону термодинамики.

14 Ответ на 4 вопрос: Ответ на 4 вопрос: Если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны. Моментом силы называют произведение силы на плечо силы: M = Fl «Люби истину, но будь снисходителен к заблуждениям» Ф. Вольтер

15 Ответ на 5 вопрос: Ответ на 5 вопрос: 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. В задачах тех ищи удачи, где получить рискуешь сдачи

16 «Ошибка одного – урок другому » Д. Рей Ответ на 6 вопрос: Ответ на 6 вопрос: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала притяжения к магниту.

17 «Мало иметь хороший ум, главное – хорошо его применять» Рене Декарт Ответ на 7 вопрос: Ответ на 7 вопрос: Устройство не является вечным двигателем, так как необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя разве что исключительно малой мощностью.

18 «Для того, чтобы совершенствовать ум, надо больше размышлять, чем заучивать» Рене Декарт

19 Источники информации: %E8%E3%E0%F2%E5%EB%FC %E8%E3%E0%F2%E5%EB%FC 5. Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня / Пер. с чеш. И. Е. Зино; Предисл. А. Т. Григорьяна.. М.: Мир, с. (В мире науки и техники) экз. 6. Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.Е. Ф. Билимович Физические викторины в школе. Пособие для учителей.- М., Просвещение 7. Большая книга афоризмов. – Ростов н/Д.: Владис (составление Л.Н. Цимбаловой), 2001

Почему невозможен вечный двигатель первого рода?

Из этого фундаментального закона следует невозможность создания вечного двигателя первого рода. Закон сохранения энергии гласит, что энергия ниоткуда не появляется и никуда бесследно не исчезает, а лишь принимает новые для себя формы.

Вечный двигатель первого рода — воображаемая система, способна совершать работу (т.е. производить энергию) неограниченное время без доступа энергии извне. Реальная подобная система может совершать работу только засчет убыли своей внутренней энергии. Но эта работа будет ограничена, так как запасы внутренней энергии системы не бесконечны.

Тепловой двигатель для производства энергии должен выполнять определенный цикл, а значит — каждый раз возвращаться в начальное состояние. Первое начало термодинамики гласит, что двигатель для совершения работы должен получать энергию извне. Вот почему невозможно построить вечный двигатель первого рода.

Как связаны друг с другом теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме?

Как вычислить работу при изобарном процессе?

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением:

A = p (V2 – V1) = pΔV.

За счет чего совершается работа при изотермическом и адиабатическом процессах?

В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A.Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам. Работа газа в адиабатическом процессе выражается через температуры T1 и T2 начального и конечного состояний:

Чему равна работа при изохорном процессе?

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0.

Какими кривыми описываются изотерма и адиабата и как они выглядят в координатах «p V»?

Какой процесс называется круговым? В чем разница между обратимым и необратимым процессом?

Что такое термический коэффициент полезного действия кругового процесса?

В чем суть неравенства Клаузиуса для энтропии замкнутой системы? Как формулируется второе начало термодинамики?

Второе начало термодинамики является законом, в соответствии с которым макроскопические процессы, протекающие с конечной скоростью, необратимы. второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов, которые могут происходить в термодинамических системах.Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, чтокоэффициент полезного действияне может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю.Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках классическойтермодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

Читать еще:  Что такое штифты в 406 двигателе

Неравенство Клаузиуса: Количество теплоты, полученное системой при любом круговом процессе, делённое на абсолютную температуру, при которой оно было получено (приведённое количество теплоты), неположительно.

Что такое вечный двигатель первого типа

Уже в античности философы собрали воедино свои наблюдения в принципе — «ничто не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда». Все наблюдаемые процессы в природе — это круговорот причин и следствий. С тех пор человечество углубило понимание, как устроена материя, как она взаимодействует. Результатом этих изысканий стал универсальный принцип сохранения (он верен для физических величин — энергии, импульса, массы, электрического заряда):

“В замкнутой системе тел полная энергия не изменяется при любых взаимодействиях внутри этой системы тел”.

Мы никогда не наблюдали процессов, противоречащих это лежит то, как устроена наша вселенная — однородность времени и изотропности пространства (пространство называется изотропным, если поворот системы отчета на произвольный угол не приводит к изменению результатов измерений).

Если бы вечный двигатель существовал, он должен был бы совершать работу, большую, чем затраченная энергия. Это противоречит принципу сохранения энергии — замкнутая система, в данном случае вечный двигатель и источник энергии, не могла бы порождать новую энергию.

Как правило, большинство «изобретенных» вечных двигателей нарушали один из следующих пунктов: система не была замкнута (система все-таки получала энергию извне) или убывание энергии шло с очень маленькими порциями (например, маятники способные колебаться годами). Невозможность реализовать вечный двигатель, как некоторое механическое устройство стало общепринятым. Но концепция создания подобного двигателя каждый раз пересматривается с новыми открытиями.

В 1824 году молодой французский инженер Сади Карно опубликовал свои научные работы, в будущем они стали основой для начал термодинамики. Это пример редких случаев, когда инженер заложил основу физической теории, а не наоборот. Карно описал закон сохранения энергии в терминах: газов, тепла и работы. Именно этими параметрами характеризуется чудо инженерной мысли того времени — паровой двигатель.

