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.
Вечный двигатель: что это, как работает, концепты
«Вечный двигатель». Даже если между вами и наукой лежит огромная пропасть, вы наверняка не раз слышали это словосочетание. Во все времена ученые и не очень люди были одержимы им, пытались его создать.
Это настоящая панацея науки, способная исцелить мир от нехватки энергии и принести очень много пользы как прямо сейчас, так и в долгосрочной перспективе на многие тысячи лет вперед. На то этот двигатель и вечный.
Но что это вообще такое, как его изобрести, если это можно сделать? Есть ли уже концепции, а может даже прототипы? Об этом мы с вами сегодня и поговорим.
Что это такое
Сперва нужно разобраться в том, что это вообще такое. Людям, незнакомым с наукой может показаться, что это просто любое устройство, которое может работать бесконечно долго. Но это далеко не так.
Вечным двигателем первого рода называют механизм, который должен неограниченное количество времени вырабатывать энергию. Достигается это увеличением его КПД за пределы ста процентов. То есть он просто вырабатывает больше энергии, чем потребляет. Ну и делает это бесконечно долго, так как питает сам себя.
Вечный двигатель это то, что невозможно даже в теории
Но есть еще и вечный двигатель второго рода, с которым все тоже непросто. Это устройство должно полностью превращать потребляемую энергию в работу. Если к первому есть куча вопросов, то ко второму их нет вообще, потому что он не может быть построен в принципе. Сама мысль идет в разрез с первыми двумя законами термодинамики. Так что существование этой концепции в нашей Вселенной невозможно.
Сама концепция вечного двигателя второго рода противоречит первому и второму законам термодинамики, поэтому не может существовать.
Некоторые могут сказать, что вся Вселенная – это нечто вроде вечного двигателя. Она вырабатывает колоссальное количество энергии, и сама себя обеспечивает топливом для существования.
Неизвестно, как умрет Вселенная, но, скорее всего, точно умрет. Звезды рано так или иначе затухнут, а все остальное либо умрет в холоде, либо поглотится черными дырами, которые в конце концов пожрут друг друга.
Это лишь один из возможных сценариев. Поэтому космос, скорее всего, тоже не вечен.
Даже вращающиеся планеты рано или поздно лишаться своей кинетической энергии и остановятся. Мы этого не замечаем, потому что в космических масштабах потери энергии крайне малы, но они есть.
Вселенная
Вечный двигатель не обязательно должен работать до конца времен. Возможно, он тоже когда-нибудь остановится под влиянием тех или иных факторов. Но главное требование к нему и не звучит как «должен работать вечно». Нет, он должен вырабатывать больше энергии, чем тратить на работу. Тогда он всегда сможет самостоятельно обеспечивать себя топливом.
Как запатентовать такое изобретение
Сегодня получить патент можно на все что угодно. Все, кроме вечного двигателя. Патентное бюро США перестало принимать такие патенты еще в начале прошлого века, а Парижская академия наук – еще на пару десятков лет раньше.
Даже если вдруг вы обойдете законы физики и изобретете такое устройство, то максимум, что вам дадут, это Нобелевскую премию. Ну и спасибо скажут за неоценимый вклад в развитие науки и всего человечества.
Как построить вечный двигатель
Концепций такого устройства существовало и существует огромное множество. Все, кому не лень пытаются создать вечный двигатель, но еще никто не смог представить даже работающий прототип.
Поэтому, если вам кто-то в интернете скажет, что изобрел вечный двигатель, посмейтесь ему в лицо. Все концепты либо вообще не проходили испытаний, либо просто проваливали их. Ниже мы разберем самые интересные из них.
Возможно, вам даже покажется, что они действительно могут работать вечно, но знайте, что это не так. И скоро вы поймете, почему.
Первый из первых
Доподлинно неизвестно, кто первым заговорил о возможности постройки механизма, который будет вечно вырабатывать энергию. Но пионером в этой области принято считать математика из Индии Бхаскару Второго.
Примерно так выглядел концепт первого вечного двигателя
В своих записях от 12-века он описывал устройство, которое вращается благодаря перетеканию жидкости внутри небольших трубочек, расположенных в колесе. Чаще всего это была ртуть, но рассматривались и другие варианты. Жидкость перетекает из одного конца трубки в другой и таким образом заставляя колесо вращаться.
Звучит просто, как все гениальное, но в реальной жизни приходит в физика и все обламывает. Рано или поздно эти трубки уравновесят друг друга, и колесо остановится.
Если сделать только две трубки, то они будут перешивать друг друга гораздо дольше, но толку от такого «двигателя» крайне мало. Это все равно что подуть на ветряк, чтобы он превратил это в энергию.
Таким даже лампочку не запитаешь.
Идея Бхаскары понравилась многим изобретателям, и они пытались модифицировать ее, повесив грузы вместо трубочек с жидкостью или заменив ртуть на что-то другое. Но ни одна из «модификаций», конечно же, не сработала.
Вечный двигатель на магнитах
Пожалуй, это один из самых известных концептов вечного двигателя, на котором пытаются заработать деньги все, кому не лень. Есть даже настоящие финансовые пирамиды, организованные для якобы инвестиций в развитие такого проекта. Не будем показывать пальцем, да мы здесь и не за этим.
Одна из вариаций на тему вечного двигателя Бхаскара
Суть этого двигателя очень проста, поэтому на нем все так и «хайпят». Но проблема заключается в том, что даже лучший в мире магнит рано или поздно размагнитится, и двигатель остановится. Нельзя построить вечный двигатель из невечных материалов – так это не работает.
Кому первому пришла в голову идея вечного двигателя на магнитах, неизвестно. Самый популярный персонаж в этой области – инженер из Южной Африки Майкл Брэйди.
Он смог запатентовать свою идею, хоть и не в качестве вечного двигателя. Но патенты сейчас раздают всем, кому не лень, поэтому это не самое главное.
Знаменитым он стал после того, как был арестован за то, что собрал деньги на постройку своих двигателей и не выполнил обещаний.
Как вообще работает такое устройство? Очень просто: магнит притягивает металлические части двигателя, чем и приводит его в работу. Вот такая простая идея, которая не учитывает трение и износ магнитов. Поэтому она никогда и не сработает, а люди, вкладывающие в нее деньги, не разбираются в элементарной школьной физике.
Вечный двигатель Архимеда
Кто бы что ни говорил, Архимед никогда не изобретал вечных двигателей и даже не создавал концептов. Он лишь сформулировал закон, описывающий работу такой системы. Закон, который даже был назван в его честь, и все вы с ним хорошо знакомы.
Вечный двигатель Архимеда
Тело, погруженное в жидкость или газ, будет выталкиваться этой средой наверх с силой, равной произведению плотности среды, ускорения свободного падения и объема той части тела, которая погружена в эту жидкость/газ.
Концепция двигателя, основанного на этом законе, использует силу Архимеда для выталкивания шариков на поверхность жидкости, тем самым раскручивая двигатель. Но, как вы понимаете, шарики с поверхности придется вернуть назад под воду, а для этого нужно совершить большую работу и потратить больше энергии, чем выделяется при их всплывании. Поэтому такая концепция двигателя полностью бесполезна.
На удержание воды постоянно с одной стороны резервуара тоже тратится энергия. А ее подливание из вне уже не будет соответствовать требованиям к вечному двигателю. И оно тоже требует дополнительной энергии.
Механизм на противовесах
Этот концепт интересен тем, что использует не круглую систему для вращения, а смещенную. В ней грузы, подвешенные на цепь, должны вращать весь механизм. Но здесь проблема точно такая же, как была и у самого первого «вечного двигателя». Очень быстро система уравновесит саму себя и просто перестанет работать.
Механизм на противовесах
Первым такую систему предложил математик из Голландии Симон Стевин еще в 16-ом веке.
По его задумке цепочка с 14 шарами перебрасывалась через треугольную призму, и таким образом с одной стороны шаров оказывалось в два раза больше, чем с другой.
По мнению Стевина, вращение цепи по такой схеме должно было быть непрерывным, так как шары с длинной стороны тянули шары с короткой, а грузы внизу вообще не участвовали в процессе, чтобы не сбивать его.
По логике может показаться, что система вполне работоспособна, но физика и здесь имеет противоположную точку зрения. Все очень просто: из-за того, что часть призмы, где шаров больше, более пологая, сила тяжести там меньше. А это значит, что вся система очень быстро остановится из-за того, что потеряет кинетическую энергию и придет в равновесие.
Так можно ли его построить?
Вы уже наверняка поняли, что создать вечный двигатель – задача невероятно трудная. Но выполнима ли она вообще, если за столько лет никто даже не приблизился к ее решению? С точки зрения существующих законов физики – нет. Сама идея вечного двигателя им противоречит. Невозможно движением вырабатывать больше энергии, чем тратится на это самое движение.
Но, хочется все-таки оставить толику надежды тем, кто думает, что такая идея осуществима. Раньше мы думали, что многие вещи невозможны, а сейчас пользуемся ими каждый день. Во Вселенной есть еще уйма загадок, которые мы не решили, и, возможно, секрет вечного двигателя кроется в одной из них.
Почему невозможно создать вечный двигатель первого или второго рода
Все мы знаем, почему невозможно создать вечный двигатель, но это не мешает изобретателям придумывать новые способы достижения этой мечты.
Никакое устройство не может выработать больше энергии чем ему сообщено — поэтому невозможно создать вечный двигатель.
Патентные ведомства различных стран, например, выдали несколько патентов на вечный двигатель в недавней истории, вопреки своей давней политике. Возможно, одной из причин этого является то, что изобретатели становятся все более изощренные.
Несбалансированные колеса и магниты уступают место голограммам, заставляя ученых устанавливать связи между полями, которые иначе не были бы созданы.
Теория вечного движения, которая стремится оправдать бесконечную эксергию (предельное значение), а не бесконечную энергию, появилась, и кажется, что новые законы термодинамики должны быть утверждены, чтобы запретить это.
Не важно какие технологии будут в будущем, но такая машина невозможна.
В этой статье исследуется не только «наука», стоящая за вечным двигателем, но и психологические и философские основы почему невозможно создать вечный двигатель.
История вечного двигателя
Мечта о вечном движении преследовалась с тех пор, пока человек был способен контролировать огонь.
Еще в VI веке до нашей эры греки мечтали о неугасимом огне, который не нужно было бы постоянно подпитывать трудом и тяжелой работой. Они превратили этот сон в миф о Прометее, который осмелился украсть этот огонь у самого Зевса.
Поскольку бесконечное движение планет по их орбитам (будь то вокруг Земли или вокруг Солнца нематериально) люди стали задумываться. Они предположили, что, возможно, это может быть связано с чем-то физическим на земле, и, следовательно, больше не потребует команд рабов, чтобы поддерживать движение.
Сегодня мы знаем, что это была не такая уж надуманная мечта, так как именно это делают приливные электростанции.
Древний ум, по-видимому, не питал отвращения к понятию вечного движения:
- Аристотель, например, представлял себе вечный двигатель «primum movens», который дает силу для поддержания движения Вселенной, не нуждаясь, в свою очередь, ни в чем другом. Это состояние продолжалось на протяжении всего Средневековья.
- Коперник, по-видимому, принял эту концепцию как источник движения планет, хотя и не обязательно как первичный двигатель всего сущего.
- Средневековое богословие и св. Фома Аквинский, в частности, присвоил понятие вечного двигателя как атрибут самого Бога. Это, однако, не означает, что машины, реализующие эти идеи, находились в активном развитии, поскольку потребности в энергии того времени были довольно скромными.
- Мы должны прийти к началу XVI века и алхимику Антонию Зимаре, чтобы найти теоретическую попытку разработать такую машину, заставив ветряную мельницу приводить в движение мехи, которые создают ветер, движущий саму ветряную мельницу.
Виды вечных двигателей
По мере того как Возрождение постепенно уступало место просвещению, множились предложения о вечных двигателях. Эти машины можно грубо разделить на три группы, в зависимости от физического принципа, который предположительно используется:
- Вода бежит в гору (или воздух дует против ветра).
- Неуравновешенные колеса и маятники.
- Магнитные машины.
Эти три вида вечных двигателей соответствуют силам, которые были известны в то время, прежде чем они были определены, и подлежат исчислению (которое еще не придумали).
- Машины первой группы предполагали, что водяное колесо может производить достаточно энергии для работы насосов, которые, в свою очередь, поднимут воду до ее первоначальной высоты.
- Представители второй группы использовали тот факт, что баланс будет смещаться, если на одну пластину положить больше веса, чем на другую; трюк состоял в том, чтобы ловко перемещать гири между пластинами, подобно тому, как персонаж мультфильма избегает столкновения с землей, выходя из падающего лифта в самый последний момент.
- Наконец, таинственная способность магнитов притягивать или отталкивать другие тела, часто действующие против гравитации, была слишком соблазнительной, чтобы ее можно было оставить в покое.
Почему люди продолжают изобретать несмотря на то почему невозможно создать вечный двигатель и после того, как наука приняла законы, запрещающие их?
Первый и второй род вечных двигателей
Проведем обзор физики в том виде, в каком мы знаем ее сегодня. Есть два рода вечных двигателей, ни один из которых не может работать так, как задумали их создатели.
Первый род
- Они движутся, производя больше энергии, чем потребляют. К этой категории относятся все средневековые машины и все машины эпохи Ренессанса. Они не могут работать из-за принципа сохранения энергии, известный также как Первый закон термодинамики, который гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена.
Второй род
- Тела движутся путем преобразования тепла, которое составляет тепловое состояние их окружения, полностью преобразовываясь в потенциальную энергию в консервативном поле (таким образом, соблюдая Первый закон) или его эквивалент.
Им мешает работать Второй закон термодинамики, который гласит, что для преобразования энергии этого типа в другой тип должна существовать разность температур.
Можно выразить оба принципа вместе с чем-то вроде: “все энергии равны, но некоторые энергии более равны, чем другие”.
Покорно подчиняясь этим законам, которые постепенно были сформулированы на протяжении XIX века в трудах Карно, Джоуля и других, патентные ведомства во всем мире вскоре начали требовать доказательств работы, обычно через рабочий прототип, всякий раз, когда изобретатель хотел получить патент на вечный двигатель первого или второго рода. Это было необходимо, так как огромные потребности промышленной революции в энергии породили орду потенциальных вечных двигателей, которые обещали неограниченную свободную власть для поддержки этой революции. Поскольку эти машины были запрещены законами физики, изобретатели таких машин считались виновными в мошенничестве, если не доказывали обратное.
Некоторые из них достигли некоторой известности, как Джон У. Кили, изобретатель нескольких машин, противоречащих либо первому, либо Второму Законам, либо изобретатель шахматного “автомата” под названием Турок, который играл в шахматы, никогда не требуя источника питания (кроме маленького человека, скрытого внутри машины).
На патентные ведомства возложена задача предоставления ограниченных монополий лицам, внесшим вклад в благосостояние общества путем полного раскрытия новых, полезных и неочевидных методов или машин.
Патентные эксперты обычно верят изобретателям относительно полезности идей, которые они хотят запатентовать, но они проводят черту, когда эти идеи не могут работать, как утверждают их изобретатели, потому что они нарушают физический закон.
Таким образом, патентные ведомства стран имеют внутреннее правило, действующее вскоре после инцидентов, требующих рабочего прототипа для вечных машин первого и второго типов (похоже, что машины для путешествий во времени и антигравитации все еще могут быть запатентованы не показывая рабочий прототип).
Они делают это не потому, что невозможно создать вечный двигатель, а это свидетельствует о полезности устройства или даже великих изобретений человечества, если действительно запатентованное устройство может как-то работать.
2019-05-24
Вечный двигатель первого рода
Вечный двигатель, перпетуум-мобиле (латинское perpetuum mobile переводится вечное движение) — воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего.
Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке (хотя существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя предложил индиец Бхаскара в XII веке). До этого проекты вечных двигателей неизвестны.
Их не было у греков и римлян, которые разработали множество эффективных механизмов и заложили основы научных подходов к изучению природы.
Ученые предполагают, что дешевая и практически неограниченная рабочая сила в виде рабов тормозила в античности разработку дешевых источников энергии.
Почему люди так упорно хотели построить вечный двигатель?
В этом нет ничего удивительного. В XII-XIII веке начались крестовые походы и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы.
В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией.
Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны — даром.
Еще популярнее идея вечного двигателя стала в XVI-XVII веках, в эпоху перехода к машинному производству. Число известных проектов вечного двигателя перевалило за тысячу. Создать вечный двигатель мечтали не только малообразованные ремесленники, но и некоторые крупные ученые своего времени, так как тогда не существовало принципиального научного запрета на создание такого устройства.
Уже в XV-XVII веке прозорливые естествоиспытатели, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей сформулировали принцип: «Создать вечный двигатель невозможно».
Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его в конце концов к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов).
К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.
С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего.
Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь с созданием и утверждением как всеобщего и одного из самых фундаментальных законов природы «закона сохранения энергии».
Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843–50) и Герман Гельмгольц (1847).
Врач Майер и физиолог Гельмгольц сделали последний важный шаг. Они установили, что закон сохранения энергии справедлив для животных и растений. До этого существовало понятие «живая сила» и считалось, что для животных и растений законы физики могут не выполняться. Таким образом, закон сохранения энергии был первым принципом, установленным для всей познанной Вселенной.
Последним штрихом в обобщении закона сохранения энергии стала специальная теория относительности Альберта Эйнштейна (1905 г.). Он показал, что закон сохранения массы (был такой закон) — часть закона сохранения энергии. Энергия и масса эквивалентны по формуле Е = mс2, где с — скорость света.
Далее: Вечный двигатель второго рода
- 6
- Показать комментарии (6)
- Свернуть комментарии (6)
- Вот видеоролик http://video.oboz.ua/movie.php?aWQ9MTgyOTEmdnQ9MA== Чего он там вякает? Вообще не понятно. 1) Чего это у него за хрень гибкая с магнитными свойствами? У нас такого нигде нет! 2) Что это за такой магнит круглый с темным сердечником? Каково его магнитное свойство? Он имеет однополюсную составляющую или двуполюсную составляющую с каждого конца? 3) Я так и не понял КАК он расположил магниты на крышке? Я взял болванку dvd, наклеил на нее 12 магнитов от мебельных магнитных защелок и присоединил на ротор электромоторчика постоянного тока. Поднес более сильный магнит сбоку. НИХРЕНА НЕ РАБОТАЕТ! Опыт довольно просто повторить даже без моторчика, просто в коробке из под дисков устройство не хочет крутиться. Я думаю тут какая-то хитрость есть. В этом видеоролике не показан весь процесс изготовления. Если я не прав — докажите обратное. Где-нибудь на форуме выложу фотки того, что я склеил. Ответить
- Дело в том, что Тарталья, итальянец, живший в средние века, много лет трудился над решением урав-нений третьей степени. А он был косноязычный, робкий, нелюдимый. Когда он наконец нашел формулу решения, в друзья к нему навязался Джироламо Кардано, способный медик и механик, но задира и буян и человек настолько необузданного нрава, что однажды, рассердившись, например, отрубил собственному сыну уши. Прикидываясь другом, Кардано выманил у Тартальи секрет его формулы. Выманив, присвоил. Тотчас написал и напечатал книгу о кубичных уравнениях. И вот прошли столетия. Кто помнит о Тарталье? А формулу Кардано знает каждый математик, каждый инженер. Ответить
- Нет ничего невозможного ! Ответить
- Читать и рассуждать на тему вечного двигателя — удел неудачников. Предложить дельное до меня не удалось никому.Я могу быть довольным собой.Геликоидный транформер Кокоулина это чудо механики. Ответить
- Вд первого рода прекрасно работает! Ответить
- Абсолютно с вами согласенhttp://ua-hho.do.am/publ/idei_po_ehnergii/model_samogo_prostogo_motor_generatora/2-1-0-237 Ответить
Написать комментарий
Возможен ли Вечный двигатель? | Наука будущего
Приветствую пользователей.
Убедительная просьба эту тему не читать школьникам и студентам. Просто есть стандартный ответ «вечного двигателя нет». Вы ответите этот стандартный ответ, и получите свой зачёт от преподавателя.
Можете так же добавить, что в теории существует две модели «вечного двигателя».
Вечный двигатель первого рода вырабатывает энергии больше, чем поглощает. Он невозможен, так как противоречит закону сохранения энергии.
Вечный двигатель второго рода извлекает энергию из нагревателя без участия охладителя, и преобразует её в полезную механическую энергию с КПД выше 100%. Он так же невозможен, так как противоречит термодинамике идеального газа.
—————
На этом академический ответ должен заканчиваться. Однако Вы скажете, что же ты Слава задумал? Зачем ты так коварно выделил это слово «идеального» в предыдущем абзаце?
Настоящему исследователю недостаточно получить «пятёрку». Ему в идеале надо получить «двойку» от существующей академической системы, но чтобы потом эта «двойка» была исправлена на «пятёрку», и плюс к этому преподаватели приносили свои извинения.
Я специально так долго пишу вступление, чтобы подготовить читателя.
Если какое-то явление не объяснимо с точки зрения термодинамики идеального газа, это не означает, что этого явления не существует. Например, есть броуновское движение, которое с точки зрения термодинамики является невозможным.
————-
Предположение 1. Броуновский вечный двигатель.
Давайте проведём эксперимент.
Возьмём маятник и поместим его в газовую среду. Что будет происходить? Если маятник раскачивался, то он начнёт испытывать силу трения, и замедляться. Однако не полностью. Достигнув достаточно низкой амплитуды, маятник перестанет замедляться, так как он испытывает хаотические воздействия молекул газа, а так же хаотические импульсы малой величины со стороны подвеса.
Маятник не остановится никогда. Даже если мы научимся снимать с него механическую энергию, то он будет продолжать колебания, поглощая энергию теплового движения молекул газа. Это и есть вечный двигатель второго рода.
В данном случае предположение в том, что возможен такой материал, а так же в том, что мощность его функционирования окажется достаточной для практического использования.
————-
Мощность невысокая, однако это позволяет свести теоретическую проблему вечного двигателя из качественной в количественную. Энергия броуновского движения невысокая, но лишь когда речь идёт об одной частице.
Если с помощью нанотехнологий создать специальный материал, частицы которого преобразуют броуновское движение в полезную механическую энергию, то суммарную мощность этого вечного двигателя можно повышать.
————
Предположение 2. Звуковой вечный двигатель.
Возможен и другой подход к поиску концепции Вечного двигателя.
Как известно, динамику газовых процессов принято описывать либо моделью термодинамики, либо моделью молекулярно-кинетической теории.
Однако возможна и третья модель. Если изучать не динамику отдельных молекул, а динамику распространения механического импульса в пространстве газа. Тогда динамика газа — это не что иное как множество звуковых волн всего спектра частот, фаз, направленностей и амплитуд. которые накладываются друг на друга и компенсируют друг друга почти полностью.
В определённых условиях отдельную волну можно выделить. Например, если приложить ухо к раковине или к стакану, то можно услышать внутри него слабую стоячую волну, которая попала в ловушку этого резервуара, из-за своей частоты.
Зная законы распространения волн, мы можем сами попытаться создать такую ловушку для стоячей волны, которая сможет сконцентрировать более высокую мощность…
Или разделять весь спектр волн по разным частотам и направлениям движения фронта.
————-
Предположение 3. Световой вечный двигатель.
Логика светового вечного двигателя — это аналог логики предыдущего (звукового), однако применительно к электромагнитным волнам.
————-
Проблема Вечного двигателя — это по большому счёту проблема определений. Любая замкнутая механическая система может рассматриваться как вечный двигатель. Так как в ней происходят механические процессы без притока тепла извне.
Научная проблема в том, чтобы описать и обобщить те законы, которые определяют малую мощность описанных выше эффектов и искать теоретические возможности усиливать эту мощность.
Почему невозможно создать вечный двигатель?
Примерно в 1159 году математик по имени Бхаскара Ученый придумал дизайн колеса, содержащего в себе изогнутые резервуары со ртутью. Он предполагал, что когда колесо вращается, ртуть будет перетекать вниз каждого резервуара, постоянно делая одну из сторон колеса тяжелее другой. Этот дисбаланс заставил бы колесо вращаться вечно.
Рисунок Бхаскара был одним из ранних дизайнов вечного двигателя, устройства, которое должно работать бесконечно, без использования внешнего источника питания.
Представьте себе ветряк, создающий ветер, необходимый ему для вращения. Или лампочку, которая своим светом создает для себя электричество.
Такие устройства владели умами многих изобретателей, поскольку могли бы изменить наши взаимоотношения с энергией.
К примеру, если бы вы могли построить вечный двигатель, использующий людей в качестве элемента такой идеально эффективной системы, он мог бы поддерживать жизнь бесконечно. Но есть одна проблема. Они не работают. Все идеи создания вечного двигателя нарушают один или несколько законов термодинамики, раздела физики, который описывает взаимоотношения между разными формами энергии.
Первый закон термодинамики гласит, что энергию невозможно создать или уничтожить. Невозможно получить больше энергии, чем было затрачено. Соответственно, вечный двигатель невозможно создать, поскольку никакое устройство не может выработать больше энергии, чем оно потребляет.
Не может быть избытка, чтобы привести в движение автомобиль или зарядить телефон. Но что, если мы хотим устройство, которое приводит в движение само себя? Изобретатели предлагают множество идей.
Некоторые из них были разновидностями дисбалансного колеса Бхаскара, с перекатывающимися шариками или весами на подвижных плечах. Ни одно из них не работало.
Подвижные элементы, которые делают одну сторону колеса тяжелее, также смещают центр его тяжести ниже собственной оси. С низким центром тяжести, колесо лишь качается вперед-назад, как маятник, а потом останавливается.
А что, если попробовать другой подход? В 17-м веке, Роберт Бойль выдвинул идею самонаполняющегося сосуда. Он предположил, что капиллярность и притяжение жидкостей и поверхностей, продвигающие воду по тонкой трубке могут заставить воду циркулировать по сосуду.
Но если капиллярность настолько сильна, что преодолевает гравитацию, поднимая воду вверх, она же и не позволяет ей попадать обратно в сосуд.
Существуют также версии с магнитами, как эта система наклонных поверхностей. Предполагается, что шарик будет притягиваться вверх магнитом, падать в дыру и скатываться вниз, повторяя этот цикл.
Но и это не работает поскольку, как и самонаполняющийся сосуд, магнит будет просто удерживать шарик на вершине. Даже если бы шарик двигался, сила притяжения магнита со временем снизится и он перестанет работать.
Чтобы все эти механизмы работали, они должны генерировать дополнительную энергию, чтобы система смогла преодолеть сдерживающий фактор, нарушая первый закон термодинамики.
Кажется, что есть механизмы, которые работают, но в реальности, оказывается что они неизбежно используют энергию из какого-либо внешнего источника.
Даже если бы инженерам удалось создать механизм, который не нарушал первого закона термодинамики, он все равно бы не смог заработать из-за второго закона.
Второй закон термодинамики гласит, что энергия склонна распределяться из-за таких процессов, как, например, трение.
Любой действующий механизм имеет подвижные элементы, или взаимодействует с молекулами воздуха или жидкостей, что создает незначительные количества трения и теплоты, даже в вакууме. Из-за нагрева теряется энергия, и ее утечки неизбежны.
Это снижает количество энергии, доступной для самой системы, приводя, в итоге, к необратимой остановке.
До сих пор, эти два закона термодинамики ставили в тупик все идеи вечного двигателя и мечты об идеально эффективном создании энергии, следующие из них.
Однако, трудно безапелляционно утверждать, что нам никогда не изобрести вечный двигатель, поскольку мы все еще многого не знаем о вселенной. Возможно, мы найдем новые, экзотические формы материи, которые заставят нас пересмотреть законы термодинамики. А может быть, вечное движение существует в миниатюрном квантовом масштабе.
В чем нам стоит быть уверенными, так это в том, что мы никогда не остановим поиски. На сегодня, единственное, что действительно кажется вечным, это наш поиск.
Почему невозможно создать вечный двигатель
Согласно историческим записям, первым человеком, предложившим построить подобную машину был индийский ученый, живший в 12 веке. Именно в это время начались Крестовые походы европейцев на Святую Землю.
Развитие ремесла, хозяйства и техники потребовало разработки новых источников энергии. Популярность идеи вечного двигателя стала стремительно расти.
Ученые пытались построить его, но их попытки не увенчались успехом.
Еще более популярной эта идея стала в 15-16 веках с развитием мануфактурного производства.
Проекты вечного двигателя предлагались всеми, кому не лень: от простых ремесленников, мечтавших наладить свою небольшую фабрику, до крупных ученых.
Леонардо да Винчи, Галилео Галилей и другие великие исследователи после многочисленных попыток создать вечный двигатель пришли к общему мнению, что это в принципе невозможно.
К такому же мнению пришли ученые, жившие в 19 веке. Среди них был Герман Гельмгольц и Джеймс Джоуль. Они независимо друг от друга сформулировали закон сохранения энергии, характеризующий протекание всех процессов во Вселенной.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.
Принцип работы вечного двигателя второго рода заключался в следующем: отнимать у океана энергию, понижая при этом его температуру. Это не противоречит закону сохранения энергии, но построение такого двигателя также невозможно.
Все дело в том, что это противоречит второму началу термодинамики.
Оно заключается в том, что энергия от более холодного тела не может передаваться более горячему в общем случае. Вероятность такого события стремится к нулю, так как оно нерационально.
Источники:
Загрузка...
