1   2   3
Ім'я файлу: Чи можливе створення вічного двигуна (1).doc
Розширення: doc
Розмір: 117кб.
Дата: 04.02.2020
скачати
Пов'язані файли:
polozhennia_pro_konkurs.doc
Чи можливе створення вічного двигуна.doc

Проект 6.Основанний на Броунівський рух молекул газу.

Ідея винахідника: Храпове колесо насаджено на вал, і до нього пружиною притискається маленька клямка (собачка). На іншому кінці валу насаджені чотири лопаті, які перебувають у посудині з газом. Мається на увазі, що пристрій дуже маленьке, молекулярного масштабу, з області нанотехнології. Молекули газу безперервно і хаотично бомбардують лопаті, змушуючи вал смикатися то в одну, то в інший бік. Але храповик може повернутися тільки в один бік, так як собачка не дає йому повернутися в інший бік. Виходить, колесо буде постійно обертатися через Броунівського руху молекул газу. Цей вічний двигун не порушує закон збереження енергії. Він просто використовує енергію теплового руху молекул.

Чому двигун не працює: порушує другий закон термодинаміки.

Проект 7. Магніт і жолоби

Ідея винахідника: Сильний магніт міститься на підставці. До неї притулені два похилих жолоби, один під іншим, причому верхній жолоб має невеликий отвір у своїй верхній частині, а нижній на кінці зігнутий. Якщо, міркував винахідник, на верхній жолоб покласти невелику залізну кульку B, то внаслідок притягання магнітом A кулька покотиться вгору, однак, дійшовши до отвору, він провалиться в нижній жолоб N, покотиться по ньому вниз, взбежіт по закругленню D цього жолоба і потрапить на верхній жолоб M; звідси, притягує магнітом, він знову покотиться вгору, знову провалиться через отвір, знову покотиться вниз і знову опиниться на верхньому жолобі, щоб знову почати рух спочатку. Таким чином, кулька буде бігати безупинно взад і вперед, здійснюючи "вічний рух". Проект цього магнітного perpetuum mobile описав у XVII столітті англійський єпископ Джон Вілкенс.

Чому двигун не працює: Винахідник думав, що кулька, скотившись по жолобу N до його нижнього кінця, буде ще мати швидкістю, достатньою для підняття його вгору по закругленню D. Так було б, якщо б кулька котився під дією однієї лише сили тяжіння: тоді б він котився прискорено. Але наш кулька перебуває під дією двох сил: тяжкості та магнітно тяжіння. Останнє за припущенням настільки значно, що може змусити кульку піднятися від положення B до C. Тому по жолобу N кулька буде скочуватися не прискореного, а уповільнено, і якщо навіть досягне нижнього кінця, то, у всякому разі, не накопичить швидкості, необхідної для піднімання по заокругленню D.

Проект 8. «Вічний водогін»

Ідея винахідника: Тиск води у великому баку повинно постійно вичавлювати воду по трубі у верхню ємність.

Чому двигун не працює: Автор проекту не розумів, що гідростатичний парадокс в тому і полягає, що рівень води в трубі завжди залишається таким же, як в баку.

Проект 9. Автоматичне заведення годин

Ідея винахідника: Основа пристрою - ртутний барометр великих розмірів: чаша з ртуттю, підвішена в рамі, і перекинута над нею шийкою вниз велика колба з ртуттю. Судини укріплені рухомо один відносно іншого, при збільшенні атмосферного тиску колба опускається і чаша піднімається, при зменшенні ж тиску - навпаки. Обидва рухи змушують обертатися невелике зубчате колесо завжди в один бік і через систему зубчатих коліс піднімають гирі годин.

Чому це не вічний двигун: Необхідна для роботи годин енергія «черпається» з навколишнього середовища. По суті це мало чим відрізняється від вітряного двигуна - хіба що виключно малою потужністю.

Проект 10. Масло, що піднімається по гноту

Ідея винахідника: Рідина, налита в нижній посудину, піднімається гнотами у верхню судину, що має жолоб для стоку рідини. По стоку рідина падає на лопатки колеса, приводячи його в обертання. Далі стєкшіє вниз олію знову піднімається по гноту до верхньої судини. Таким чином, струмінь олії, що стікає по жолобу на колесо, ні на секунду не переривається, і колесо вічно повинно знаходитися в русі.