Первый закон термодинамики:
тепло, подведенное к газу, расходуется на работу, совершаемую газом, и на изменение его внутренней энергии

Второй закон термодинамики:
невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому

Первый закон термодинамики: тепло, подведенное к газу, расходуется на работу, совершаемую газом, и на изменение его внутренней энергии.

Q (энергия) = А (работа) + ∆U (изменение внутренней энергии)

Приведенный закон есть еще одна форма закона сохранения энергии.

Второй закон термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому.

Вы можете возразить, ведь есть холодильные машины. Но в холодильнике охлаждение не является единственным результатом процесса. Происходит изменения в работе внешнего источника энергии.

Обратите внимание: второй закон термодинамики не противоречит закону сохранения энергии. Он накладывает ограничения на то, как эта энергия может распределяться (от нагретого к холодному и никак иначе).

Нас интересуют прямое следствие первого и второго закона термодинамики, который формулируется очень лаконично:

«Вечный двигатель первого и второго рода невозможен».

Вечный двигатель первого рода: устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.

Вечный двигатель второго рода: машина, полностью переводящая тепло в работу.

Вечный двигатель первого рода отличается от второго только источником энергии. В первом случае, двигатель сам генерирует необходимую энергию для работы, в результате этой же работы. Во втором, двигателю необходим внешний источник «питания». На первый взгляд двигатель второго рода менее интересен, но с практической точки зрения эти двигатели могут быть одинаково полезными. Именно двигатель второго рода не давал покоя ученым. Идея того, что нечто может само по себе работать бесконечно — фантастична, но создать машину способную полностью переводить тепло в работу кажется не таким безумием.

В 1827 году Роберт Броун при помощи микроскопа, собранного своими рукам, обнаружил, что газ состоит из хаотично движущихся частиц. Некоторые из них перемещались очень быстро, а некоторые медленнее. Подобный беспорядочный вид движения в будущем назовут его именем. Позже в 1888 году Луи Жорж Гюи доказал, что движение этих частиц зависит от температуры (чем быстрее эти частицы движутся, тем выше температура). Такие наблюдения породили сомнение у Луи Жорж Гюи относительно невозможности вечного двигателя второго рода, ведь согласно наблюдениям, получалось что все тепло подводимое к газу уходило на работу (увеличение кинетической энергии атомов). Нельзя ли придумать хитрый механизм, который бы преобразовывал энергию в работу? Эта надежда дала толчок для новых поисков вечного двигателя.

В 1867 году Джеймс Максвелл предложил мысленный эксперимент (который в 2010 ученные из университетов Токио и Тюо смогут воплотить в реальность) целью которого было показать несостоятельность второго начала термодинамики. В дальнейшем один из участников эксперимента получит название — «Демон Максвелла». Давайте опишем этот эксперимент.

Представим, что сосуд с газом, разделен непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке есть маленькое отверстие, где сидит некое существо, назовем его Демоном Максвелла, который работает следующим образом: если к нему подлетает быстрая молекула, он ее пропускает из левой части в правую, а если медленная, то только из правой в левую.

Через некоторое время, в одной камере окажутся «быстрые» молекулы, а в другой «медленные». Температура есть среднеквадратичная скорость движения молекулы в газе, следовательно, в одной камере будет горячий газ, а в другой холодный. В результате работы Демона произошло следующее, если в начале эксперимента температура в обеих секциях сосуда была Т , то после эксперимента в правой части сосуда температура будет Т1, а в левой Т2 Т), что вообще противоречит второму закону термодинамики. Обратите внимание, что Демон не подводил и не отводил тепла из системы. На практике это выглядело бы так: левую сторону изначального сосуда мы бы просто открыли (иначе говоря, сделали бы ее равной объему Земной атмосферы), а правая бы нагревалась бы до чудовищных температур. В чем же разгадка? Неужели второй закон термодинамики несостоятелен?

Парадокс разрешается, если обратить внимание на роль Демона Максвелла. Несмотря на то, что Демон не участвует в тепловых взаимодействиях, зададимся вопросом: за счет чего он работает? Откуда он должен брать энергию и сколько ее должно быть?

В 1 см 3 идеального газа при нормальных условиях содержится 2.3 х 10 (19) молекул. Наш Демон должен мгновенно отслеживать траекторию (которая складывается из миллиардов и миллиардов соударений этих молекул). Для роли нашего Демона единственным реалистичным кандидатом является супер-компьютер чудовищной мощности. Но работа этого компьютера будет требовать такой же чудовищной энергии. Тем самым мы получаем устройство схожее работе холодильника. Даже если бы мы смогли собрать подобного демона, скорее всего потратили больше энергии, чем его полезная работа. Тем самым мы пришли к выводу о невозможности создания вечного двигателя.

Одним из важных следствий рассуждений касательно второго закона термодинамики является понятие обратимых процессов. Мы знаем, что тепло переходит от более горячего тела к менее горячему. Давайте заснимем этот процесс на пленку (например, как свеча растапливает кусок льда). При просмотре этой записи ничего удивительного мы не заметим. Если посмотреть ее в обратной «перемотке» мы увидим как лед, образуясь, заставляет гореть ярче свечу, то есть тепло переходит от холодного объекта к горячему. Это противоречит второму закону термодинамики. Именно этот закон объясняет, что время может идти только в одном направлении, от прошлого в будущее. Это в свою очередь, делает путешествие в прошлое невозможным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector