Реферат на тему невозможность создания вечного двигателя

Обновлено: 05.07.2024

Вообще, что такое двигатель. Двигатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу. Сейчас жизнь человека наполнена различной техникой, которая облегчает жизнь. С помощью миксера взбиваем крем, передвигаемся на различных видах транспорта, запускаем в космос летательные аппараты. Основным свойством этого является способность двигателя совершать работу. Например, водяное колесо, или ветреная мельница- это простейшие виды двигателя. То есть, чтобы привести в работу мельницу, ветер дует на лопасти мельницы, приводя в движение жернова. Но как только ветер прекращается, лопасти останавливаются. А значит и работа двигателя останавливается. В данном случае энергия ветра привела в действие работу двигателя. Но существует ли такой двигатель, который не требует никакой энергии, а значит и будет работать вечно без остановки.

Мы часто наблюдаем вечные, безостановочные движения в природе: движение Луны, планет, течение рек. Если такое движение есть в природе, неужели же человек со своим опытом и знаниями не сможет создать вечный двигатель?

С древности люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Позже этому устройству дали определение Perpetuum Mobile или Вечный двигатель . Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, используя как уже открытые модели, так и пытаясь создать что-то новое. В конце концов, разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.

Первое упоминание о вечном двигателе датируется 12 веком, они принадлежат индийскому математику Бхаскаре.

Он в стихотворной форме описывается колесо, с прикрепленными к нему трубками, наполовину заполненными ртутью. Когда вращалось колесо, ртуть перетекала из одного конца ёмкости в другой, заставляя колесо совершить очередной оборот и должно само по себе вращаться бесконечно. Но двигатель в итоге останавливался,так как здесь срабатывает закон физики, который был позже открыт. Образец такого двигателя как, раз-таки, и был представлен в музее. Можете увидеть его работу наглядно.

Известен один интересный факт с Петром Первым, который чуть не купил за огромные деньги якобы вечный двигатель. Петр I был выдающимся организатором промышленного производства и кораблестроения. И, естественно, его тоже волновала проблема вечного двигателя. Онпотратил много усилий, чтобы купить вечный двигатель доктора Орфиреуса. В начале 1725 г. царь хотел лично осмотреть вечный двигатель в Германии, но вскоре Петр умер. Двигатель Орфиреусаимел вид полого колеса диаметром около четырех метров и шириной тридцать пять сантиметров. Оно было изготовлено из деревянных реек и обтянуто вощеным полотном, скрывающим внутренний механизм. Колесо вращалось на толстой оси. Но даже за большие деньги ученый никому не разрешал заглянуть внутрь этого колеса, что и остается загадкой до сих пор.

Ученая комиссия решила подвергнуть двигатель Орфиреуса особым испытаниям. Колесо запустили, после чего закрыли двери комнаты, опечатали их печатью и выставили охрану. Лишь спустя две недели двери были открыты, и все убедились, что колесо вращается с той же скоростью, что и в начале! Комнату снова закрыли. Теперь уже - на сорок дней. Результат оказался тем же. В третий раз машину держали надежно запертой в течение двух месяцев. Но и после столь длительного срока она работала как ни в чем не бывало.

В природе есть нечто, что может служить неисчерпаемым источником энергии. Это - магнит. Я попробовала сделать простейший двигатель на основе магнита. Вы можете видеть его работу. Но опять же, этот двигатель не может вырабатывать энергию для использования ее в дальнейшем. Это просто вращающиеся предметы и не более.

Вечные двигатели делятся на два рода: двигатель первого рода и двигатель второго рода.

Вечные двигатели первого рода (самые древние), способные бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Их существование противоречит первому закону термодинамики. Согласно закону сохранения энергии , все попытки создать такой двигатель обречены на провал.

Я провела опрос учащихся своего класса с тем, чтобы узнать

Знают ли они что такое двигатель? На данный вопрос получен 100% ответ
Знают ли одноклассники, что такое вечный двигатель? На этот вопрос ответили положительно 21 человек и только 2 не знают.
Можно ли создать вечный двигатель? 7 человек считают, что можно и 16 человек отрицают возможность создания вечного двигателя.

Это подтверждает, что человечество все-таки задумывается о создании вечного двигателя. При этом зная, что это не возможно.

Вот несколько примеров самых известных вечных двигателей, и они не работают.

Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.
Почему двигатель не работает: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны

Еще одним изобретателем вечного двигателя является нидерландский математик Симон Стевин. По его теории цепочка из 14 шаров, перекинутая через треугольную призму, должна прийти в движение, потому что с левой стороны шаров в два раза больше, чем с правой, а нижние шары уравновешивают друг друга. Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя. Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.

Другой прототип вечного двигателя основывается на использовании закона Архимеда. В теории считалось, что цепь, состоящая из полых резервуаров, за счет выталкивающей силы станет вращаться. Не было учтено лишь одно – давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.

Попытки создания вечного двигателя нередко приводят к плодотворным открытиям

Прекрасным примером может служить тот способ, с помощью которого Стевин, замечательный, открыл закон равновесия сил на наклонной плоскости.

Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие - упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции.

В природе есть нечто, что может служить неисчерпаемым источником энергии. Это – магнит.

Я попробовала сделать простейший двигатель на основе магнита. Вы можете видеть его работу. Но опять же, этот двигатель не может вырабатывать энергию для использования ее в дальнейшем. Это просто вращающиеся предметы и не более.

Я с папой попробовала создать поливочную машину для моего комнатного цветка. Это похоже на вечный двигатель. Но воду в резервуар когда-то придётся долить. Значит, считать это вечным двигателем не возможно.

Вечный двигатель создать невозможно

Представление о невозможности вечного двигателя является одним из самых важных положений физики. У многих создается внутренняя убежденность, что тот, кто пытается построить вечный двигатель, — или неграмотный, или сумасшедший. При таком подходе мы незаслуженно принижаем роль в развитии науки и техники многих поколений средневековых ученых. Занимаясь изобретением вечного двигателя, человечество открывает новое, идущее на создание высоких технологий. Возможно, что те мои одноклассники, которые ответили, что создание вечного двигателя, возможно, создадут уникальные мировые открытия.

ГОСТ

Вечный двигатель в физике считается воображаемым и неограниченно долго действующим устройством, позволяющим получать в большем количестве (в сравнении с количеством сообщенной ему извне энергии) полезную работу (речь идет о вечном двигателе первого рода).

Рисунок 1. Схема вечного двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Также при нем возможно получение тепла от одного резервуара и достижение полного превращения его в работу (вечный двигатель второго рода).

Понятие и разновидности вечного двигателя

В физике выделяют два типа вечного двигателя:

Вечный двигатель первого рода (действующее неограниченно долго устройство, которое может обладать способностью бесконечного совершения работы. При этом исключаются затраты топлива или других энергоресурсов. Согласно закону сохранения энергии, каждая попытка создания такого вида обречена на неуспех. Невозможность реализации такой попытки выступает постулатом о первом начале термодинамике.
Вечный двигатель второго рода теоретически представляет собой неограниченно долго действующую машину, которая, будучи на ходу, оказывалась бы способной превращать в работу абсолютно все тепло, которое извлекалось бы из окружающих тел. Невозможность появления вечного двигателя второго рода выступает постулатом в формате одной из формулировок второго начала термодинамики.

Эти два начала термодинамики вводились в формате постулатов после неоднократных подтверждений в экспериментальных смыслах невозможности появления вечных двигателей. Из них, в свою очередь, были выведены многие физические теории, протестированные большим числом наблюдений и экспериментов, что не оставляет ученым каких-либо сомнений в верности таких постулатов.

Готовые работы на аналогичную тему

В частности, второе начало термодинамики может формулироваться в форме одного из следующих (эквивалентных) постулатов:

постулат Кельвина (исключается вероятность создания периодически действующей машины, способной к совершению механической работы только лишь посредством охлаждения теплового резервуара);
постулат Клаузиуса (заключенный в невозможности самопроизвольного перехода теплоты от более холодных тел к более горячим).

История возникновения идеи создания вечного двигателя

Рисунок 2. Изображение вечного двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Попытки исследовать место, причины и время возможного возникновения идеи вечного двигателя представляют весьма сложную задачу. Также довольно затруднительным становится попытка назвать первого автора данной идеи.

К наиболее ранним сведениям о вечном двигателе ученые относят упоминание, которое можно встретить у индийского астронома Бхаскары, также отдельные заметки встречаются в арабских рукописях XVI в., которые сохраняются в Оксфорде, Лейдене, Готе.

На сегодня в качестве прародины первых вечных двигателей по праву выступает Индия. Так, Бхаскара в своих произведениях описывает колесо с прикрепленными по ободу наискосок длинными и узкими сосудами, заполненными наполовину ртутью. Принцип действия такого механического двигателя базировался на разнице моментов сил тяжести, формируемых жидкостью, способной перемещаться в сосудах, помещенных на окружность колеса.

Первые проекты вечного двигателя на территории Европы соотносятся с эпохой активного развития механики (примерно к XIII в.) К XVI—XVII векам идея вероятного появления вечного двигателя обрела статус особенно широкого распространения.

В этот временной период наблюдался быстрый рост количества проектов вечных двигателей, подаваемых для рассмотрения в патентные ведомства европейских стран (так в числе рисунков Л. Да Винчи была обнаружена гравюра с нанесением чертежа вечного двигателя).

Причины невозможности создания вечного двигателя с точки зрения термодинамики

Рисунок 3. Невозможность вечного двигателя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Первый закон термодинамики считается законом энергетического сохранения, согласно ему, энергия не может быть ни созданной, ни уничтоженной, она является просто переходящей из одного формата в другой.

С целью содержания механизма в постоянном движении, приложенная энергия обязана сохраняться в подобном механизме, исключая какие-либо потери. Именно эта причина исключает вероятность создания вечного двигателя.

С целью возможности построения вечного двигателя (при теоретическом допущении) важно соблюдение нескольких условий.

В условиях соприкосновения частей, появляется тепло, которое и будет являться энергией, потерянной машиной. При этом ученые исключают существование идеально гладких объектов.

Машина должна функционировать в безвоздушном вакууме, что диктуется первым условием. Ее эксплуатация в любом месте спровоцирует потерю энергии по причине трения между движущимися частями и воздухом. Несмотря на незначительность энергопотерь из-за трения воздуха, в случае с вечным двигателем, это представит серьезную проблему.

Так, даже при существовании минимальных энергопотерь, машина станет замедляться и в конечном итоге, остановится совсем даже по прошествии большого количества времени. Машина также не должна издавать каких-либо звуков, поскольку звук также представляет форму энергии, а появление звука будет означать, что она также фактически потеряла энергию.

Двигатели второго рода, задействующие теплоту окружающих тел, не станут противоречием закону сохранения энергии. Но подобные нехитрые конструкции оказываются бессильными перед вторым началом термодинамики: в рамках замкнутой системы самопроизвольный переход теплоты оказывается невозможным (от более холодных тел к горячим). Для этого требуется некий посредник. А для его работы понадобится энергия из внешнего источника.

Но самое интересное, что создание вечного двигателя может превратиться в бессмысленную идею. Ученые рассчитывают на возможность получения бесплатного источника энергии таким образом, однако, в действительности, будет получено столько энергии, сколько изначально было направлено в такой двигатель.

Неиссякаемый источник энергии, что может еще больше привлечь человек, наверно только создание золота из подручных материалов. Как только человек вступил на путь развития, так и стали возникать идеи создания вечного двигателя. Идея вечного двигателя стала популярна еще в XVI-XVII веках, в эпоху перехода к машинному производству. Число известных проектов вечного двигателя перевалило за тысячу.

Содержание

Введение______________________________________________________________2
Глава 1 Вечный двигатель
Вечный двигатель_________________________________________________3
Мистификации и вечный двигатель__________________________________4
Глава 2 Комбинации вечного двигателя
2.1. Примеры комбинаций вечного двигателя_____________________________6
2. Примеры двигателей первого рода______________________________________6
2.2.1. Архимедов винт___________________________________________________7
2.2.2. Магнит___________________________________________________________7
2.2.3. Использование колеса с неуравновешивающимися грузами_______________8
2.3. Двигатели второго рода_______________________________________________8
Заключение____________________________________________________________10
Список используемой литературы_________________________________________11

Вложенные файлы: 1 файл

реферат физика.docx

Введение______________________ ______________________________ __________2

Глава 1 Вечный двигатель

Вечный двигатель_____________________ ____________________________3
Мистификации и вечный двигатель_____________________ _____________4

Глава 2 Комбинации вечного двигателя

2.1. Примеры комбинаций вечного двигателя_____________ ________________6

2. Примеры двигателей первого рода__________________________ ____________6

2.2.1. Архимедов винт________________ ______________________________ _____7

2.2.2. Магнит________________________ ______________________________ _____7

2.2.3. Использование колеса с неуравновешивающимися грузами_______________8

2.3. Двигатели второго рода________ ______________________________ _________8

Заключение____________________ ______________________________ __________10

Список используемой литературы____________________ _____________________11

Неиссякаемый источник энергии, что может еще больше привлечь человек, наверно только создание золота из подручных материалов.

Как только человек вступил на путь развития, так и стали возникать идеи создания вечного двигателя.

Идея вечного двигателя стала популярна еще 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.

К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.

И несмотря на то, что многие попытки создать вечный двигатель не увенчались успехом и научно доказано, что человек не сможет изобрести такой двигатель, поскольку его создание противоречит первому и второму закону термодинамики люди все равно пытаются создать вечный двигатель.

Глава 1 Вечный двигатель

Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) — воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время. Каждая машина, действующая без притока энергии извне, по истечении некоторого промежутка времени полностью израсходует имевшийся в ней запас энергии на преодоление сил сопротивления и должна остановиться, так как продолжение работы означало бы получение энергии из ничего.

Многие изобретатели пытались построить машину — вечный двигатель, способную совершать полезную работу без каких-либо изменений внутри машины. Все эти попытки заканчивались неудачей. Перпетуум-мобиле - это магическая идея воспроизвести это вечное движение в искусственном сооружении и заставить его работать как джина, выпущенного из бутылки. Ничего удивительного, что идея вечного двигателя обладает магической притягательностью и в наши дни. Проекты вечного двигателя кажутся обычному человеку внутренне очевидными, особенно если он сам их придумал.

Виды моделей вечного двигателя, приемы и их комбинации, на основе которых конструируют вечные двигатели.

Вечный двигатель первого рода — воображаемая, непрерывно действующая машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне. Вечный двигатель 1-го рода противоречит закону сохранения и превращения энергии и поэтому неосуществим.

Глава 2 Комбинации вечного двигателя

2.1. Примеры комбинаций вечного двигателя

Идея вечного движения была очень популярна в средние века. Обладание

таким секретом такого двигателя казалось более заманчивым, чем даже

искусство делать золото из недрагоценных металлов. Множество людей

занималось этой неразрешимой проблемой. Среди них были даже люди с неплохим

по тем временам образованием. Известно, что множество трудов Ньютона

содержат конструкции вечного двигателя.

Вечные двигатели обычно конструируют на основе использования следующих

приёмов или их комбинаций :

1) Подъём воды с помощью архимедова винта

2) Подъём воды с помощью капилляров

3) Использование колеса с неуравновешивающимися грузами

4) Природные магниты

6) Пар или сжатый воздух

2.2. Примеры двигателей первого рода

Все нижеприведённые двигатели являются двигателями первого рода, то есть такими двигателями, которые нарушают первое начало термодинамики. Согласно первому закону термодинамики мы имеем A' = Q - DU. Любая машина может совершать работу над внешними телами только за счёт получения извне количества теплоты Q (то есть энергии) или уменьшения своей внутренней энергии DU.

2.2.1. Архимедов винт

Примером вечного двигателя может служить следующая машина.

Масло или вода, налитое в сосуд, поднимается фитилями сначала в верхний сосуд, а оттуда другими фитилями -- ещё выше; верхний сосуд имеет жёлоб для стока масла, которое падает на лопатки винта, приводя его во вращение. Стёкшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда.

Таким образом, струя масла, стекающая по желобку на колесо, ни на секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении.

Но здесь кроется ошибка: почему изобретатель думает, что масло должно стекать вниз с верхней, загнутой части фитиля? Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю; но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него. Если допустить, что в верхний сосуд мнимой вертушки от действия капиллярных сил может просочиться жидкость, то надо будет признать, что те же фитили могут перенести её обратно в нижний с помощью тех же сил.

Этот проект напоминает другой, изобретённый ещё в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, и затем повторявшийся во многочисленных вариациях. Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струёй, ударяющей в лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает. тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо - винт!

В истории изобретений вечного двигателя магнит сыграл не последнюю роль. Вот пример такого двигателя, описанного в XVII веке епископом Джоном Вилкенсоном.

Сильный магнит помещается на колонке. К ней прислонены два наклонных жёлоба, один под другим, причём верхний имеет небольшое отверстие в верхней части, а нижний изогнут. Если на верхний жёлоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, он провалится в нижний жёлоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадёт на верхний жёлоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение.

Здесь сразу видна вся абсурдность этого изобретения. Почему шарик будет скатываться вниз? Он скатывался бы, если бы был только под действием силы тяжести. Но на него действует магнит, который тормозит его спуск, и, следовательно, шарик не будет иметь достаточно энергии для того, чтобы подняться по закруглению и начать цикл сначала.

2.2.3. Использование колеса с неуравновешивающимися грузами

Наиболее часто встречающаяся модель вечного двигателя основана на применении колеса с неуравновешенными грузами.

К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую, и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрётся ось. Так думал неизвестный изобретатель. Но этого не будет происходить, и вот почему: хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, но неизбежно такое положение, когда число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается, следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

2.3. Двигатели второго рода

Сравнительно мало предпринималось попыток создания вечных двигателей второго рода. Для работы обычного теплового двигателя необходимо иметь нагреватель и холодильник.

Возможность создания машины, называемой вечным двигателем второго рода, не противоречит первому закону термодинамики. Однако все известные на сегодня результаты опытов свидетельствуют о том, что создание вечного двигателя второго рода, является столь же неразрешимой задачей, как и изготовление вечного двигателя первого рода. Этот опытный факт принят в термодинамике в качестве второго основного постулата - второго закона термодинамики.

Физический смысл второго закона термодинамики заключается в том, что энергия теплового движения молекул вещества в одном отношении качественно отличается от всех других видов энергии - механической, электрической, химической, ядерной и т.д. Это отличие заключается в том, что энергия любого вида, кроме энергии теплового движения молекул, может полностью превратиться в любой вид энергии, в том числе в энергию теплового движения. Энергия же теплового движения молекул может испытать превращение в любой другой вид энергии лишь частично.

В результате этого любой физический процесс, в котором происходит превращение какого-либо вида энергии в энергию теплового движения молекул, является необратимым процессом, т.е. он не может быть осуществлён полностью в обратном направлении.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность данного исследования заключается в том, что технология вечного двигателя привлекала людей во все времена. Сегодня она считается скорее псевдонаучной и невозможной, нежели наоборот, но это не останавливает людей от создания все более диковинных штуковин и вещиц в надежде нарушить законы физики и произвести мировую революцию.

В связи с этим я выдвинула гипотезу о том, какое значение в науке имеет вечный двигатель. Возможно ли создание такого двигателя, одного из нетрадиционных источников энергии.

Цель моей работы: узнать, что же такое вечный двигатель, какие виды вечного двигателя существуют и можно ли его создать.

Выяснить, что такое вечный двигатель.

Рассмотреть более подробно некоторые модели вечных двигателей.

Сконструировать и провести испытания вечного двигателя.

Практическая значимость темы объясняется повышенным интересом к проблеме создания вечного двигателя и созданию альтернативных источников, заменяющих его.

Объект исследования: вечный двигатель.

Предмет исследования: происхождение вечного двигателя и его концепции.

Проблематика: возможно ли создание вечного двигателя.

Основная часть

Понятие вечного двигателя

Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое неограниченно долго действующее устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему извне энергии (вечный двигатель первого рода) или позволяющее получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу (вечный двигатель второго рода) (1).

Современная классификация вечных двигателей такова:

Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

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

Постулат Кельвина — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счёт охлаждения теплового резервуара.

Постулат Клаузиуса — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

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

История создания вечных двигателей

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о двигателе относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью.

Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. К XVI—XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран.

Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.

Различные виды вечных двигателей

Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечного двигателя попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.

Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII в.

Вечные двигатели обычно конструировали на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:

– подъём воды с помощью архимедова винта;

– подъём воды с помощью капилляров;

– использование колеса с не уравновешивающимися грузами;

– пар или сжатый воздух.

Самая древняя модель вечного двигателя, упоминается в рукописи XII века Бхаскары. Колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Принцип действия этого первого вечного двигателя был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса. Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.

Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, — для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция. Попытка создать вечный двигатель была безуспешной, т.к. сумма моментов силы тяжести равна нулю. Для запуска колеса необходимо приложить силу, но колесо не будет вращаться вечно. (3)

Колесо Бхаскары

Н е менее старая модель вечного двигателя, это колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит колесо должно вращаться вечно.

Колесо с шариками

Исследовательская часть

Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Изучая различные источники информации, мне стало интересно, а можно ли вообще сделать вечный двигатель и что он под собой подразумевает. И сколько будет работать колесо, если попробовать воссоздать уже существующие модели?

Конструирование и испытания колеса Бхаскара

Изучив литературу по созданию колеса Бхаскара, мы с папой приступили к его конструированию. Правда мы внесли некоторые изменения в конструкцию, взяв вместо ртути обычную воду и поменяв трубки на пластиковые бутылки.

Следующий эксперимент мы провели с феном, создавая поток воздуха от него и заставляя колесо вращаться. Время его вращения увеличилось ровно на столько пока действовал воздушный поток.

Вечный двигатель у нас конечно не получился, но прикоснуться к созданию таких машин было очень интересно.

Конструирование и испытания механического двигателя

Следующее колесо, которое мы воссоздали, это было колесо с шариками. Нам понадобился плотный картон, оргстекло, шарики.

Все проекты механических perpetuum mobile как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли одну и ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться.

Тогда вечный двигатель должен совершать полезную работу, не имея никаких внешних источников энергии. Проще сказать, в нем не должно сжигаться топливо и к нему не должны прикладываться механические усилия. Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея никакого внешнего источника.

Существует ряд свидетельств, что именно поиски такой нереализуемой машины заложили фундамент механики как науки. Великие ученные прошлого приняли как аксиому невозможность создания Perpetuum Mobile и тем помогли пробиться росткам новой науки. Закон сохранения энергии стал неизбежным препятствием для изобретателей Perpetuum Mobile .

Ученые говорят, что создать вечный двигатель невозможно, но люди, не обращая внимания на их высказывания, продолжают пытаться создать Perpetuuum Mobile . Я же соглашаюсь с мнением ученых, но верю, что изобрести такой механизм, который будет работать очень долго под силу человеческим возможностям.

Список литературы

Большая Советская Энциклопедия / ред. О.Ю. Шмидт. - М.: Советская Энциклопедия, 1992. - 921 c.

Бродянский В.М. Вечный двигатель - прежде и теперь. — Гостехиздат, ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 264с.

Перельман, Я.И. Занимательная физика. Книга первая / Я.И. Перельман. - М.: Центрполиграф, 2017. - 252с.

Читайте также: