Вечный двигатель будоражит умы ученых и изобретателей всего мира. Сейчас многие одержимы им примерно так же, как в свое время алхимики были одержимы идеей получения золота из свинца.
Все из-за того, что он — вечный двигатель — принесет очень много пользы не только в краткосрочной перспективе, но и на далекое будущее. Главное понимать, что вечный двигатель это не совсем то, что многие себе представляют.
Это куда более продвинутая вещь, но в то же время более простая, чем принято считать. А еще есть несколько концепций такого двигателя. Давайте разберемся с некоторыми из них.
Вечный двигатель это то, что невозможно даже в теории. Он противоречит сам себе.
Можно ли запатентовать вечный двигатель
Прежде всего стоит определится, что запатентовать вечный двигатель невозможно.
То есть, если вы найдете способ обмануть законы физики, вам, конечно, скажут спасибо, но коммерческих прав на свое изобретение вы иметь не будете.
Максимум, вы получите Нобелевскую премию и сможете рассчитывать на всемирное уважение. Если вас это устраивает — стоит постараться и поработать в этом направлении.
Патенты на вечный двигатель перестали рассматриваться очень давно. Например, Патентное ведомство США не принимает такие заявки уже более ста лет, а Парижская академия наук с 1775 года не рассматривает проекты таких двигателей.
Что такое вечный двигатель
Если говорить о том, что такое вообще вечный двигатель, то все основные определения сводятся к тому, что это воображаемое устройство, которое работает неограниченно долго. А самое главное, у него должен быть КПД более 100%. То есть количество выдаваемой им энергии должно быть больше, чем та, которую он потребляет для работы. Это вечный двигатель первого рода.
На латыни вечный двигатель будет Perpetuum Mobile
Есть еще понятие вечного двигатель второго рода. Такой механизм должен получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу. Такой тип вечного двигателя невозможен по определению, так как это противоречит первому и второму закону термодинамики.
Может показаться, что космос в некотором роде можно назвать системой вечного двигателя, но это тоже не так.
Светила рано или поздно погаснут, а планеты, спутники и галактики, которые движутся в пространстве, только кажутся вечными.
На самом деле они постепенно рассеивают свою кинетическую энергию за счет сопротивления солнечного ветра, притяжения других объектов, теплового излучения и даже гравитационных волн.
Эта штука миллиарды лет крутится сама по себе, но она не может считаться вечным двигателем.
В космосе это почти незаметно, так как расстояние и размеры тел огромны, а силы сопротивления минимальны, но потеря энергии все равно есть. Проще говоря, если дать нашей планете бесконечное количество времени вращения, исключив изменения остальных факторов, рано или поздно она просто остановится. На самом деле все немного сложнее и в реальности ее притянет к Солнцу, но суть вы поняли.
Рев двигателей и комендантский час: как SpaceX вынудила жителей Техаса продать свои дома
Можно сказать, что двигатель тоже рано или поздно остановится, если дать ему бесконечно много времени (все равно мы не проверим), но именно для этого и есть требование, что вечный двигатель должен производить больше энергии, чем потреблять. Даже если он будет вырабатывать на ничтожную долю процента больше энергии, чем заберет, он сам сможет обеспечить себя ”топливом”.
Немного юмора на тему вечного двигателя. Вот он!
Как сделать вечный двигатель
В мире было предпринято бесчисленное количество попыток сделать вечный двигатель. Конструкции предлагались самые разные, но объединяло их одно — все они не прошли проверку и не стали настоящим вечным двигателем.
Хотя, на первый взгляд может показаться, что некоторые предложенные ниже конструкции будут работать, но это ошибка.
Максимально близко к настоящей концепции вечного двигателя может приблизиться конструкция магнитного двигателя.
Перестают ли законы физики работать на краю Вселенной?
Вечный двигатель на магнитах
Конструкция вечного двигателя на магнитах может показаться простой и гениальной одновременно, но в ней есть одно ”но”. Прежде всего, магнит, даже самый хороший, не может давать энергию бесконечно и его сила магнетизма со временем будет уменьшаться. В итоге, двигатель просто перестанет работать. Хотя изначально идея действительно не плохая.
Идея вечного двигателя стала активизироваться в умах изобретателей с появленим неодимовых магнитов. Их пытались применить где угодно, а Майкл Брэди даже сделал двигатель, который запатентовал, хоть и не как вечный.
Такие вещи немного завораживают:
Суть в том, что магнит притягивает расположенные на вращающемся колесе ответные части и проводит конструкцию в движение. Конструкция проста и незамысловата, но даже если не учитывать потери от трения или просто исключить их, поместив систему в вакуум, двигатель все равно не будет вечным. Как раз из-за того, что магниты со временем теряют свои свойства.
Первый вечный двигатель
В любом деле кто-то должен быть первым. Пионер был и в ”вечнодвигателестроении” — им стал индийский математик Бхаскара. Упоминание вечного двигателя встречается в его рукописях, которые датируются XII веком.
5 самых великих ученых в истории человечества
В этих рукописях математик описывает механизм, который приводится в движение за счет перетекания ртути или другой жидкости внутри трубочек, которые надо разместить по окружности колеса. Конструкция выглядит перспективной из-за того, что жидкость на одной стороне колеса всегда будет находиться дальше от его центра.
Примерно так выглядел концепт первого вечного двигателя.
В реальности такая система не работает. Если сделать только две трубочки на разных сторонах колеса, то его действительно перевесит, но когда их много, разное положение жидкости в каждом все равно уравновесит систему и вращения не будет.
У Бхаскара были последователи, которые предлагали вместо жидкости использовать меняющие свое положение грузы. Кончено, все эти проекты были обречены на провал и постепенно первоначальная идея конструкции вечного двигателя сменялась другими.
Одна из вариаций на тему вечного двигателя Бхаскара.
Вечный двигатель Архимеда
На самом деле сам Архимед не изобретал никакого вечного двигателя. Он только сформулировал закон, согласно которому и работает следующая система. С этим законом знаком каждый, кто хоть раз бросал в воду мяч, поплавок или другой надувной предмет.
Так как то, что весит меньше, чем вода, выталкивается ей, это тоже можно использовать в качестве вечного двигателя и подобные концепты были. Например, можно попробовать поместить в систему шарики, которые будут всплывать из воды и раскручивать двигатель.
В этой конструкции не учтено только то, что невозможно сдержать выду в резервуаре, а если и возможно, то она будет давить на входящие поплавки с такой силой, которую не смогут компенсировать всплывающие.
Проблема в том, что в замкнутой системе ”отработанные” шарики надо снова погружать в воду, а на это нужно больше энергии, чем появляется при всплывании. Именно поэтому система почти моментально придет в равновесие и перестанет двигаться.
Если только не заставить жидкость находиться с одной стороны, то удержать ее без потерь будет невозможно. Если ее постоянно подливать, то такой механизм уже не будет соответствовать основным требованиям, предъявляемым к вечному двигателю.
Самая большая подводная лодка и история создания субмарин
Вечный двигатель на противовесах
Еще одна система вечного двигателя подразумевает использование смещенной системы, в которой подвешенные на цепь грузы должны тянуть за собой всю конструкцию.
Вот так должна выглядеть эта система и крутиться против часовой стрелки, но она очень быстро придет в состояние равновесия.
Такую конструкцию предложил нидерландский математик Симон Стевин. В цепочку должны быть объединены 14 шаров. Эту цепочку надо перекинуть через треугольную призму.
Согласно задумке, с одной стороны будет в два раза больше шаров и они будут тянуть всю систему.
При этом шары, которые висят снизу, не участвуют в процессе, так как уравновешены и не должны мешать работе на призме.
Звучит здорово и логично, но та часть системы, где шаров в два раза больше, имеет более пологую плоскость и составляющая силы тяжести шаров с этой стороны будет меньше. В итоге, система опять придет в равновесие и быстро остановится.
Это тоже не вечный двигатель, а просто игрушка, так как кинетическая энергия будет теряться.
Новая разработка Tesla сделает электромобили почти вечными
Почему невозможно создать вечный двигатель
В первую очередь, создание вечного двигателя невозможно из-за того, что он нарушает многие сформулированные и проверенные столетиями (и тысячелетиями) законы физики. Выработать в результате движения больше энергии, чем затрачено на приведение системы в движение, просто невозможно.
А что если так?
С другой стороны, многое раньше считалось невозможным. Вдруг человечество так до сих пор и не смогло найти фундаментальную ошибку ученых прошлого? Если вы хотели попробовать — попробуйте! Если не хотели заниматься этим, но у вас есть идея, которой вы готовы поделиться, то сделайте это в нашем Telegram-чате или в х к статье.
Термодинамика для
В продолжение нашего курса «Физика для чайников» начнем рассматривать основы такого важнейшего раздела как термодинамика.
Активное развитие термодинамики началось в девятнадцатом веке. Именно тогда люди начали строить первые паровые машины, а потом активно внедрять их в производство.
Началась промышленная революция, и, естественно, всем хотелось увеличить коэффициент полезного действия машин, чтобы произвести больше продукции, доехать подальше и в конце-концов получить больше денег.
Все это очень хорошо стимулировало развитие науки и наоборот. Но давайте ближе к сути вопроса.
Парогенераторная прожекторная установка
Термодинамика – раздел физики, изучающий макроскопические системы, их наиболее общие свойства, способы передачи и превращения энергии в таких системах.
Что такое макроскопические системы? Это системы, состоящие из очень большого числа частиц. Например, баллон с газом или воздушный шар.
Описание таких систем методами классической механики просто невозможно – ведь мы не можем измерить скорость, энергию и другие параметры каждой молекулы газа в отдельности. Тем не менее, поведение всей совокупности частиц подчиняется статистическим закономерностям.
По сути любой видимый нами (невооруженным глазом) предмет может быть определен как термодинамическая система.
Термодинамическая система
Термодинамическая система – реально или мысленно выделяемая макроскопическая физическая система, состоящая из большого числа частиц, не требующая для своего описания привлечения микроскопических характеристик отдельных частиц. Соответственно, для описания термодинамической системы используются макроскопические параметры, не относящиеся к каждой частице, но описывающие систему целиком. Это температура, давление, объем, масса системы и проч.
Важно отметить, что термодинамические системы могут быть замкнутыми и незамкнутыми. Замкнутая система – это такая система, которую при помощи реальной или воображаемой оболочки оградили от окружающей среды, при этом количество частиц в системе остается постоянным.
Замкнутая система
Система может находится в разных состояниях. Например, мы взяли баллон с газом и начали его нагревать.
Тем самым мы изменили энергию молекул газа, они стали двигаться быстрее, и система перешла в какое-то новое состояние с более высокой температурой.
Но что будет, если систему оставить в покое? Тогда система через какое-то время придет в состояние термодинамического равновесия.
Что это значит?
Термодинамическое равновесие – это состояние системы, в котором ее макроскопические параметры (температура, объем и др.) остаются неизменными с течением времени.
Термодинамика стоит на трех своих столпах. Существуют три основных постулата или три закона термодинамики. Они называются соответственно первым, вторым и третьим началами термодинамики. Рассмотрим первое начало или первый закон термодинамики.
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики гласит:
В любой изолированной системе запас энергии остается постоянным.
К слову, у данного постулата есть еще несколько эквивалентных формулировок. Приведем их ниже:
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии системы, а также на совершение работы против внешних сил.
Невозможен вечный двигатель первого рода (двигатель, совершающий работу без затраты энергии).
Запишем также математическое выражение первого начала термодинамики:
Здесь Q — количество теплоты, дельта U — изменение внутренней энергии, A — работа против внешних сил. Для различных термодинамических процессов в силу их особенностей запись первого начала будет выглядеть по-разному.
Почему невозможен вечный двигатель первого рода?
Людей издревле привлекала ее величество Халява. Философский камень, превращающий любой металл в золото, скатерть самобранка, с которой не нужно готовить, джин, исполняющий любые желания. Еще одной такой идеей была идея вечного двигателя.
Если никто не пытался найти скатерть-самобранку, то вечный двигатель пытались изобрести очень много раз. На протяжении веков разные люди спрашивали себя: как построить вечный двигатель? Согласно историческим записям первым такую попытку предпринял в двенадцатом веке некий индийский ученый.
Затем было еще множество попыток, в том числе плотно занимался вопросом и Леонардо да Винчи. Наконец, в девятнадцатом веке светлые головы Германа Гельмгольца и Джеймса Джоуля сформулировали первое начало динамики и подтвердили его опытами, чем развеяли все сомнения.
В помощь также статья, о том, как делать презентацию в ворде и powerpoint.
Вечный двигатель Леонардо да Винчи
Вечный двигатель невозможен, потому что так устроен мир. Об этом говорят нам законы термодинамики. Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, полученное системой, идет на изменение внутренней энергии системы, а также на совершение работы против внешних сил.
Например, газ, помещенный в цилиндр с поршнем, получая определенное количество теплоты, увеличивает свою внутреннюю энергию, молекулы движутся быстрее, газ занимает больший объем и толкает поршень (работа против внешних сил).
Иными словами, если работа совершается без внешнего притока энергии, она может совершаться лишь за счет внутренней энергии системы, которая рано иди поздно иссякнет, преобразовавшись в совершенную работу, на чем все закончится и система придет к состоянию термодинамического равновесия.
Ведь энергия в мире никуда не уходит и не приходит, ее количество остается постоянным, а меняется лишь форма. Конечно, Вы обратили внимание на то, что речь идет о так называемом вечном двигателе первого рода (который может совершать работу без энергии).
Спешим заверить, существование вечного двигателя второго рода также невозможно и объясняется вторым началом термодинамики, о котором мы поговорим в ближайшем будущем.
Энергия и ее формы
Надеемся, знакомство с термодинамикой прошло для Вас приятно и Вы полюбите ее всем сердцем. Если же этого не произойдет, Вы всегда можете поручить выполнение задач по термодинамике нашим авторам, пока сами занимаетесь более приятными делами.
Почему невозможен вечный двигатель?
В Интернете часто можно увидеть разные модели вечных двигателей, которые предположительно работают, но на самом деле не все работают вечно, а некоторые откровенно фальшивые и созданы только для просмотра на YouTube. В сегодняшней статье мы разберемся с самыми популярными вечными двигателями и почему они не могут работать.
Источник: https://www.shkolazhizni.ru
Виды вечных двигателей
В целом вечный двигатель – это идеальный двигатель, КПД которого больше единицы (КПД> 1). Гипотетически существует два типа вечных двигателей. Вечный двигатель первого типа должен работать, не получая энергии, что фактически противоречит закону сохранения энергии.
Двигатель второго типа должен преобразовывать все полученное тепло в работу.
С его помощью можно было бы работать за счет практически неисчерпаемых запасов внутренней энергии, которыми обладают океаны, моря, атмосфера и недра Земли.
Такой двигатель не противоречит закону сохранения энергии, но исследования указывают на невозможность создания вечного двигателя второго типа. Ведь это противоречит второму закону термодинамики.
Давайте посмотрим на самые популярные вечные двигатели, которые можно найти в сети.
Перпетуум динамо
Одним из первых «вечных двигателей» является индийское или арабское вечное динамо-машина, считающееся вечным двигателем первого типа. Самые ранние упоминания о нем были в индийских и арабских рукописях. Он состоит из продолговатых сосудов, установленных под углом к колесу, частично заполненных ртутью. Если указать угловую скорость, колесо должно вращаться вечно.
Dynamo Perpetuum.
Еще одна схема старинного «вечного» мотора, с аналогичным принципом действия, представляет собой зубчатое колесо, в зубьях которого на шарнирах закреплены откидывающиеся грузы.
Авторы этих двигателей считали, что если грузы в одной части колеса будут когда-либо ближе к оси, а дальше – в другой, то по закону рычага это должно приводить колесо к постоянному вращению. Однако этот двигатель работать не будет.
Причина проста: с одной стороны, у грузов более длинный рычаг, а с другой – их количество больше. В результате моменты сил уравновешиваются, и колесо не будет вращаться вечно.
История Александра III, Витте и князя Николая
Сила Архимеда
А вот и вечный двигатель, основанный на силе Архимеда. Чтобы упростить, закон Архимеда гласит, что на его поверхности плавают тела с плотностью ниже, чем у воды. Исходя из этого, считалось, что если вы поместите пустые контейнеры на веревку и поместите систему в воду с одной стороны, как на рисунке ниже, сила Архимеда подтолкнет контейнеры вверх, и это придаст системе вращение.
Проект вечного двигателя, основанный на законе Архимеда.
Казалось бы, все нормально, но здесь не учитывается один фактор. Сила, которая выталкивает контейнеры из воды, возникает из-за разницы между давлением воды, действующей на нижнюю и верхнюю поверхности тела.
Но на нижний резервуар, который только что входит в воду, давление будет действовать только с одной стороны и в лучшем случае это перебалансирует систему, а в худшем – повернет вращение в противоположном направлении и позволит воде вытекать.
Колесо Орфиреуса
В 1717 году инженер Иоганн Бесслер, также известный как Орфирей, представил свой проект вечного двигателя. Конструкция самоходки представляла собой полое колесо с системой противовесов.
В то время эта модель прошла множество испытаний и проработала 54 дня. Принцип действия этого изобретения инженер всегда держал в секрете, поэтому его неоднократно обвиняли в мошенничестве.
Впоследствии конструкцию разрушил сам инженер.
Общий вид вечного двигателя Бесслера (Орфирей).
На сегодняшний день человечеству еще не удалось создать вечный двигатель, так как любая концепция вечного двигателя противоречит либо закону сохранения энергии, либо второму закону термодинамики. И по этой же причине вряд ли когда-либо будет создан настоящий вечный двигатель.
Алексей Нимчук. Под редакцией Федора Карасенко.
Поднимите вверх, чтобы увидеть больше статей о космосе и науке в вашей ленте!
Космос, нарисованный астрономом
Подпишитесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в Telegram и YouTube. Там вы можете прочитать большое количество интересных материалов и задать свой вопрос. Вы можете оказать финансовую поддержку нашему каналу через patreon.
Вечный вопрос вечного двигателя
Екатерина Бруй | 20 августа 2017, 12:40
Вечный двигатель уже многие века не дает покоя ученым и инженерам. Еще бы, идея создать устройство, которое будет постоянно работать, не тратя при этом энергии, кажется очень заманчивой. Реально ли его создать, рассказывают ученые.
Что такое вечный двигатель?
Вечный двигатель или Perpetuum Mobile – это устройство воображаемое. Некоторые считают, что теоретически можно создать машину, которая будет бесконечно совершать работу без затрат каких-либо энергетических ресурсов.
В то же время, постепенно ученые разочаровывались в этой идее и признавали, что от попыток создать такое устройство лучше отказаться, потому что они бессмысленны. Невозможность создать вечный двигатель постулируется как первое начало термодинамики.
Но до сих пор идея вечного двигателя вызывает повышенный интерес.
Идеальный вечный двигатель должен проработать до окончания Большой заморозки (Big Freeze). Сторонники этой теории считают, что до скончания времени Вселенная будет расширяться с очень плавным ускорением.
Этот процесс и называется Большой заморозкой, и когда он завершится, наступит конец всего. Когда это произойдет, точно не установлено, но у нас есть еще приблизительно 100 триллионов лет.
Так вот, вечный двигатель должен работать как минимум столько же, чтобы считаться настоящим вечным двигателем.
Какими бывают вечные двигатели?
Perpetuum Mobile делятся на двигатели первого рода и второго рода. Двигатели первого рода могли бы функционировать без топлива — и вообще без энергетических затрат, которые возникают, например, при трении деталей механизма друг о друга. Двигатели второго рода могли бы извлекать тепло из более холодных окружающих тел и использовать эту энергию в работе.
Есть много проектов в Интернете, которые утверждают, что работают над конструкцией вечного двигателя. Однако если изучить эти проекты внимательно, становится понятно, что они все очень далеки от идеи вечного двигателя. Но если кому-то удастся сделать такое устройство, последствия будут ошеломляющими. Считается, что мы получим вечный источник энергии – бесплатной энергии.
К сожалению, согласно фундаментальным законам физики нашей Вселенной, создание вечного двигателя невозможно.
Почему создание вечного двигателя невозможно?
Вероятно, есть много людей, которые скажут «никогда не говори «никогда», особенно, если речь идет о науке». В какой-то степени это справедливо. Но если окажется, что вечный двигатель создать возможно, это перевернет физику, которую мы знаем. Окажется, что мы во всем были неправы и ни одно из наших предыдущих наблюдений не имеет никакого смысла.
Первый закон термодинамики -– закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена – она просто переходит из одной формы в другую. Для того, чтобы держать механизм в постоянном движении, приложенная энергия должна остаться в этом механизме без каких-либо потерь. Ровно поэтому создание вечного двигателя невозможно.
Для того, чтобы построить вечный двигатель первого рода, мы должны выполнить несколько условий:
- У машины не должно быть никаких «трущихся» частей, любые движущиеся части не должны касаться других частей, так как иначе между ними возникнет трение. Это трение в конечном счете приведет к тому, что машина начнет терять энергию. При соприкосновении частей возникает тепло, и именно это тепло и есть энергия, потерянная машиной. Вы скажете, что тогда нужно сделать устройство с гладкой поверхностью, чтобы не возникало трение. Но это невозможно, так как не бывает совершенно гладких объектов.
- Машина должна работать в вакууме, без воздуха. Это исходит из первого условия. Эксплуатация машины в любом месте заставит ее терять энергию из-за трения между движущимися частями и воздуха. Хотя потери энергии из-за трения воздуха очень малы, для вечного двигателя это серьезная проблема. Если есть хотя бы минимальные потери энергии, машина начнет останавливается и в конце концов остановится совсем из-за этих потерь, даже если это займет очень много времени.
- Машина не должна издавать никаких звуков. Звук также форма энергии, и если машина издает любой звук, это означает, что она также теряет энергию.
Двигатели второго рода, которые используют теплоту окружающих тел, не противоречат закону сохранения энергии.
Однако эти хитрые конструкции бессильны против второго начала термодинамики: в замкнутой системе самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к горячим невозможен. Для этого необходим некий посредник.
А для работы посредника необходима энергия из внешнего источника. Кроме того, в природе не существует по-настоящему обратимы
Но самое главное, создание вечного двигателя может оказаться бессмысленным. Люди рассчитывают, что если такое устройство будет сделано, мы получим бесплатный источник энергии.
Но так ли это? На самом деле, мы получим ровно столько энергии, сколько направим в этот двигатель.
Мы ведь помним, что согласно законам физики, которые пока не опровергнуты, энергия не может быть создана из ничего, она может быть только преобразована. Так что, выходит, вечный двигатель – это бесполезное устройство.
Поделиться
Поделиться
В поисках бесконечной энергии: как человечество пытается создать вечный двигатель — промо на vc.ru
И у него каждый раз почти получается.
{«id»:336812}
Материал подготовлен при поддержке InfinityLab
Бесконечная энергия — одно из давних мечтаний человечества. Идея создать вечный двигатель дешёвой и чистой энергии не давала покоя многим видным умам Средневековья и Нового времени. Вспомним самые удивительные примеры perpetuum mobile и объясним, почему ни одно из них так и не заработало.
Вечный двигатель — это воображаемая машина, которую достаточно запустить всего раз — и она будет бесконечно работать на внутреннем ресурсе, не заимствуя энергию извне. Другими словами, устройство должно воссоздавать энергию из ничего.
Насколько известно историкам, возможность создания подобного устройства не заинтересовала ни греков, ни римлян (во всяком случае ни чертежи, ни макеты учёным не встречались). Первые сохранившиеся до наших дней проекты вечного двигателя дошли до нас из Европы примерно XIII века.
Время это было кипучее и деятельное: пока французы с англичанами выясняли отношения в Столетней войне, шотландцы боролись за независимость, а нижнесаксонские купцы объединялись в Ганзу, о механизации тоже никто не забывал. Развивались ремёсла, совершенствовались машины, росли производства.
Средневековое производство выглядело так Wikipedia
Общество нуждалось в новых источниках дешёвой энергии, способной раздувать меха в кузнях, крутить мельничные жернова и поднимать грузы на стройках. В итоге до наших дней сохранилось свыше тысячи проектов вечного двигателя.
Идея вечного двигателя вытекала из средневековых представлений об окружающем мире.
Мыслители того времени регулярно наблюдали явление, которое они называли perpetuum mobile naturale, или «естественное вечное движение»: небесных тел по небосводу, приливов и отливов, течения рек.
А раз такое движение возможно в природе, значит, его можно повторить и опытным путём, размышляли они. Так и появилась мечта о perpetuum mobile artificae, что означает «искусственное вечное движение».
Модели вечных двигателей того времени делятся на механические, магнитные и гидравлические. Большинство механических основаны на идее колеса: если обеспечить постоянный перевес одной стороны колеса над другой, оно будет постоянно крутиться.
Визуализация колеса Бхаскара Shutterstock
Первым до этого додумался живший в XII веке индиец Бхаскара. До наших дней дошло описание колеса, к которому на равных расстояниях и под определённым углом крепились заполненные ртутью трубки.
По замыслу изобретателя, в зависимости от положения колеса жидкость переливалась либо во внешний, либо во внутренний конец трубки, создавая таким образом разницу в весе между двумя частями колеса и заставляя его крутиться. На том же принципе основаны и более поздние чертежи «вечного» колеса.
Чертёж колеса д'Оннекура Wikipedia
Французский архитектор и инженер Виллар д’Оннекур был очень увлечённым человеком: его одинаково интересовало и устройство кафедральных соборов, и дрессировка львов. В 1240 году д’Оннекур выпустил «Книгу рисунков» — альбом разнообразных чертежей и записей, среди которых встречается чертёж колеса, «способного вращаться само собой».
Колесо д’Оннекура представлено в двух видах: с ртутью (в целом похожее на устройство Бхаскары) и молоточками.
Молоточков к колесу крепилось нечётное количество, то есть с одной стороны их всегда свисало больше, чем с другой, — чтобы одна сторона перевешивала другую.
Но с каждым поворотом колеса на более тяжёлой стороне должен появляться новый молоточек — процесс будет повторяться до бесконечности. Точнее, до того момента, когда владельцам колеса потребуется заменить износившуюся ось.
Почему эта идея не сработает: модель не учитывает, что, хотя слева всегда будет больше молоточков, сумма сил тяжести левых грузов будет примерно равна сумме сил тяжести правых грузов, что приведёт к тому, что на практике подобное колесо просто остановится.
Модель вечного колеса да Винчи Adobe Stock
Один из самых известных естествоиспытателей эпохи Возрождения Леонардо да Винчи не мог пройти мимо идеи вечного двигателя и много экспериментировал над устройством. Сначала он проводил опыты с уже известными схемами колеса, затем начал вносить в модель существенные изменения.
В 1487 году Леонардо переключился на принципиально новую схему, основанную на винте Архимеда. Предполагалось, что вода будет подниматься с помощью винта на некоторую высоту, выливаться в жёлоб и стекать на лопасти колеса, вращающего винт.
Почему эта идея не сработает: модель Леонардо не учитывает силу трения. Для того чтобы двигатель вращал сам себя, он должен обладать избыточной энергией, которая уходила бы на преодоление силы трения. Но достать такую энергию неоткуда.
Схема магнитного двигателя Lockhaven University
В середине XVII века английский епископ, исследователь и естествоиспытатель Джон Уилкинс написал книгу «Сотня изобретений», в которой предложил идею магнитного двигателя.
Сильный магнит ставится на подставку, к которой один над другим крепятся два наклонных жёлоба. У первого есть небольшое отверстие в верхней части, а у второго — закруглённый нижний конец, доходящий до края верхнего жёлоба.
Если на первый жёлоб положить небольшой железный шарик, тот покатится не вниз, а вверх, повинуясь притяжению магнита. Однако, добравшись до отверстия, он обязательно провалится вниз, скатится на второй жёлоб, докатится до самого края и… снова попадёт на первый жёлоб, чтобы, повинуясь притяжению магнита, покатиться вверх…
Почему эта идея не сработает: Уилкинс отлично разбирался в магнитах и сам понимал, что его идея не сработает.
Если магнит будет слишком мощным, он просто не даст шарику провалиться в отверстие, а если слишком слабым — то шарик не будет притягиваться. А если шарик всё-таки провалится вниз, магнит продолжит действовать, замедляя «падение».
То есть у шарика просто не хватит скорости, чтобы добраться до верхнего края нижнего жёлоба и снова попасть на верхний.
Чертежи самодвижущегося колеса Орфиреуса Wikipedia
2 ноября 1717 года саксонский инженер Иоганн Бесслер, также известный под именем Орфиреус, представил свой проект вечного двигателя.
Его конструкция представляла собой оснащённое системой противовесов полое самодвижущееся колесо диаметром около четырёх метров.
До самой своей смерти Орфиреус получал неплохие деньги, демонстрируя своё колесо сначала на ярмарках, затем при дворе могущественных аристократов.
Ландграф Гессен-Кассельский, один из таких аристократов, дважды устраивал колесу Орфиреуса испытания, оставляя устройство в наглухо запертой комнате сначала на две недели, затем на сорок дней. И оба раза спустя это время колесо продолжало вертеться.
Ландграф был вынужден признать, что колесо работает, однако в течение долгого времени тому, кто уличит Орфиреуса в жульничестве, полагалась крупная премия в размере 1000 марок. История умалчивает, получили ли эти деньги жена и служанка (видимо, уже бывшие) инженера, но именно они раскрыли секрет движущегося колеса.
После одной из ссор с Орфиреусом почтенные дамы рассказали, что на самом деле колесо приводилось в действие людьми, незаметно дёргающими за тонкий шнурок. Но как именно Орфиреусу удалось заставить колесо крутиться после месяца в запертой комнате — так и осталось тайной.
Первые сомнения в том, что вечный двигатель вообще можно создать, появились ещё в XV веке. Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей и другие выдающиеся естествоиспытатели пришли к выводу, что создание вечного двигателя в принципе невозможно. Однако их выводам не хватало научной базы.
Она появилась только после того, как физики открыли один из самых фундаментальных законов природы — закон сохранения энергии. Его суть сводится к тому, что энергию нельзя создать или разрушить, её можно лишь преобразовать из одной формы в другую. Соответственно, сама идея устройства, способного создавать энергию из ничего, противоречит природе.
Закон сохранения механической энергии был сформулирован в 1686 году Готфридом Лейбницем, но на всю природу его действие Юлиус Майер, Джеймс Джоуэль и Герман Гельмгольц распространили только в середине XIX века. И всё же в 1775 году, не дожидаясь научного обоснования, Французская академия наук отказалась рассматривать новые проекты вечного двигателя.
Многие естествоиспытатели руководствуются принципом: если все кругом говорят, что что-то невозможно, нужно обязательно найти способ эту невозможность обойти.
Закон сохранения энергии иначе называют первым началом термодинамики. Соответственно, все вечные двигатели, о которых мы говорили до этого момента и которые противоречили первому началу термодинамики, стали называть вечными двигателями первого рода.
Однако в XIX веке появились модели устройств, принципы работы которых никак не противоречили закону сохранения энергии. Такие устройства стали называть вечными двигателями второго рода.
И если двигатели первого типа были построены вокруг принципов постоянного движения, то суть второго типа сводилась к изобретению неограниченно долго работающих машин, способных превращать в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел.
Схема нуль-мотора Гэмджи Wikireading
В 1880 году американский профессор Гэмджи предложил сконструированный им нуль-мотор, который должен был работать, извлекая теплоту из равновесной окружающей среды. Двадцать лет спустя похожую модель предложил изобретатель действующей установки для сжижения воздуха Чарльз Триплер.
В марте 1899 года в журнале McClure's Magazine вышла посвящённая Триплеру хвалебная статья: автор сообщал, что, использовав работающее на жидком воздухе устройство, Триплер создал из 3 галлонов воздуха 10 галлонов жидкости.
Оценить эффективность работы устройства Триплера не представляется возможным, поскольку журналиста он попросту обманул, назвав выдуманные цифры.
Невозможность создания вечных двигателей второго типа в 1851 году подтвердил британский физик Уильям Томпсон, лорд Кельвин.
Он доказал, что в природе невозможны процессы, единственным следствием которых была бы произведённая за счёт охлаждения теплового резервуара механическая работа.
Постулат Кельвина со временем лёг в основу второго начала термодинамики. Таким образом, хотя изобретатели вечных двигателей и не смогли принести в мир бесконечные источники дешёвой энергии, попытки опровергнуть возможность существования подобных двигателей привели к появлению множества физических теорий, теорем и гипотез и существенно способствовали развитию науки.
Но история создания вечных двигателей не закончилась в XIX веке. Попытки создать энергию из ничего, или из «физического вакуума», не прекращаются и сегодня. Такие двигатели, принципы действия которых не нарушают первого или второго начала термодинамики, в шутку называют «вечными двигателями третьего рода».
В 2020 году физики из Университета Арканзаса разработали на основе графена схему, которую уже предлагают считать генератором чистой и бесконечной энергии.
Пол Тибо, руководитель исследования Университет Арканзаса
Учёные выяснили, что под действием броуновского движения внутри графена медленно колеблется и изгибается одиночно закреплённая пластина толщиной в один атом углерода. Чтобы преобразовать полученный в результате этих колебаний переменный ток в постоянный, физики предложили использовать схему с двумя диодами.
Проведённый эксперимент доказал, что схема генерирует добавочную мощность на нагрузке. Арканзасские физики считают, что, если поставить на графеновый кристалл миллионы подобных схем, они смогут вырабатывать энергию в неограниченных количествах, но в малых объёмах.
Визуализация установки Tri Alpha Energy Tri Alpha Energy
Ещё один неиссякаемый источник чистой энергии обещает построить к 2027 году американская фирма Tri Alpha Energy. Занимающаяся разработками в сфере термоядерной энергии компания недавно привлекла полмиллиарда долларов, которые пойдут на совершенствование существующих методов термоядерного синтеза и строительство первого в мире частного термоядерного реактора.
Проблема термоядерного синтеза сводится к тому, что ещё никому не удавалось нагреть атомы водорода до нужной температуры. Однако инженерам компании удалось удержать плазму в стабильном состоянии при температуре в 10 миллионов градусов Цельсия в течение 11,5 миллисекунды.
Для того чтобы добиться нужных результатов, оставалось поддерживать температуру достаточно долго, чтобы началась самоподдерживающаяся реакция.
А в 2017 году группа учёных из долгопрудненского МФТИ под руководством Гордея Лесовика нашла способ создать квантовое устройство, нарушающее второе начало термодинамики и обладающее почти стопроцентным КПД.
Исследователи из МФТИ Гордей Лесовик (слева) и Андрей Лебедев (справа) МФТИ
Правда исследования одних физиков МФТИ уже успели опровергнуть другие — в августе 2017 года на сайте студенческого портала физтеха «Поток» появилась статья сотрудника МФТИ Михаила Фейгельмана, который обвинил коллег в обмане, фальсификации и подтасовке результатов своих исследований в научных статьях. А год спустя в том, что созданный подмосковными физиками двигатель работает как надо, засомневались и учёные из Дрезденского университета.
Энергию нельзя создать из ничего, но её можно сохранить — чтобы использовать позднее. Пример таких «хранителей энергии» — зарядные устройства InfinityLab. Они компактные, энергоёмкие, а корпус на 90% состоит из переработанного пластика.
Пауэрбэнки InstantGo ёмкостью 10 000 мАч заряжают смартфоны, планшеты и ноутбуки по USB-A. В комплекте встроенный кабель на выбор — USB-C или Lightning, а модель Wireless поддерживает беспроводную зарядку стандарта Qi и способна за 70 минут восполнить ресурс небольших ноутбуков по кабелю USB-C.
Накапливает и отдаёт энергию как пауэрбанк портативный спикерфон ClearCall — устройство для конференцсвязи. По размеру он чуть больше коробки из-под компакт-диска, а весит как банка газировки — 340 грамм. В спикерфоне четыре микрофона с шумоподавлением, по нему можно непрерывно разговаривать до 24 часов или заряжать аккумуляторы до 6500 мАч.
Зарядить смартфон без провода поможет настольная станция InstantStation Wireless. Она оснащена портами USB-A и USB-C, поэтому одновременно способна заряжать сразу три устройства. Быстрая зарядка наполовину заполняет батарею небольшого ноутбука за 70 минут. К станции можно приобрести кабели, которые выдерживают 35 000 сгибаний и поставляются в биоразлагаемой упаковке.
Загрузка...
