Die Natur des Menschen ist so beschaffen, dass er seit jeher versucht, etwas zu erschaffen, das selbstständig und ohne äußere Einflüsse funktioniert. Anschließend erhielt dieses Gerät die Definition Perpetuum Mobile oder . Viele berühmte Wissenschaftler verschiedener Zeiten versuchten erfolglos, es zu schaffen, darunter auch der große Leonardo da Vinci. Er verbrachte mehrere Jahre damit, ein Perpetuum Mobile zu entwickeln, indem er sowohl bestehende Modelle verbesserte als auch versuchte, etwas völlig Neues zu schaffen. Nachdem er endlich herausgefunden hatte, warum nichts funktionierte, kam er als erster zu dem Schluss, dass es unmöglich sei, einen solchen Mechanismus zu schaffen. Die Erfinder waren jedoch von seiner Formulierung nicht überzeugt und versuchen immer noch, das Unmögliche zu schaffen.

Bhaskara Wheel und ähnliche Perpetuum Mobile-Projekte

Es ist nicht sicher bekannt, wer und wann zum ersten Mal versuchte, ein Perpetuum Mobile zu entwickeln, aber die erste Erwähnung in Manuskripten stammt aus dem 12. Jahrhundert. Die Manuskripte gehören dem indischen Mathematiker Bhaskara. Sie beschreiben in poetischer Form ein bestimmtes Rad, an dessen Umfang Rohre angebracht sind, die zur Hälfte mit Quecksilber gefüllt sind. Man glaubte, dass sich das Rad selbst aufgrund des Flüssigkeitsflusses endlos drehen würde. Nach ungefähr dem gleichen Prinzip wurden mehrere weitere Versuche unternommen, ein Perpetuum Mobile zu schaffen. Wie immer kein Glück.

Modelle nach dem Prinzip des Bhaskar-Rades

Perpetuum mobile aus einer Kette von Schwimmern

Ein weiterer Prototyp eines Perpetuum mobile basiert auf der Anwendung des archimedischen Gesetzes. Theoretisch glaubte man, dass sich eine Kette aus hohlen Reservoirs aufgrund der Auftriebskraft drehen würde. Nur eines wurde nicht berücksichtigt: Der Druck der Wassersäule auf den untersten Tank kompensiert die Auftriebskraft.

Perpetuum mobile, das nach dem Gesetz des Archimedes arbeitet

Ein weiterer Erfinder eines Perpetuum mobile ist der niederländische Mathematiker Simon Stevin. Nach seiner Theorie müsste sich eine Kette von 14 Bällen, die durch ein dreieckiges Prisma geworfen werden, in Bewegung setzen, da sich auf der linken Seite doppelt so viele Bälle befinden wie auf der rechten Seite und die unteren Bälle sich gegenseitig ausgleichen. Doch auch hier machten die tückischen Gesetze der Physik dem Erfinder einen Strich durch die Rechnung. Obwohl vier Kugeln doppelt so schwer sind wie zwei, rollen sie auf einer flacheren Oberfläche, sodass die auf die Kugeln rechts wirkende Schwerkraft durch die auf die Kugeln links wirkende Schwerkraft und das System ausgeglichen wird bleibt im Gleichgewicht.

Stevins Perpetuum-Motion-Modell und seine Umsetzung mit einer Kette

Perpetuum mobile mit Permanentmagneten

Mit dem Aufkommen von Permanentmagneten (insbesondere Neodymmagneten) wurden die Erfinder des Perpetuum mobile wieder aktiv. Es gibt viele Variationen magnetbasierter Stromgeneratoren, und einer ihrer ersten Erfinder, Michael Brady, patentierte diese Idee in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts sogar.

Michael Brady arbeitete 2002 an einem Permanentmagnet-Perpetuum Mobile

Und das Video unten zeigt ein ziemlich einfaches Design, das jeder zu Hause machen kann (wenn Sie genügend Magnete sammeln). Es ist nicht bekannt, wie lange sich dieses Ding dreht, aber selbst wenn man die Energieverluste durch Reibung nicht berücksichtigt, kann dieser Motor nur bedingt als ewig angesehen werden, da die Kraft der Magnete mit der Zeit nachlässt. Dennoch ist das Spektakel faszinierend.

Natürlich haben wir nicht über alle Optionen für Perpetuum Mobile gesprochen, denn die menschliche Vorstellungskraft ist zwar nicht endlos, aber sehr erfinderisch. Eines haben jedoch alle existierenden Modelle von Perpetuum Mobile gemeinsam: Sie sind nicht ewig. Aus diesem Grund hat die Pariser Akademie der Wissenschaften beschlossen, Perpetuum-Motion-Projekte seit 1775 nicht mehr in Betracht zu ziehen, und das US-Patentamt hat solche Patente seit mehr als hundert Jahren nicht mehr erteilt. Dennoch gibt es in der Internationalen Patentklassifikation immer noch Abschnitte für einige Arten von Perpetuum Mobile. Dies gilt jedoch nur für die Neuheit von Designlösungen.

Zusammenfassend können wir nur eines sagen: Obwohl immer noch davon ausgegangen wird, dass die Schaffung eines echten Perpetuum Mobile unmöglich ist, verbietet niemand, das Unmögliche auszuprobieren, zu erfinden und daran zu glauben.

Staatliche Universität Omsk

Perpetuum Mobile

Perpetuum Mobile

Zusammenfassung zum Verlauf des Begriffs der Moderne

Naturwissenschaften

Schüler der Gruppe E-61

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Staatliche Universität Omsk

Bubnova Andrey

Omsk

Martin. Was ist Perpetuum Mobile?

Berthold. Perpetuum mobile, also Perpetuum mobile. Wenn ich ewige Bewegung finde, dann sehe ich keine Grenzen der menschlichen Kreativität ... Sie sehen, mein guter Martin, Gold zu machen ist eine verlockende Aufgabe, vielleicht eine Entdeckung, eine merkwürdige, aber das Perpetuum Mobile zu finden ... Oh !...

A. S. Puschkin. „Szenen aus ritterlicher Zeit“

Das moderne menschliche Leben ist ohne den Einsatz verschiedenster Maschinen, die ihm das Leben erleichtern, nicht möglich. Mit Hilfe von Maschinen bewirtschaften Menschen das Land, fördern Öl, Erze und andere Mineralien, bewegen sich usw. Die Haupteigenschaft von Maschinen ist ihre Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.

In allen Mechanismen und Maschinen geht Energie von einer Art zur anderen über, bevor sie Arbeit verrichtet. Es ist unmöglich, bei einer Energieumwandlung mehr Energie einer Art als eine andere zu gewinnen, da dies dem Energieerhaltungssatz widerspricht. In dieser Hinsicht ist es unmöglich, ein Perpetuum Mobile zu schaffen, also einen Motor, bei dem sich durch die Umwandlung einer Energieart mehr herausstellt, als es war.

Das Gesetz der Energieerhaltung und -umwandlung ist in der modernen Naturwissenschaft von grundlegender Bedeutung. Energie, die ein Maß für die Bewegung der Materie ist, hat die folgenden charakteristischen Varianten: mechanisch, elektrisch, thermisch, magnetisch, atomar usw. Jede von ihnen kann in eine andere umgewandelt werden, und zwar in ganz bestimmten Verhältnissen und gleichzeitig Dabei bleibt die Energiemenge unverändert. Die Gesamtenergiemenge eines geschlossenen materiellen Systems ist ein konstanter Wert; nur die verschiedenen Arten dieser Energie verändern sich und erfahren gegenseitige Transformationen.

Das Energieerhaltungsgesetz wurde bereits 1748 von M. W. Lomonossow formuliert, der schrieb: „... wenn also irgendwo ein bisschen Materie verloren geht, wird sie sich an einem anderen Ort vermehren; ... Dieses universelle Naturgesetz erstreckt sich auf die eigentlichen Bewegungsregeln, denn ein Körper, der einen anderen mit seiner eigenen Kraft bewegt, verliert so viel davon, wie er dem anderen mitteilt, der von ihm Bewegung erhält.“

Viele Erfinder haben versucht, eine Maschine zu bauen – ein Perpetuum mobile, das in der Lage ist, nützliche Arbeit zu leisten, ohne dass Änderungen im Inneren der Maschine erforderlich sind. Alle diese Versuche scheiterten.

Perpetuum Mobile (lat. Perpetuum Mobile) - ein imaginärer, aber unrealistischer Motor, der nach seiner Inbetriebnahme für unbegrenzte Zeit Arbeit verrichtet. Jede Maschine, die ohne Energiezufuhr von außen arbeitet, verbraucht nach einer gewissen Zeit die Energiereserven, die ihr zur Überwindung der Widerstandskräfte zur Verfügung stehen, vollständig und muss anhalten, da die Weiterarbeit bedeuten würde, Energie aus dem Nichts zu gewinnen.

So schrieb ein bemerkenswerter französischer Ingenieur über die Bedeutung eines Perpetuum mobile für die Menschheit Sadi Carnot: „Das allgemeine und philosophische Konzept des „Perpetuum Mobile“ beinhaltet nicht nur die Idee der Bewegung, die nach dem ersten Schock für immer anhält, sondern auch die Wirkung eines Geräts oder einer Sammlung davon, die in der Lage ist, eine unbegrenzte Menge an Antrieb zu entwickeln Kraft, die in der Lage ist, ständig alles aus der Ruhe zu bringen, die Körper der Natur, wenn sie darin wären, gegen das Trägheitsprinzip in ihnen verstößt, die schließlich in der Lage ist, aus sich selbst die notwendigen Kräfte zu ziehen, um das gesamte Universum in Bewegung zu setzen, aufrechtzuerhalten und beschleunigt kontinuierlich seine Bewegung. Das wäre wirklich die Schaffung einer treibenden Kraft. Wenn dies möglich wäre, wäre es sinnlos, in der Strömung von Wasser und Luft, in brennbarem Material nach der Antriebskraft zu suchen; wir hätten eine endlose Quelle, aus der wir endlos schöpfen könnten.“

Perpetuum Mobile-Maschinen werden normalerweise unter Verwendung der folgenden Techniken oder Kombinationen davon konstruiert:

1). Wasser mit einer archimedischen Schraube anheben;

2). Wasseraufstieg durch Kapillaren;

4). natürliche Magnete;

5). Elektromagnetismus;

6). Dampf oder Druckluft.

Die Idee des Perpetuum mobile erfreute sich im Mittelalter großer Beliebtheit. Der Besitz eines solchen Geheimnisses eines solchen Motors schien verlockender als selbst die Kunst, aus unedlen Metallen Gold herzustellen. Viele Menschen haben sich mit diesem hartnäckigen Problem befasst. Unter ihnen waren sogar Menschen mit einer für die damalige Zeit guten Ausbildung. Es ist bekannt, dass viele von Newtons Werken Entwürfe für Perpetuum Mobile enthalten. In Leonardo da Vincis Notizen fanden sich auch mehrere Skizzen des Perpetuum Mobile.

Das gebräuchlichste Modell eines Perpetuum Mobile, das dank unglücklicher Erfinder immer noch in verschiedenen Variationen wiederbelebt wird, basiert auf der Verwendung eines Rades mit unausgeglichenen Lasten.

An den Rändern des Rades werden Faltstöcke mit Gewichten an den Enden befestigt. In jeder Radstellung werden die Lasten auf der rechten Seite weiter von der Mitte weggeschleudert als auf der linken; diese Hälfte muss daher nach links ziehen und dadurch das Rad in Drehung versetzen. Das bedeutet, dass sich das Rad ewig dreht, zumindest bis die Achse verschleißt. Das dachte sich der unbekannte Erfinder. Dies wird jedoch nicht passieren, und zwar aus folgendem Grund: Obwohl die Gewichte auf der rechten Seite immer weiter von der Mitte entfernt sind, ist es unvermeidlich, dass die Anzahl dieser Gewichte geringer ist als auf der linken Seite. Dann ist das System ausgewuchtet, das Rad dreht sich also nicht, sondern stoppt nach ein paar Schwüngen.

Einige Erfinder des Perpetuum Mobile waren einfach Betrüger, die die leichtgläubige Öffentlichkeit geschickt täuschten. Einer der bekanntesten „Erfinder“ war ein gewisser Doktor Orfireus (richtiger Name – Bessler). Nachdem er viele Aktivitäten ausprobiert hatte, kam er zur Erfindung eines Perpetuum Mobile. Das Hauptelement seines Motors war ein großes Rad, das sich angeblich nicht nur von selbst drehte, sondern auch eine schwere Last auf eine beträchtliche Höhe hob. Dieser Arzt hatte viele hochrangige Gönner, darunter den polnischen König August II., Landgraf von Hessen-Kassel. Dieser stellte dem Erfinder sein Schloss zur Verfügung und testete die Maschine auf jede erdenkliche Weise. Auch Peter I. interessierte sich für diesen Motor und dachte über den Kauf nach. Orfireus stimmte jedoch zu, das Auto für nicht weniger als 100.000 Rubel zu verkaufen, was bedeutet, dass er damit ein recht geringes Einkommen erzielte. Er war vielleicht der erfolgreichste Abenteurer, da er bis ins hohe Alter bequem lebte und beträchtliche Einnahmen aus der Vorführung des Autos erzielte. Allerdings erwies sich sein „Perpetuum Mobile“ als alles andere als ewig – es wurde von seinem Bruder und seiner Magd angetrieben, die an einer geschickt versteckten Schnur zogen.

Ein weiteres Beispiel für ein Perpetuum mobile ist die folgende Maschine. In ein Gefäß gegossenes Öl oder Wasser wird durch Dochte zuerst in das obere Gefäß und von dort durch andere Dochte – noch höher – gehoben; Der obere Behälter verfügt über eine Rille zum Ablassen von Öl, das auf die Propellerblätter fällt und diese in Rotation versetzt. Das nach unten geflossene Öl steigt durch die Dochte wieder zum oberen Gefäß auf. Dadurch wird der Ölstrom, der durch die Rille auf das Rad fließt, nicht für eine Sekunde unterbrochen und das Rad muss immer in Bewegung sein ... Aber hier liegt der Fehler: Warum glaubt der Erfinder, dass das Öl von der Rille nach unten fließen sollte? oberer, gebogener Teil des Dochtes? Die Kapillaranziehung, die die Schwerkraft überwand, hob die Flüssigkeit den Docht hinauf; Aber aus demselben Grund bleibt die Flüssigkeit in den Poren des nassen Dochts und verhindert so, dass sie daraus tropft. Wenn wir davon ausgehen, dass Flüssigkeit aufgrund der Wirkung von Kapillarkräften in das obere Gefäß des imaginären Windrads gelangen kann, muss man zugeben, dass dieselben Dochte sie mit denselben Kräften in das untere Gefäß zurückbefördern können.

Dieses Projekt erinnert an ein anderes, das bereits 1575 vom italienischen Mechaniker Strado dem Älteren erfunden und dann in zahlreichen Variationen wiederholt wurde. Die rotierende Archimedes-Schnecke befördert Wasser in den oberen Tank, von wo aus es in einem Strom aus der Wanne fließt und auf die Schaufeln des Wasserrades trifft. Das Wasserrad dreht den Schleifstein und bewegt gleichzeitig ... dieselbe archimedische Schraube, die Wasser in den oberen Tank hebt. Die Schraube dreht das Rad, und das Rad dreht die Schraube!

In der Erfindungsgeschichte des Perpetuum Mobile spielte der Magnet eine wichtige Rolle. Hier ist ein Beispiel für einen solchen Motor, der im 17. Jahrhundert von Bischof John Wilkenson beschrieben wurde.

An der Säule ist ein starker Magnet angebracht. Daran lehnen zwei geneigte Dachrinnen, eine unter der anderen, mit der oberen

hat oben ein kleines Loch und die Unterseite ist gebogen. Wenn Sie eine kleine Eisenkugel auf die obere Rutsche legen, rollt sie aufgrund der Anziehungskraft des Magneten nach oben. Wenn sie jedoch das Loch erreicht, fällt sie in die untere Rutsche, rollt dort hinunter und steigt entlang der letzten Kurve auf und fallen wieder auf die obere Rutsche. Somit läuft der Ball kontinuierlich und erreicht so eine ständige Bewegung.

Hier wird die Absurdität dieser Erfindung sofort sichtbar. Warum rollt der Ball herunter? Es würde nach unten rollen, wenn es nur unter dem Einfluss der Schwerkraft stünde. Aber es gibt einen Magneten, der auf ihn einwirkt, der seinen Abstieg verlangsamt, und deshalb wird der Ball nicht genug Energie haben, um entlang der Kurve aufzusteigen und den Zyklus von vorne zu beginnen.

Die Idee, einen Dynamo an einen Elektromotor anzuschließen, erfreute sich bei den Erfindern eines Perpetuum Mobile großer Beliebtheit. Bei all diesen Projekten läuft es auf Folgendes hinaus: Sie müssen die Riemenscheiben des Dynamos und des Elektromotors mit einem Riemen verbinden und die Drähte vom Dynamo mit dem Elektromotor verbinden. Nach dem ersten Impuls beginnen die Maschinen mit der Energieerzeugung, und zwar auf unbestimmte Zeit. Hier kommt es darauf an, dass sie sich tatsächlich für immer drehen würden, wenn es keine Reibung gäbe. Aber es ist seltsam, dass den Erfindern kein anderes Projekt einfällt – sie verbinden zwei Riemenscheiben mit einem Riemen und geben ihnen einen Schub. Die erste rotierende Riemenscheibe bewegt die zweite, und die zweite wiederum überträgt Energie, um die erste zu bewegen.

Alle oben genannten Motoren waren Motoren der ersten Art, also Motoren, die gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik verstoßen. Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik haben wir

Jede Maschine kann Arbeit an äußeren Körpern nur verrichten, indem sie von außen die Wärmemenge Q (also Energie) aufnimmt oder ihre innere Energie reduziertDU.

Relativ wenige Versuche wurden unternommen, Perpetuum Mobile der zweiten Art zu schaffen. Um eine herkömmliche Wärmekraftmaschine zu betreiben, benötigen Sie eine Heizung und einen Kühlschrank. Die Aufgabe, eine Wärmekraftmaschine zu entwickeln, die mithilfe einer Heizung mechanische Arbeit leisten kann, scheint sehr verlockend.

Die Möglichkeit, eine solche Maschine zu schaffen, die als Perpetuum Mobile zweiter Art bezeichnet wird, widerspricht nicht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik. Alle heute bekannten experimentellen Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Schaffung eines Perpetuum Mobile zweiter Art ein ebenso unlösbares Problem darstellt wie die Herstellung eines Perpetuum Mobile erster Art. Diese experimentelle Tatsache wird in der Thermodynamik als zweites Hauptpostulat akzeptiert – der zweite Hauptsatz der Thermodynamik.

Die Wärmeübertragung erfolgt spontan nur in eine Richtung – von einem heißen zu einem kalten Körper. Damit die Energie der thermischen Bewegung von Wassermolekülen in den Weltmeeren in mechanische Energie umgewandelt werden kann, ist ein Arbeitsmedium erforderlich, dessen Temperatur niedriger ist als die Temperatur des Wassers im Ozean.

Daraus folgt, dass ein thermodynamischer Prozess unmöglich ist, bei dem Wärme von einem Körper auf einen anderen, heißeren Körper übertragen würde, ohne dass weitere Veränderungen in der Natur eintreten würden. Mit anderen Worten, Es ist unmöglich, eine periodisch arbeitende Maschine zu bauen, die nur durch die Kühlung eines Körpers kontinuierlich Wärme in Arbeit umwandelt, ohne gleichzeitig Veränderungen in den umgebenden Körpern hervorzurufen.

Die physikalische Bedeutung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik besteht darin, dass sich die Energie der thermischen Bewegung der Moleküle einer Substanz in einer Hinsicht qualitativ von allen anderen Energiearten unterscheidet – mechanischer, elektrischer, chemischer, nuklearer usw. Dieser Unterschied liegt darin, dass Energie jeglicher Art, mit Ausnahme der Energie der thermischen Bewegung von Molekülen, vollständig in jede Art von Energie umgewandelt werden kann, einschließlich der Energie der thermischen Bewegung. Die Energie der thermischen Bewegung von Molekülen kann nur teilweise in jede andere Energieart umgewandelt werden. Infolgedessen ist jeder physikalische Prozess, bei dem jede Art von Energie in die Energie der thermischen Bewegung von Molekülen umgewandelt wird, ein irreversibler Prozess, d.h. es kann nicht vollständig in die entgegengesetzte Richtung durchgeführt werden.

Perpetuum mobile – ein Perpetuum Mobile – ein romantischer Traum von Asketen, die versuchten, der Menschheit unbegrenzte Macht über die Natur zu geben, eine begehrte Bereicherung für Scharlatane und Abenteurer; Hunderte, Tausende Projekte, die nie realisiert wurden; geniale Mechanismen, die scheinbar kurz vor der Arbeit standen, aber aus irgendeinem Grund bewegungslos blieben; das zerbrochene Schicksal der Fanatiker, die enttäuschten Hoffnungen der Gönner ... Aber warum ist das alles passiert? Aus Unkenntnis elementarer physikalischer Gesetze, aus dem Wunsch, alles aus dem Nichts herauszuholen. Bisher gehen bei Patentämtern Anmeldungen für Geräte ein, bei denen es sich im Wesentlichen um Perpetuum Mobile handelt. Anscheinend verbirgt sich in der Idee eines Perpetuum Mobile eine Art Geheimnis, das die Menschen dazu bringt, immer wieder nach seinem Geheimnis zu suchen. Aber offenbar funktioniert der Mensch so...

Literatur

Ihak-Rubiner F. Perpetuum Mobile. M., 1922.

Kabardin O. F. Physik: Referenzmaterialien. M., 1991.

Kurzes polytechnisches Wörterbuch. M., 1956.

Ord-Home A. Perpetuum mobile. M., 1980.

Perelman Ya. I. Unterhaltsame Physik. M., 1991.

NUR EINE VOLLSTÄNDIGE THERMODYNAMISCHE TRANSFORMATION IST MÖGLICH
IN KONVERTERN DER ZWEITEN ART!
Es gibt kein Perpetuum Mobile, das ist meine feste Überzeugung. Ein Verbot, Energie mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100 % umzuwandeln, gibt es jedoch zumindest auf dem modernen Niveau nicht, das hat noch niemand bewiesen. Dies wird durch die praktisch erzielten Ergebnisse zur Umwandlung mechanischer Energie in mechanische Energie bzw. elektromechanischer Transformationen gestützt. Der heute in ihnen erzielte Wirkungsgrad in der Größenordnung von 97–98 % hätte moderne Wissenschaftler längst alarmieren und an der von Carnot erklärten Minderwertigkeit der thermodynamischen Transformationen zweifeln lassen müssen. Der pathetische Versuch, den daraus resultierenden geringen Wirkungsgrad der sogenannten Wärmekraftmaschinen wissenschaftlich zu belegen, der Carnot-Kaloriker, ist in seinen Grundlagen unwissenschaftlich. Darüber hinaus lässt Carnot in der Beschreibung seines berühmten Zyklus mehrere widersprüchliche Schlussfolgerungen und Schlussfolgerungen zu, die dem gesunden Menschenverstand widersprechen. Vielleicht liegt der Grund für die geringe Effizienz bei thermodynamischen Energieumwandlungen in der Unvollkommenheit der gewählten Methode? Es gab zum Beispiel eine Zeit, in der Glühlampen als die Grenze der Perfektion galten, aber jetzt, da wir ein wenig über die Physik der Umwandlung chemischer, elektrischer und elektromagnetischer Energie in elektromagnetische Strahlung des Sichtbaren (und nicht nur) verstanden haben Spektrum, Laser, LEDs und elektrische Glühlampen selbst sind in ihrem Bereich bereits völliger Mist. Vielleicht sollten wir zumindest an der Allmacht der Thermodynamik zweifeln? Denn bisher nutzte die Menschheit praktisch nur eine einzige Methode, die Druckdifferenzmethode. Es wird in allen Motoren verwendet, von der Lokomotive bis zur Rakete, und als Beweis für das Gesagte kann ich Zweifeln vorschlagen, dass den Arbeitskammern aller bekannten Motoren normale Druckluft mit den Druckparametern des Arbeitsmotors zugeführt wird Flüssigkeit, und sie werden funktionieren. Aber lassen wir uns nicht überstürzen, betrachten wir alles der Reihe nach. Heute haben wir drei Hauptinterpretationen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik:
1. Ein Prozess, bei dem Wärme spontan von kälteren Körpern auf heißere Körper übertragen würde, ist nicht möglich. R. Clausius(1850)
2. Es ist unmöglich, eine periodisch arbeitende Maschine zu bauen, deren gesamte Tätigkeit auf die Verrichtung mechanischer Arbeit und die entsprechende Kühlung des Wärmespeichers beschränkt wäre. W. Thompson (Kelvin) (1851).
3. Die Entropie als Funktion der Unordnung kann in geschlossenen Systemen nur zunehmen.

1. Betrachten Sie die erste Formulierung. Beginnen wir mit dem Begriff „Wärme“, wie er unserer Meinung nach als Substantiv verwendet wird, mit klar begleitenden Materialeigenschaften, alles so, wie Carnot es verstanden und hinterlassen hat. Mit solch einem Erbe bewegen wir uns in das dritte Jahrtausend???
Der atomar-molekulare Aufbau der Materie ist allgemein anerkannt. Die molekularkinetische Theorie wurde entwickelt und genießt hohes Ansehen. MCT erklärt thermische Phänomene als Manifestation der kinetischen Energie der chaotischen Bewegung von Molekülen. KEINE Kalorien, Hitze, Wärme. Außerhalb von Molekülen gibt es keine Wärmeenergie. Als Maß für die Bewegung von Molekülen gibt es die kinetische Energie von Molekülen. Die Moleküle selbst und ihre Bewegung sind materiell. Es ist die von Carnot verkündete Materialität der Wärme, der Wärme, die es erfordert, die Richtung ihrer Bewegung zu bestimmen. Bei der MCT breitet sich die vorherrschende Energie von Molekülen aus Hochtemperaturbereichen auf Niedertemperaturbereiche des Weltraums aus. Es gibt keinen Wärmeaustausch, genau wie Wärme. Der Zweck meiner Aussagen ist nicht klar? Luft aus einem beschädigten Innenschlauch breitet sich spontan in den umgebenden Raum aus, der Innenschlauch kann jedoch nicht spontan mit Umgebungsluft aufgeblasen werden. Und kein „pneumatischer Austausch“. Das lässt sich nicht leugnen, es ist eine Selbstverständlichkeit. Beachten Sie, dass es keinen „zweiten Hauptsatz der Pneumatik“ gibt, und das alles nur, weil unsere Köpfe nicht mit „materieller Pneumatik“ getrübt waren, sondern die Physik der Entstehung von Gasdruck ohne idealistische Verzerrung vermittelt wurde.
Die vorherrschende Energie der Moleküle einer Raumregion wird im Bereich ihres relativen Mangels verteilt und zerstreut. Auf keinen Fall Wärmeübertragung! Bereiche mit einem Mangel haben nichts zu geben; sie akzeptieren überschüssige molekulare Energie, die sich aus Bereichen mit vorherrschender Energie ausbreitet. Wenn wir verstehen, dass es keine Wärme und keinen Wärmeaustausch gibt, wird die Sinnlosigkeit dieser Formulierung des zweiten Prinzips offensichtlich. Vor allem aber werden wir erst von diesem Moment an vom kalorischen Erbe der Thermodynamik, der Materialität der Wärme, befreit.
Dazu ist keine Kenntnis „hoher Angelegenheiten“ erforderlich; Sie müssen lediglich alles konsequent verstehen, indem Sie alle Argumente ein für alle Mal vergleichen und niemals auf das zurückkommen, was zuvor abgelehnt wurde. Wie zum Beispiel mit dem geozentrischen Modell des Universums. Für uns stellte sich heraus, dass es ungefähr so war: „Die Erde auf drei Säulen ist Dummheit: Das ist das Universum mit seinen Galaxien, es steht genau auf drei Säulen.“
Eine Zusammenfassung dieser Überlegungen: Die angegebene Formulierung des zweiten Prinzips wurde von Thermologen gegeben, um aus der Sackgasse herauszukommen, in die die Materialität von Wärme und Hitze sie geführt hatte. Für MKT ist dies das „fünfte Rad“ und Sie benötigen nicht mehr als das oben beschriebene Gesetz der Pneumatik.

2. Die zweite Formulierung gilt als Analogie zur ersten. Lassen Sie mich widersprechen. Die Tatsache, dass eine Verletzung der „postulierten Richtung der Wärmebewegung“ die Schaffung eines v.d. ermöglichen würde. die zweite Art ist logisch. Aber auf welcher Grundlage behaupten wir, dass, wenn dieses Postulat nicht verletzt wird, v.d. Die zweite Art kann nicht geschaffen werden; für mich persönlich ist sie ein großes Rätsel. Nehmen wir an, dass wir in den Postulaten und im Carnot-Zyklus die Unmöglichkeit einer vollständigen Transformation finden. Lassen Sie uns unseren Zeiger durch die Zeilen der Beschreibung des Carnot-Zyklus führen. Eine kleine Erklärung des Autors, obwohl ich grundsätzlich keine kalorischen, wärmestofflichen Positionen akzeptiere und aus ihnen die gesamte Beschreibung besteht, übernehme ich dennoch die ursprüngliche Darstellung ohne Änderungen.
„Carnot-Zyklus, ein reversibler Kreisprozess, bei dem die Umwandlung von Wärme in Arbeit (oder Arbeit in Wärme) erfolgt.“
Wärme ist nicht materiell, daher würde ich vorschlagen, über Folgendes zu sprechen. Bei der thermodynamischen Energieumwandlung handelt es sich um den Prozess der Umwandlung der kinetischen Energie von Molekülen des Arbeitsmediums (p.t.) in die kinetische Energie beweglicher Teile der Maschine oder umgekehrt.
„Der RT steht nacheinander in thermischem Kontakt mit zwei Wärmespeichern (mit konstanten Temperaturen) – einem Heizgerät (mit Temperatur T1) und einem Kühlschrank (mit Temperatur T 2).< T1). Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определённого кол-ва теплоты от нагревателя к холодильнику."
Es wird nirgendwo etwas übertragen, es sind weder thermische Kontakte noch Temperaturunterschiede erforderlich. Um eine thermodynamische Transformation durchzuführen, bezeichnen wir sofort die erste Art, d.h. Sein einziger Typ wird in allen derzeit bekannten sogenannten Wärmekraftmaschinen verwendet. Eine notwendige Voraussetzung ist das Vorhandensein einer Druckdifferenz der RT. zwischen dem Arbeitsbereich und dem RT-Entladungsbereich. Ausreichende Bedingungen sind: a) Der Druckabfall muss der resultierenden Resultierenden entsprechen, deren Wert größer oder gleich dem Wert der entgegenwirkenden Widerstandskräfte einschließlich der entfernten Kraft sein muss; b) Der die Energie aufnehmende Körper (Kolben, Turbinenrotor oder die Masse der Rakete selbst) muss in Bewegung sein. Das ist alles!
Sie können Einwände erheben, wie? Der Motor ist thermisch. Erstens folgt aus dem oben Gesagten, dass es in erster Linie pneumatisch ist. RT-Heizung wird nur zur Erzeugung des vorherrschenden RT-Drucks verwendet. und ist die effektivste Methode, es zu erstellen. Anstelle von R.T. servieren. Druckluft und jede bekannte „Wärmekraftmaschine“ funktionieren. Durch die Dekompression wird jede „Wärmekraftmaschine“ gestoppt. Hat jemand versucht, diese Tatsache zu analysieren? Wenn in einem Zylinder mit einem Kolben, r.t. Wird ein Druck von 1 atm herrschen, dann wird sich der Kolben im Ausstoßmedium mit einem Druck von 1 atm nicht bewegen, selbst wenn die Raumtemperatur gleich ist Es werden mehr als 15.000 darin sein. Und umgekehrt, wenn die Temperatur im Zylinder gleich der Atmosphärentemperatur, aber dem RT-Druck ist wird die formulierten notwendigen und ausreichenden Bedingungen erfüllen, dann wird der Kolben ausfahren und der Prozess usw. Transformationen finden statt. Diese Schlussfolgerung ergibt sich im Allgemeinen aus der Elementarformel der Kräfte, die vom R.T. auf den Kolben wirken. und aus der Atmosphäre: F = Fr.т.- Фатм. = Pr.t.*Kolben - Patm.*S Kolben = Kolben (Pr.t. -Patm.).
Wo sehen Sie einen direkten Zusammenhang zwischen Kräften und Temperatur?
Kommen wir nun zur Betrachtung des Zyklus selbst:
„Der RT (z. B. Dampf in einem Zylinder unter dem Kolben) mit der Temperatur T1 wird mit der Heizung in Kontakt gebracht und erhält von dieser isotherm die Wärmemenge δQ1 (in diesem Fall dehnt sich der Dampf aus und verrichtet Arbeit), dies entspricht zu einem Segment der AB-Isotherme.
Haben Sie die Temperatur dieser Heizung vergessen? Zurück nach oben – T1, das ist alles. Und wie übertragen Sie die Wärme vom Heizgerät mit der Temperatur T1 auf das Arbeitsmedium mit T1? Ich kann nicht umhin, einen „lyrischen Exkurs“ zu machen, da mir oft vorgeworfen wird, respektlos gegenüber Carnot zu sein, und möchte diese Frage daher klären. Ist das ein Vorschlag eines Mannes vom Planeten „Niberu“? Für Erdlinge, die einen solchen Vorgang akzeptieren, schlage ich vor, mit einem Wasserkocher mit 1000 °C heißem Wasser eine Sauna mit einer Temperatur von 1000 °C zu betreten. Sobald es brodelt, rufen Sie mich an, ich fliege mit 1*106 Dollar zu einer feierlichen Übergabe an Sie vorbei. Ich würde gerne live sehen, wie ein Erdenbürger sein Haus mit T=200 heizt, Heizkörper mit T=200, rufen Sie an, machen Sie mir Freude. Vergessen Sie übrigens nicht, dass der Prozess dieser quasistatischen isothermen Transformation von wissenschaftlichen Koryphäen in Motoren genutzt wurde! Haben Sie vergessen, wie viele Umdrehungen Motoren pro Sekunde machen? Ich möchte Sie daran erinnern, Ihr Selbstvertrauen bei der Auswahl quasistatischer Prozesse zur Beschreibung ihrer Funktionsweise zu stärken. Aber das ist noch nicht alles, es ist nur gesunder Menschenverstand. Tatsächlich ist es sogar noch schlimmer, Carnot ...

Bewegung. Wärme Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Perpetuum Mobile

Berthold, der Held von Puschkins „Szenen aus ritterlichen Zeiten“, träumt von der Verwirklichung eines Perpetuum Mobile. „Was ist Perpetuum Mobile?“ - fragt seinen Gesprächspartner. „Es ist ein Perpetuum mobile“, antwortet Berthold. – Wenn ich das Perpetuum mobile finde, dann sehe ich keine Grenzen der menschlichen Kreativität. Gold herzustellen ist eine verlockende Aufgabe, die Entdeckung kann interessant und profitabel sein, aber die Lösung zu finden ist perpetuum mobile ...“

Ein Perpetuum Mobile oder Perpetuum Mobile ist eine Maschine, die nicht nur gegen das Gesetz der Reduktion mechanischer Energie arbeitet, sondern auch gegen das Gesetz der Erhaltung mechanischer Energie verstößt, das, wie wir jetzt wissen, nur unter idealen Bedingungen erfüllt ist. unerreichbare Zustände - ohne Reibung. Ein Perpetuum Mobile muss, sobald es gebaut ist, „von selbst“ zu arbeiten beginnen – zum Beispiel ein Rad drehen oder Lasten von unten nach oben heben. Diese Arbeit muss für immer und ununterbrochen erfolgen, und der Motor darf keinen Kraftstoff, keine menschlichen Hände oder die Energie fallenden Wassers benötigen – mit einem Wort, nichts, was von außen entnommen wird.

Das erste bisher bekannte verlässliche Dokument über die „Umsetzung“ der Idee eines Perpetuum mobile stammt aus dem 13. Jahrhundert. Es ist merkwürdig, dass sechs Jahrhunderte später, im Jahr 1910, buchstäblich dasselbe „Projekt“ einer der Moskauer wissenschaftlichen Institutionen zur „Prüfung“ vorgelegt wurde.

Der Aufbau dieses Perpetuum Mobile ist in Abb. dargestellt. 36. Wenn sich das Rad dreht, werden die Gewichte umgeworfen und unterstützen laut Erfinder die Bewegung, da die zurückgeworfenen Gewichte viel stärker drücken und in einem größeren Abstand von der Achse wirken. Nach dem Bau dieser keineswegs komplizierten „Maschine“ ist der Erfinder überzeugt, dass das Rad nach einer oder zwei Umdrehungen durch Trägheit stehen bleibt. Aber das entmutigt ihn nicht. Es wurde ein Fehler gemacht: Die Hebel müssen länger gemacht werden, die Form der Vorsprünge muss geändert werden. Und die fruchtlose Arbeit, der viele einheimische Erfinder ihr Leben gewidmet haben, geht weiter, aber natürlich mit dem gleichen Erfolg.

Im Allgemeinen gab es für die vorgeschlagenen Perpetuum-Motion-Maschinen nur wenige Optionen: verschiedene selbstfahrende Räder, die sich im Prinzip nicht von den beschriebenen unterschieden, hydraulische Motoren – zum Beispiel in Abb. 37-Motor im Jahr 1634 erfunden; Motoren mit Siphonen oder Kapillarrohren (Abb. 38), Gewichtsverlust in Wasser (Abb. 39), Anziehung von Eisenkörpern durch Magnete. Es ist bei weitem nicht immer möglich, zu erraten, wie das Perpetuum Mobile nach der Vorstellung des Erfinders ablaufen sollte.

Noch vor der Einführung des Energieerhaltungssatzes finden wir eine Aussage über die Unmöglichkeit des Perpetuum Mobile in einer offiziellen Erklärung der Französischen Akademie aus dem Jahr 1775, als diese beschloss, keine weiteren Perpetuum-Motion-Projekte zur Prüfung und Erprobung anzunehmen.

Viele Mechaniker des 17.–18. Jahrhunderts stützten ihre Beweise bereits auf das Axiom der Unmöglichkeit des Perpetuum Mobile, obwohl der Energiebegriff und der Energieerhaltungssatz erst viel später Eingang in die Wissenschaft fanden.

Es ist jetzt klar, dass Erfinder, die versuchen, ein Perpetuum mobile zu entwickeln, nicht nur dem Experiment widersprechen, sondern auch einen Fehler im Hinblick auf die elementare Logik begehen. Schließlich ist die Unmöglichkeit des Perpetuum Mobile eine direkte Folge der Gesetze der Mechanik, von denen sie bei der Begründung ihrer „Erfindung“ ausgehen.

Trotz der völligen Sinnlosigkeit dürfte die Suche nach einem Perpetuum mobile dennoch eine nützliche Rolle gespielt haben, da sie letztlich zur Entdeckung des Energieerhaltungssatzes führte.

Der goldene Traum der Menschheit aller Jahrhunderte bestand darin, ein Gerät zu schaffen, das Arbeit schafft, ohne etwas zu verbrauchen oder eigene Ressourcen zu verbrauchen – ein Perpetuum Mobile (lateinisch Perpetuum Mobile).

Die ersten Beschreibungen eines solchen Geräts finden sich in alten arabischen und indischen Manuskripten.

Es stellt sich die Frage: Perpetuum Mobile – was ist das?

Bhaskara-Motor

Der indische Astronom und Mathematiker Bhaskara, der im 12. Jahrhundert lebte und eine Reihe erhaltener Werke zur Astronomie und Mathematik verfasste, schlug eine der ersten Versionen des Perpetuum Mobile vor. Die Beschreibung eines Perpetuum mobile kam uns in einem seiner Gedichte. Das ewige Perpetuum Mobile war ein Rad, an dessen diagonalen Speichen Gefäße mit Quecksilber befestigt waren. Wenn sich das Rad dreht, strömt Quecksilber in den Gefäßen, der Schwerpunkt verändert sich und das Rad muss sich ständig von selbst drehen.

Perpetuum mobile – was ist das? Ein anzustrebendes Ziel oder etwas Unmögliches?

Erfinder des Perpetuum mobile

Die Zahl der Erfinder des Perpetuum mobile geht in die Tausende. Auch großartige Menschen haben versucht, es zu erschaffen. Unter den Skizzen von Leonardo da Vinci wurde eine Skizze eines Perpetuum Mobile entdeckt. Auch Nikola Tesla und Michael Faraday versuchten, ein solches Gerät zu entwickeln.

Im 18. Jahrhundert schuf der Alchemist und Ingenieur Johan Bessler, auch bekannt als Orphireus, ein „funktionierendes“ Modell eines Perpetuum Mobile. Das Gerät war ein mit Stoff überzogenes Holzrad mit einer Achse in der Mitte, das sich 14 Tage lang in einem verschlossenen, leeren Raum drehte. Das „selbstfahrende Rad“ sorgte in der Gesellschaft für Aufsehen. Sogar Peter der Große interessierte sich für ihn, als die Nachricht Russland erreichte. Orfireus weigerte sich kategorisch, das Geheimnis seiner Erfindung preiszugeben. Besslers Dienstmädchen sagte, nachdem sie sich mit ihrem Herrn gestritten hatte, dass sie und der Bruder des Alchemisten das Rad bewegten und eine Schnur aus dem Nebenzimmer zogen.

Abhängig von der Entwicklung der Wissenschaft versuchten Erfinder, Motoren mithilfe von Magneten, elektrischen Batterien und Wasserstrahlen zu entwickeln.

Abt Giuseppe Zamboni schuf einen „Perpetual Electric Motor“ auf Basis einer Trockenbatterie ohne den Einsatz von Säure. Das batteriebetriebene Pendel von Zamboni funktionierte noch mehrere Jahrzehnte nach dem Tod des Erfinders.

Im Jahr 1775 kündigte die Französische Akademie der Wissenschaften an, dass sie sich nicht mehr mit den Problemen des Perpetuum Mobile und der Quadratur des Kreises befassen werde.

Optionen für Perpetuum Mobile

Die Liste der Bauarten für Perpetuum Mobile lässt sich noch lange fortführen. Mit der Entwicklung der Funktechnik und Elektronik versuchten Erfinder, hierfür Elemente von Elektro- und Funkschaltungen zu nutzen.

Zu den interessanten Optionen:

Die Wasserschraube von Robert Flood. Ein Wasserrad, das unter dem Einfluss von zirkulierendem Wasser weiterhin Getreide mahlt.
Cox‘ ewige Uhr, die seiner Meinung nach auf der Grundlage mechanischer und philosophischer Prinzipien geschaffen wurde.
Die Karpen-Batterie, die in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts entstand und immer noch Spannung erzeugt.
Newmans elektrische Maschine, von der er behauptet, dass sie mehr Energie produziert, als verbraucht wurde.
Otis Carrs UFO-Motor, der Gravitationsenergie nutzt, die der Wissenschaft unbekannt ist.

Perpetuum mobile der ersten Art

Mit der Entwicklung der theoretischen Thermodynamik wurden ihre drei Hauptprinzipien formuliert. Nach den Prinzipien der Thermodynamik wird die Gattung des Perpetuum Mobile bestimmt. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt den Energieerhaltungssatz.

Und Perpetuum Mobile, die in der Lage sind, zu arbeiten und Energie zu erzeugen, ohne etwas zu verbrauchen, werden als Motoren erster Art bezeichnet. Der Energieerhaltungssatz ist grundlegend. Die Natur verbietet die Existenz von Perpetuum Mobile der ersten Art.

Perpetuum mobile der zweiten Art

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist ein Prinzip, das die Richtung der Wärmeübertragung zwischen Körpern beschreibt. Es wird durch die Postulate von Clausius und Thomson beschrieben, die die Übertragung von Wärme von einem weniger erhitzten Körper auf einen stärker erhitzten Körper verbieten.

Perpetuum mobile der zweiten Art sind Motoren, die für ihren Betrieb die innere Wärme (Energie) eines geschlossenen Systems nutzen. Perpetuum Mobile der zweiten Art sind recht geniale Geräte. Es ist nicht sofort möglich, in ihnen einen Verstoß gegen physikalische Gesetze zu erkennen. Manchmal haben sie sehr wissenschaftliche Namen. Zum Beispiel eine parametrische elektrische Maschine, ein Wärme-Strom-Wandler, ein Generatormotor, ein System, das Strom aus der Energie eines elektrostatischen Feldes erzeugt usw. Das Wesentliche ändert sich nicht.

Um den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu veranschaulichen und zu erklären, was er ist – ein Perpetuum Mobile – hat sich James Maxwell ein bestimmtes fantastisches Wesen ausgedacht, das sich in einem geschlossenen Volumen befindet und wie Tischtennisbälle Moleküle mit hoher Temperatur zur Seite wirft das Gefäß und mit einer niedrigen Temperatur - zu einem anderen. Dadurch wird ein Teil des Gefäßes erwärmt und der andere abgekühlt, ohne dass zusätzliche Energie verbraucht wird. Wenn wir die Energie vernachlässigen, die Maxwells Dämon erhalten sollte, haben wir eine nahezu ewig mobile Maschine. Es bleibt nur noch, einen Dämon zu finden, der bereit wäre, zu arbeiten, ohne etwas zu konsumieren. Das Bild von Maxwells Dämon findet sich auch in der Literatur. Im Roman der Strugatsky-Brüder „Der Montag beginnt am Samstag“ öffnen und schließen Maxwells Dämonen Türen NIICHAVO. Ken Kesey nutzte dieses Bild, um das Verhältnis von Gut und Böse in der menschlichen Gesellschaft zu veranschaulichen. Maxwells Dämon der „ersten Art“ findet sich auch in Stanislaw Lem.

Bis heute werden Geräte erfunden, die ewig halten. Und manche schaffen es sogar, ein Patent zu bekommen. Zwar vermeiden Patentämter den Namen „Perpetuum mobile“, aber das ändert nichts am Wesen. So patentierte der Amerikaner Boris Wolfson im Jahr 2005 ein bestimmtes auf Antigravitation basierendes Gerät, das, ohne etwas zu verbrauchen, an Bord von Raumschiffen Schwerkraft erzeugen würde, und im Jahr 1995 erhielt unser Landsmann Alexander Frolov ein amerikanisches Patent für „Geräte zur Schaffung nützlicher Arbeit ohne.“ die Nutzung externer Quellen.“

Der Name „Perpetuum Mobile“ bezieht sich nicht nur auf die Physik und bestimmte Strukturen. Man findet es auch in der Musik. So nennt man schnelle Musikstücke, die scheinbar nie enden. Chopin hat auch ein gleichnamiges Theaterstück.

Bei der Untersuchung bestimmter Quantenprozesse scheint es manchmal, dass das Energieerhaltungsgesetz verletzt wird. Dann geben Physiker eine Erklärung dafür, doch für eine Weile scheint es, dass ein Wunder möglich ist. Perpetuum mobile – was ist das, egal wie wundervoll es ist!

Und solch ein Wunder existiert. Dies ist der ewige Wunsch des Menschen, neue Horizonte zu erreichen, den Weltraum zu erkunden, den Everest zu besteigen und in den Marianengraben hinabzusteigen.