Чому двигун не працює: З верхньою, загнутої частини гнота рідина стікати вниз не буде. Капілярна тяжіння, подолавши силу тяжіння, підняло рідину нагору по гноті - але та ж причина утримує рідину в порах намоклого гнота, не даючи їй капати з його.

Проект 11. Колесо з відкидними вантажами

Ідея винахідника: Ідея заснована на застосуванні колеса з неврівноваженими вантажами. До країв колеса прикріплені відкидні палички з вантажами на кінцях. При будь-якому положенні колеса вантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; ця половина повинна перетягати ліву і тим самим змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо буде обертатися вічно, принаймні, до тих пір, поки не перетреться вісь.

Чому двигун не працює: Вантажі на правій стороні завжди далі від центру, однак, неминуче таке положення колеса, при якому число цих вантажів менше, ніж на лівій. Тоді система врівноважується - отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши кілька хитань, зупиниться.

Проект 12. Установка інженера Потапова

Ідея винахідника: Гідродинамічна теплова установка Потапова з ККД, що перевищує 400%. Електродвигун (ЕД) приводить у рух насос (НС), що змушує циркулювати воду по контуру (показано стрілками). Контур містить циліндричну колонку (ОК) і батарею опалення (БТ). Закінчення труби 3 можна підключити до колонки (ОК) двома способами: 1) до центру колонки, 2) по дотичній до окружності, що утворює стінку циліндричної колонки. При підключенні за способом 1 кількість тепла, що віддається воді, так само (з урахуванням втрат) кількості тепла, що випромінюється батареєю (БТ) у навколишній простір. Але як тільки відбувається підключення труби за способом 2, кількість випромінюваного батареєю (БТ) тепла збільшується у 4 рази! Виміри, проведені нашими і зарубіжними фахівцями, показали, що при підведенні 1 кВт до електродвигуна (ЕД) батарея (БТ) дає стільки тепла, скільки мало б виходити при витраті 4 кВт. При підключенні труби за способом 2 вода в колонці (ОК) отримує обертальний рух, і саме цей процес призводить до збільшення кількості отдаваемого батареєю (БТ) тепла.

Чому двигун не працює: Описана установка дійсно була зібрана в НВО «Енергія» і, за твердженням авторів, працювала. Винахідники не ставили під сумнів правильність закону збереження енергії, але стверджували, що двигун черпає енергію з «фізичного вакууму». Що неможливо, тому що фізичний вакуум має найнижчий з можливих рівнів енергії і черпати з нього енергію можна.

Найбільш імовірним видається більш прозаїчне пояснення: має місце нерівномірний нагрів рідини по перерізу труби і через це виникають помилки у вимірюванні температури. Не виключено також, що енергія мимо волі винахідників «закачується» в установку з електричного кола.

Проект 13. З'єднання динамо-машини з електромотором

Ідея винахідника: Шківи електромотора і динамо-машини з'єднані приводним ременем, а провід від динамо підвести до мотора. Якщо динамо-машині дати початковий імпульс, то породжений нею струм, вступаючи в мотор, приведе його в рух; енергія ж рухи мотора буде передаватися ременем шківа динамо-машини і приведе її в рух. Таким чином, - вважають, винахідники, - машини рухатимуть одна одну, і рух це ніколи не припинитися, поки обидві машини не зносяться.

Чому двигун не працює: Навіть якщо б кожна із сполучених машин володіла стовідсотковим коефіцієнтом корисної дії, ми могли б змусити їх зазначеним чином безупинно рухатися тільки при повній відсутності тертя. З'єднання названих машин (їх "агрегат", висловлюючись мовою інженерів) являє собою в сутності одну машину, яка сама себе приводить у рух. При відсутності тертя агрегат, як і будь-шків, рухався б вічно, але користі від такого руху не можна було б витягти жодної: варто було б змусити "двигун" вчиняти зовнішню роботу, і він негайно зупинився б. Перед нами було б вічний рух, але не вічний двигун. При наявність ж тертя агрегат не рухався б зовсім.

Проект 14.Основанний на архімедовим гвинті

Ідея винахідника: деталь LM являє собою дерев'яний циліндр, в якому вирізаний спіральний жолоб. У пристрої цей циліндр закривається бляшаними пластинами AB. Три водяних колеса відзначені літерами H, I, K, а розташований внизу резервуар з водою - літерами CD. При обертанні циліндра вся вода, яка піднімається їм з резервуара вгору, буде надходити в посудину E, а з цього судини виливатися на колесо H і, отже, обертати колесо і весь гвинт у цілому. Якщо ж для обертання гвинта кількість води, що падає на колесо H, виявиться недостатнім, тоді можна буде використовувати воду, яка тече з цього колеса в посудину F і потрапляє далі на колесо I. У результаті цього сила дії води подвоїться. Якщо ж і цього виявиться недостатньо, тоді вода, що надходить на друге колесо I, може бути спрямована в посудину G і на третє колесо K. Цей каскад можна продовжити, встановивши таку кількість додаткових коліс, яке дозволяють розміри усього пристрою.

Чому двигун не працює: Пристрій не буде працювати з двох причин. По-перше, вода, яка піднімається вгору, не утворює скільки-небудь значного потоку, що спрямовується потім вниз. По-друге, цей потік, навіть у вигляді каскаду, не здатний обертати гвинт.

Проект 15.Основаннний на законі Архімеда

Ідея винахідника: Частина дерев'яного барабана, укріпленого на осі, весь час занурена у воду. Якщо справедливий закон Архімеда, то занурена у воду частина повинна спливати і, якщо виштовхуюча сила більше сили тертя на осі барабана, обертання ніколи не припинитися ...

Чому двигун не працює: Барабан не зрушиться з місця. Напрямок діючих сил будуть завжди по перпендикуляру до поверхні барабана, тобто по радіусу до осі. З повсякденного досвіду кожен знає, що неможливо змусити колесо обертатися, прикладаючи зусилля вздовж радіуса колеса. Щоб викликати обертання, треба прокласти зусилля перпендикулярно до радіуса, тобто по дотичній до окружності колеса. Тепер уже неважко зрозуміти, чому і в цьому випадку закінчитися невдачею спроба здійснити "вічне" рух.

Проект 16.Основанний на притягання магнітів

Ідея винахідника: Сталева куля C постійно притягається до магніту B, який розташований так, що під його впливом обертається колесо зі щілинами на ободі. (Див. мал.) Поки куля рухається, обертається і колесо.

Чому двигун не працює: сила тяжіння і магнітне тяжіння врівноважують один одного.

Проект 17.Радівие годинник

Ці "Радієвий годинник" були продемонстровані публіці в 1903 році Джоном Вільямом Стретт (лорд Релей). Через рік він отримав Нобелівську премію з фізики.

Ідея винахідника: Невелику кількість солі радію поміщено в скляній трубці (A), яка зовні вкрита проводять матеріалом. В кінці трубки є латунний ковпачок, з якого висять пара золотих пелюсток. Все це знаходиться у скляній колбі, з якої викачано повітря. Внутрішня поверхня колби покрита проводить фольгою (B), яка заземлена через проводом (C).

Негативні електрони (бета-промені), які випромінює радій, проходять через скло, залишаючи центральну частину позитивно зарядженою. У результаті золоті пелюстки, відштовхуючись один від одного, розходяться. Коли вони торкнуться фольги, відбудеться розряд, пелюстки опускаються і цикл починається знову. Період напіврозпаду радію 1620 років. Тому такі годинник може працювати багато і багато століть без видимих ​​змін.

Свого часу Радієвий годинник був справжнім перпетуум-мобіле, так як природа ядерної енергії не була відома, і було незрозуміло, звідки береться енергія. З розвитком науки стало ясно, що закон збереження енергії все одно перемагає, і ядерна енергія також підпорядковується цим законом, як всі інші форми енергії.

Чому двигун не використовують: Потужність цього двигуна, чинена їм у секунду, так незначна, що ніякої механізм не може приводитися в дію. Щоб досягти скільки-небудь відчутних результатів, необхідно розташовувати набагато більшим запасом радію. Якщо згадаємо, що радій - надзвичайно рідкісний і дорогий елемент, то погодимося, що дармовий двигун подібного роду виявився б надто збитковою.

Закони природи, що виключають можливість створення перпетуум-мобіле

Щоб вічний двигун міг працювати, він повинен сам себе забезпечувати енергією. Інакше кажучи, він повинен виробляти її в достатній кількості, не маючи ні якого зовнішнього джерела. Уявіть, що потрібно розрахувати баланс енергії, що витрачається на здійснення того чи іншого виду роботи, будь то рух океанського лайнера, або забивання цвяхів, або політ з надзвуковою швидкістю. У будь-якому випадку кількість витраченої енергії завжди має дорівнювати кількості енергії виробленої або виділилася в результаті здійснення роботи. Енергія, яку ми не зовсім точно називаємо втраченої, насправді не зникає. Просто вона переходить в іншу форму, при цьому виключається можливість її подальшого перетворення в механічну або електричну енергію. Так виходить тому, що в результаті тертя відбувається нагрівання, і частина енергії виділяється у вигляді тепла. І це, взагалі кажучи, справедливо для втрат будь-якого виду енергії, бо вони, в кінцевому рахунку, завжди перетворюються на тепло. Цю ж думку можна висловити і іншими словами: у всіх випадках загальна кінцева сума енергії дорівнює її загальної початкової сумі. Енергія не виникає і не зникає, але переходить в іншу форму, іноді малокорисна або зовсім марну. Наприклад, тепло, що виділяється в двигуні внутрішнього згоряння, - непотрібний і, тим не менш, неминучий продукт перетворення енергії. Його можна використовувати, скажімо, для обігріву салону автомобіля, але зробимо ми це чи не зробимо - все одно частина роботи, яку здійснюють двигуном, буде витрачатися на теплові втрати. Все, про що йшлося вище, і є суть найважливішого закону природи - закону збереження енергії, або першого початку термодинаміки. Ми вже говорили, що вічний двигун повинен робити корисну роботу, не маючи ніяких зовнішніх джерел енергії. Простіше сказати, в ньому не повинно спалюватися паливо і до нього не повинні прикладатися механічні зусилля. Існує ряд свідчень, що саме пошуки такої нездійсненною машини заклали фундамент механіки як науки. Великі вчені минулого прийняли як аксіому неможливість створення перпетуум-мобіле і тим допомогли пробитися паросткам нової науки.

Часом легко довести непридатність того чи іншого проекту вічного двигуна і тим самим показати, що даний конкретний спосіб його реалізації не призведе до бажаного результату. Але це зовсім не означає, що автоматично виключається можливість побудови перпетуум-мобіле іншими засобами. Тому, до тих пір, поки не був чітко сформульований закон збереження енергії, неможливість створення механічного вічного двигуна, встановлена ​​багатовіковим досвідом, зовсім не означала неможливість створення, скажімо двигуна хімічного. Звичайно, безплідність пошуків вічного руху визнавалася ще до того, як цей закон став надбанням науки. Однак ця думка грунтувалося не на деяких загальних положеннях, а на аналізі принципу дії окремих "машин вічного руху". Ретельне розгляд чергового проекту завжди виявляло які-небудь теоретичні помилки, через які двигун не міг працювати, а претензії винахідника виявлялися неспроможними.

У розробку загальноприйнятого нині критерію нездійсненності вічного руху, який проголошує неможливість створення енергії з нічого, внесли свій внесок філософи, математики, інженери. Закон збереження енергії став неминучим перешкодою для винахідників перпетуум-мобіле. І всі спроби подолати цю перешкоду кінчалися крахом.Но незабаром було сформульоване ще загальне положення, що одержало назву другого початку термодинаміки. Це початок, кажучи дещо спрощено, говорить, що тепло не може збільшуватися спонтанно; іншими словами, якщо більш нагріте тіло привести в контакт з менш нагрітим, то буде спостерігатися вирівнювання температур, а не збільшення їх різниці. Це явище (вирівнювання температур) довгий час не мало ніякого теоретичного пояснення. Вперше сформульоване німецьким фізиком Рудольфом Юліусом Еммануелем Клаузиса (1822-1888), другий початок термодинаміки носило суто емпіричний характер. Правда, вказувалося на аналогію між зміною температури контактируемих тіл і потоком води, що тече вниз під дією власної ваги, але ситуація ускладнювалася тим, що не вдавалося встановити, які ж зовнішні сили управляють цим тепловим процесом. Тому, хоча експеримент завжди виявляв зменшення температури, аж до останньої чверті минулого сторіччя висловлювалися сумніви щодо загальності другого початку термодинаміки. Більш того, деякі вчені намагалися довести, що існують випадки, порушують справедливість цього початку. У 1875 році вийшла в світ знаменита "Теорія теплоти" Максвелла, в якій стверджувалося, що характер дії другого початку термодинаміки може бути уточнений наступним уявним експериментом. Якщо уявити собі якийсь пристрій, яке сортували б молекули за їхньою швидкістю, то можна було б без витрати роботи і не порушуючи закону збереження енергії нагрівати одну половину деякого обсягу газу і охолоджувати другу. Результатом цього уявного експерименту і буде збільшення тепла в одній частині судини з газом і зменшення в іншій. Видозмінений таким чином другий початок термодинаміки набуло імовірнісний, а не детермінований характер. В кінці минулого століття фізики Больцман і Планк заклали наукові основи цього питання. Больцман, зокрема, показав, що мимовільне вирівнювання температур двох тіл є результат переходу молекул цих тіл з менш ймовірного у більш ймовірне стан. Гіпотетична передача тепла в напрямку від менш нагрітого тіла до більш нагрітого в світлі цього докази можлива, але малоймовірна. Це положення можна проілюструвати простим прикладом. Закон дифузії газів дуже близький до закону теплопереносу, оскільки в процесі дифузії молекули газів розподілити рівномірно. Якщо на газ не впливати ззовні, то буде спостерігатися тенденція до вирівнювання його щільності. Було б щонайменше, дивно, якщо б газ, спочатку володів рівномірною щільністю, раптом став би скупчуватися в одній частині судини, залишаючи при цьому незаповнений простір в іншій його частині. Аналогічне дуже малоймовірне явище відбувалося б з теплом, перехідним від менш нагрітого до більш нагрітого тіла. Давайте тепер припустимо, що існує крихітний посудину, що вміщає всього дві молекули, по одній в кожній половині судини. Молекули ці знаходяться в безперервному русі, вдаряючись об стінки і безладно проскакуючи вперед і назад з однієї частини посудини в іншу. При цьому очевидно, існують чотири можливі варіанти розташування молекул у просторі:

A - B, A - A, AB <- 0, 0 -> AB.

У двох варіантах з чотирьох в одній половині посудини виникає вакуум. Отже, вірогідність такої події дорівнює 1 / 2, і можна очікувати, що половину часу одна частина посудини буде порожньою. Зі збільшенням числа молекул ймовірність появи вакууму різко падає. При загальному числі молекул, що дорівнює n, ймовірність того, що половина посудини виявиться порожньою, складе (1 / 2) n-1. Практично число молекул величезна, тому ймовірність такої події близька до нуля. Так, для реального випадку, коли різниця тисків у двох половинах одного кубічного сантиметра газу не перевищує одного відсотка, ймовірність виникнення вакууму в якій або половині цього кубика незначна, мала; така подія може відбутися один раз за 101016 років! І хоча ці міркування виглядають досить вражаючими, одна обставина все ж необхідно пояснити. Не слід думати, що якщо виникнення вакууму - подія настільки рідкісна, то нам дійсно доведеться чекати його появи багато мільйонів років. Вакуум може створитися і через хвилину! Більш того, вакуум може виникнути двічі протягом хвилини, але на дуже короткий час. Доктор Хейл з бюро стандартів США припустив, що подібна система доказів могла б привести нас до аналогічного висновку про можливість мимовільного появи помітної різниці температур в якомусь обсязі газу. Відомо, що температура визначається швидкістю руху його молекул. При температурі, яка вважається постійною, швидкості окремих молекул газу далеко не однакові. Проте всі вони статистично розподілені біля тієї середньої величини, яка завжди залишається незмінною. Давайте знову розглянемо мікроскопічний посудину, в якому знаходиться всього чотири молекули. Нехай на цей раз дві молекули F1 і F2 швидкі, а дві інші молекули S1 і S2 повільні. Допускаючи, що змін в щільності газу немає, ми отримаємо шість різних варіантів розташування молекул в посудині:

F1S1 - F2S2F2S1 - F1S2F1S2 - F2S1F2S2 - F1S1S2S1 - F1F2F1F2 - S1S2

Перші чотири випадки - це випадки, коли в обох половинах сосудатемпература газу однакова, оскільки сучасні вимірювальні прилади дають її усереднене значення. У двох останніх варіантах спостерігається різниця температур; ймовірність їх виникнення на чотирьох молекул дорівнює 1 / 3.

Зі збільшенням числа молекул ймовірність появи скільки-небудь помітної різниці температур у двох частинах нашого гіпотетичного судини різко зменшується. Слід також мати на увазі, що в будь-якому обсязі газу, температуру якого ми в змозі виміряти або проконтролювати, температура кожної окремої дуже малої його частини постійно коливається відносно градіровочной кривої приладу, і в цілому газ настільки ж не однорідний по температурі, як і поверхня океану не є абсолютно рівною.

Отже, ймовірність появи помітної різниці температур в газі дуже мала. Але все ж вона існує, і, значить, слід не тільки визнати можливість переходу тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого, але і погодиться з тим, що такий перехід безупинно здійснюється, правда, в настільки незначних масштабах, що ми навряд чи зможемо його спостерігати. Тому, як стверджував німецький філософ Карл Християн Планк (1819-1880), існує ймовірність, хоча і дуже незначна, що в чайнику, вміщеним над вогнем, замерзне вода.

Визнання вченими можливості, по-перше, переходу тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого і, по-друге, виникнення при цьому незначного, але все ж помітного зміни температури і щільності послужило підставою для подальших міркувань. Виникло питання про те, чи не можна створити пристрій, в якому в результаті подібних змін поступово збільшувався б перепад температур, за рахунок якого можна було б надалі здійснювати корисну роботу? Питання це виникло років вісімдесят тому, а саме це гіпотетичне пристрій увійшло в науку під назвою вічного двигуна другого роду. Таку назву воно отримало тому, що повинно було здійснювати роботу, не виробляючи енергії і всупереч другому початку термодинаміки.

Проект пристрою був спершу запропонований парижанином Липпманом в 1900 році, а потім в 1907 році Сведберг з міста Упсала (Швеція). У 1912 році Смолуховський опублікував розгорнуте теоретичне обговорення даної проблеми. Він показав, що навряд чи варто сподіватися, ніби за допомогою пристрою, що містить молекули газу, вдасться накопичувати ці настільки рідкісні "відступу" від другого початку, оскільки будь-яке подібне пристрій сам по собі буде піддано змінам на молекулярному рівні. Постійно відбувається перерозподіл швидкостей руху молекул знищить всі перепади температури, які передбачалося накопичувати в пристрої і, які принципово необхідні для його роботи.

Це доказ є дуже переконливим, хоча і бентежить. Чудовий висновок, що випливає з нього: другий початок термодинаміки для великих проміжків часу справедливо лише в статистичному сенсі.

Цікаво, що тринадцять років тому, у березні 1925 року, виступаючи перед співробітниками американського бюро стандартів, професор Дебай заявив: для узгодження явища інтерференції світла з квантової теорії необхідно допустити, що закон збереження енергії вірний тільки в статистичному сенсі. На його думку, в дуже короткі проміжки часу енергія може створюватися, а протягом тривалого часу її середнє значення буде залишатися незмінним. У припущенні Дебая міститься прихований натяк на те, що вічний рух першого роду, то є справжнє створення енергії, являє собою якусь "наукову ймовірність" і навіть "можливість".

1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас