Vikupautomsk.ru

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

Потенциальный вечный двигатель

Потенциальный вечный двигатель?

user51852

Если бы я заморозил сверхпроводник, состоящий из оксида иттрия, бария и меди, с жидким азотом и поместил его на один из этих сильных неодимовых магнитов, он должен плавать, верно?

Теперь, что произойдет, если я сделаю стальную полосу Мёбиуса и выровняю ее с этими магнитами, а затем наложу на них сверхпроводники и поместу всю установку в какое-нибудь холодное место (например, на Нептун или в другое место с температурой ниже 4 K » role=»presentation» style=»position: relative;»> 4 K » role=»presentation» style=»position: relative;»> 4 K » role=»presentation» style=»position: relative;»> 4 К ), будут ли движущиеся сверхпроводники делать это вечным двигателем ?

PS: я знаю, что вечного движения не существует, поэтому, пожалуйста, скажите мне, что помешало бы ему достичь вечного движения.

JamalS

user50825

Одна вещь, которая могла бы произойти, — то, что «постоянный» магнит, скажем, состоящий из любой редкой земли, будет медленно разрушаться, и магнит упадет.

Напомним также, что при потенциально нулевом Кельвине все еще действует эффект Гейзенберга — у вас не может быть нулевого импульса — будет либо колебание из-за дельты x или дельты v — вы не можете предсказать 0x и 0v — принцип неопределенности говорит, что что-то получено покачиваться, даже если миниатюрно, и энергия системы будет постепенно ухудшаться.

Почему вы считаете, что скручивание стальной полосы в кольцо Мебиуса продлит срок службы системы? Считаете ли вы, что сверхпроводящий ток может вызвать переворот магнитного поля? Нет такой удачи. Подумайте о том, что ток течет по центральной линии полоски — только в одном направлении, без изменения магнитной полярности. Или, может быть, вы думаете, что поворот будет иметь какой-то другой эффект. Не такой простой, как я могу придумать.

user22723

Сверхпроводник будет двигаться вечно, но вы не сможете извлечь энергию из системы, не замедляя ее.

Вечные машины, из которых можно извлечь «свободную» энергию, невозможны. Возможны машины, которые просто движутся вечно, но вы не можете извлекать из них энергию или взаимодействовать с ней (однако невозможно было бы узнать, движется ли машина на самом деле, с момента ее наблюдения, например, путем отскакивания пучка фотонов). выкл, замедлит это).

Я не совсем уверен, для чего нужна полоса Мобиуса, у вас может быть просто круглая дорожка магнитов.

jinawee

user22723

Дейв Коффман

Тот факт, что полоса Мобиуса плавает, не сводит на нет трения, он просто уменьшает его. Нептун имеет атмосферу, и атмосферное сопротивление (то, что мы знаем как «сопротивление воздуха») будет постепенно замедлять полосу Мобиуса. Даже в глубоком космосе случайные частицы столкнутся с полосой, что замедлит ее остановку через миллионы / миллиарды лет — не совсем вечно, хотя практически неразличимо с нашей относительно краткосрочной точки зрения.

Почему вечный двигатель невозможен

Когда речь заходит о вечном двигателе, главная проблема — путаница в формулировках. Почему-то некоторые считают, что вечный двигатель – это машина, которая движется постоянно, что она никогда не останавливается. Эта правда, но лишь отчасти.

Действительно, если вы однажды установили и запустили вечный двигатель, он должен будет работать до «скончания времён». Назвать срок работы двигателя «долгим» или «продолжительным» – значит сильно преуменьшить его возможности. Однако, ни для кого не секрет, что вечного двигателя в природе нет и не может существовать.

Но как же быть с планетами, звездами и галактиками? Ведь все эти объекты находятся в постоянном движении, и это движение будет существовать постоянно, до тех пор пока существует Вселенная, пока не наступит время вечной, бесконечной, абсолютной темноты. Это ли не вечный двигатель?

Именно при ответе на этот вопрос и вскрывается та путаница в формулировках, о которой мы говорили в начале. Вечное движение не есть вечный двигатель! Само по себе движение во Вселенной «вечно». Движение будет существовать до тех пор, пока существует Вселенная. Но так называемый вечный двигатель — это устройство, которое не просто движется бесконечно, оно еще и вырабатывает энергию в процессе своего движения. Поэтому верно то определение, которое даёт Википедия:

Вечный двигатель — это воображаемое устройство, вырабатывающее полезную работу бо́льшую, чем количество сообщённой этому устройству энергии.

В интернете можно найти множество проектов, которые предлагают модели вечных двигателей. Глядя на эти конструкции, можно подумать, что они способны работать без остановки, постоянно вырабатывая энергию. Если бы нам действительно удалось спроектировать вечный двигатель, последствия были бы ошеломляющими. Это был бы вечный источник энергии, более того, бесплатной энергии. К сожалению, из-за фундаментальных законов физики нашей Вселенной, создание вечных двигателей невозможно. Разберёмся, почему это так.

Физика работы вечного двигателя

В нашей Вселенной безраздельно властвует закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия всегда сохраняется. Это означает, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена. Вместо этого она просто переходит из одного состояния в другое. Чтобы движение осуществлялось постоянно, энергия системы должна всегда оставаться постоянной и никуда не выделяться. Из одного этого факта следует, что вечный двигатель построить нельзя.

Читать еще:  Что приводит бензиновый двигатель в работу

Почему? Чтобы поддерживать постоянное движение, мы должны соблюсти много требований к нашему устройству:

  1. Машина не должна иметь каких-либо «трущихся» частей. Любая движущаяся часть не должна касаться других деталей. Трение, которое будет создано между деталями, в конечном счете приведёт к тому, что двигатель потеряет свою энергию. Создание гладкой поверхности недостаточно, так как не существует идеально гладких объектов. Тепло всегда будет генерироваться при трении двух частей (образование тепла требует энергетических затрат, поэтому двигатель будет терять энергию).
  2. Машина должна работать в вакууме (без воздуха). Этот пункт напрямую связан с причиной, указанной в предыдущем пункте. Эксплуатация машины не в вакууме приведет к потере ее энергии за счет трения между движущимися частями и воздухом. Хотя потеря энергии из-за трения деталей двигателя о воздух очень мала, помните, что мы говорим о вечных двигателях. То есть, если существует малейший механизм потерь, то двигатель в конце концов потеряет свою энергию (даже если это займет очень много времени).
  3. Двигатель не должен воспроизводить звук. Звук также является формой передачи энергии. Если машина издает какие-либо звуки, это ведёт к потере энергии. Хотя эта проблема исчезнет, если двигатель будет работать в вакууме, поскольку в вакууме звук распространяться не может.

И даже если предположить, что когда-нибудь мы сможем соблюсти все эти условия и построить такое устройство, которое будет двигаться вечно. Сможем ли мы получать из него энергию? Да, но только ту энергию, которая использовалась для приведения этого устройства в движение. Вечный двигатель в реальной жизни будет просто хранить изначально переданную ему энергию. Мы должны помнить, что энергия не может быть создана; она всегда лишь преобразуется из одной формы в другую. Так что, если вам удастся построить идеальную машину, способную двигаться вечно, вам понадобится энергия, чтобы запустить её. Это единственная энергия, которую вы сможете в конечном итоге получить обратно.

Материал подготовлен репетитором по физике на Юго-Западной Сергеем Валерьевичем

Вечный двигатель

Ве́чный дви́гатель (лат. perpetuum mobile ) — воображаемое неограниченно долго действующее устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему извне энергии (вечный двигатель первого рода) или позволяющее получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу (вечный двигатель второго рода) [2] [3] . Создать вечный двигетель невозможно, так как его работа противоречила бы соответственно первому или второму закону термодинамики [4] [5] [6] [7] .

Однако, можно создать механизмы, способные работать хотя и не бесконечно, но неопределённо долго (до износа своих составных частей) без вмешательства человека. В отличие от вечного двигателя, они не нарушают законов термодинамики, поскольку черпают энергию из окружающей среды (например, это может быть энергия Солнца или радиоактивного распада) [⇨] .

Содержание

  • 1 Современная классификация вечных двигателей
  • 2 История
  • 3 Конструкции вечных двигателей из истории
  • 4 Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
  • 5 Известные изобретатели вечных двигателей
  • 6 Псевдовечный двигатель
    • 6.1 Разновидности
    • 6.2 Экономическая эффективность
    • 6.3 Пример псевдовечного двигателя 2-го рода
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки

Современная классификация вечных двигателей

  • Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.
  • Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики[8] .

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно. В частности, второе начало термодинамики может быть сформулировано как один из следующих (эквивалентных) постулатов:

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

Демон Максвелла и броуновский храповик, если бы такие устройства были осуществимы, позволили бы реализовать вечный двигатель второго рода. Однако доказано, что работа таких систем как замкнутых (без обмена энергией с внешней средой) невозможна [ уточнить ] .

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 [9] . В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещённых на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе» [10] . 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.

Читать еще:  Шевроле лачетти горит чек двигателя что делать

Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя, но в целом он скептически относился к идее вечного двигателя. [10]

Конструкции вечных двигателей из истории

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

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

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

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

Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель

В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания [11] . Патентное ведомство США не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет [12] . Тем не менее, в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических (раздел F03B 17/04) и электродинамических (раздел H02K 53/00) вечных двигателей.

Известные изобретатели вечных двигателей

  • Бесслер, Иоганн Эрнст Элиас
  • Дзамбони, Джузеппе

Псевдовечный двигатель

Псевдовечный двигатель (даровой двигатель, мнимый вечный двигатель [13] , псевдо-вечный двигатель [14] ) — механизм, способный работать неопределённо долго (до износа своих составных частей) без вмешательства человека, но, в отличие от вечного двигателя, не нарушающий законов термодинамики. Энергию он черпает из окружающей среды (например, это может быть энергия Солнца или радиоактивного распада).

Разновидности

Известны псевдовечные двигатели, использующие: энергию периодических суточных колебаний атмосферного давления [15] [16] ; энергию теплового расширения вследствие суточных колебаний температуры [17] [16] ; энергию распада радия [18] ; солнечную энергию (магнитно-тепловой двигатель) [19] [20] .

Экономическая эффективность

Я. И. Перельман [17] и Н. В. Гулиа [16] пишут, что даровые двигатели экономически невыгодны для промышленного применения из-за малой стоимости производимой энергии по сравнению с капитальными вложениями в их создание и обслуживание.

Например, для завода часов на сутки работы нужна энергия 1 , 5 5> Дж. Если этот механизм проработает 10 лет, то за свой срок службы он выработает энергии 1 , 5 ⋅ 365 ⋅ 10 = 5500 5cdot 365cdot 10=5500> Дж. При стоимости механизма в 10 долларов себестоимость производства одного киловатт-часа энергии с его помощью составит 3 , 6 ⋅ 10 6 5500 ⋅ 10 = 6 , 5 6cdot 10^<6>><5500>>cdot 10=6<,>5> тыс. долларов [16] .

В. М. Бродянский считает этот вывод неверным, поскольку стоимость устройства не пропорциональна его размерам [14] .

Пример псевдовечного двигателя 2-го рода

Анализ конкретной конструкции вечного двигателя 2-го рода может представлять собой нетривиальную задачу, особенно если речь идёт о конструкции сложной или такой, принцип действия которой на первый взгляд вообще непонятен, либо потоки энергии и их источник неочевидны. Зафиксируем, например, один конец работающей на изгиб биметаллической пластины, а ко второму концу подвесим груз и поместим получившуюся конструкцию на открытый воздух. За счёт колебаний температуры пластина будет изгибаться/распрямляться, а груз подниматься и опускаться, то есть устройство будет совершать работу. Заменив груз на храповой механизм, получим механический привод, способный выполнять полезную работу за счёт извлечения энергии из единственного теплового резервуара — окружающей среды. Но поскольку окружающая среда попеременно выступает в качестве то нагревателя, то охладителя, противоречие со вторым законом термодинамики отсутствует. Таким образом, рассмотренная конструкция представляет собой не вечный, а псевдовечный двигатель 2-го рода [21] .

Читать еще:  Что такое двух и четырехтактные двигатели

Чем закончились попытки создать вечный двигатель

300 лет назад саксонский инженер Иоганн Бесслер, также известный как Орфиреус​, представил проект вечного двигателя. После его смерти была доказана невозможность таких механизмов, однако ученые в разное время предлагали свои варианты самодвижущихся конструкций. Самые необычные модели — в обзоре РБК.

12 ноября 1717 года саксонский врач и инженер Иоганн Бесслер, также известный как Орфиреус, ​представил проект вечного двигателя. Конструкция представляла собой полое самодвижущееся колесо с системой противовесов диаметром около четырех метров. Модель прошла большое количество тестов и была способна работать на протяжении длительных промежутков времени — в рамках официального теста колесо вращалось в закрытой комнате в течение 54 дней.

Устройство своего изобретения инженер держал в тайне, предлагая раскрыть ее за внушительное денежное вознаграждение. Бесслера неоднократно обвиняли в мошенничестве, но сам он так и не раскрыл секрет своего изобретения, а через несколько лет и вовсе его уничтожил. Уже после смерти инженера была доказана невозможность создания вечного двигателя.

Один из первых проектов вечного двигателя создан в XII веке — индийский математик и астроном Бхаскара II создал колесо с прикрепленными к нему сосудами, заполненными ртутью. Именно с этого момента и на протяжении столетий идея создания вечного двигателя ассоциировалась с колесом. Чертежи таких устройств оставил, например, Леонардо да Винчи, который, однако, к самой идее относился скептически.

Бурный рост интереса к созданию вечного двигателя со стороны ученых и натуралистов возник в XVII–XVIII веках. В это время появлялись новые модели, одной из которых стала концепция самозаполняющейся чаши английского ученого Роберта Бойля. Его идея, однако, противоречит законам физики.

В середине XVIII века британский часовщик Джеймс Кокс изобрел напольные часы вечного движения. В качестве движущей силы служила ртуть — под влиянием атмосферного давления она перемещалась из стеклянного сосуда в стеклянную трубку. Сосуд и трубки были подвешены на цепях и уравновешены противовесами. В устройстве использовалось около 68 кг ртути, а сам изобретатель называл их настоящим вечным двигателем. Сейчас изобретение хранится в лондонском Музее Виктории и Альберта (уже без ртути).

В первой половине XIX века английский изобретатель и член парламента Уильям Конгрив разработал свою систему вечного двигателя, работающую на основе капиллярного эффекта в губках. По мысли Конгрива, движение в системе должно было возникать из-за разницы в весе сухих и мокрых губок.

Во второй половине XIX века американец Джон Роберт Килли заявил, что ему удалось сконструировать принципиально новый механизм, который приводится в действие звуковыми вибрациями на основе энергии эфира. Его изобретением заинтересовалась Клара Блумфилд Мур, вложившая в разработку проекта около $100 тыс. Она также выплачивала «изобретателю» от $250 до $300 ежемесячно. После смерти Килли выяснилось, что машина приводилась в действие с помощью резервуара сжатого воздуха, тщательно спрятанного под потолком.

В XX веке созданием вечного двигателя занимался австралийский изобретатель Дэвид Юнайпон. Ему удалось создать проект вертолета, работающего по принципу бумеранга, однако его работы по вечному двигателю успехом не увенчались. Впрочем, в процессе работы ему удалось найти конструктивные решения для некоторых своих изобретений.

Сейчас изображение Юнайпона можно увидеть на банкноте в 50 австралийских долларов. Известный австралийский художник и поэт Норман Линдси рассказывал, что однажды спросил Юнайпона, чем тот планирует заняться, на что он ответил, что намерен решить проблему вечного движения, в ответ на что Линдси рассмеялся. «Я знаю, что это невозможно, но каким триумфом это будет для моего народа, если меня ждет успех», — сказал изобретатель, происходивший из коренного австралийского племени нгарринджери.

​В мае 2017 года стало известно, что российские ученые из МФТИ нашли способ создать квантовое устройство, нарушающее второе начало термодинамики (которое оспаривает возможность создания вечного двигателя) и обладающее КПД, фактически равным 100%. Сейчас ученые под руководством заведующего Лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ Гордея Лесовика занимаются воплощением этой идеи на практике.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector