Называйте их машинами свободной энергии, перпетуум мобиле или вечным двигателем. Тигр остаётся тигром, в какой бы цвет вы не покрасили его полосы. С тех пор как человечество нуждается в электричестве или другом источнике энергии, изобретательные умы находятся в напрасном поиске гениального решения: свободная энергия на все времена без всякого топлива. Наброски и чертежи, «как сделать вечный двигатель», историки находят с тех пор как существуют технические эскизы. Проекты вечного двигателя появляются и ныне, даже чаще, чем ранее. Сегодня мы собираемся рассмотреть самый известный пример вечного двигателя и донести общественному пониманию, что такое чудо всё-таки существует.

Смысл того, что вечный двигатель не может работать, и не будет работать, не требует доказательства. Но так как заявления такой возможности не утихают, обсуждение заслуживает внимания. Строго говоря, было бы ненаучно автору утверждать, что такая возможность есть. Вечный двигатель нарушил бы закон термодинамики. Но фундаментальные законы вселенной настолько нерушимы, что автор собирается выйти из-под их влияния. Первый закон термодинамики утверждает, что энергия замкнутой системы остаётся постоянной. Если требуется вывести часть энергии, например, через вращение вала, необходимо вернуть в систему, как минимум, такое же количество энергии. Второй закон термодинамики говорит, что энтропия изолированной системы может только повышаться и не может снижаться. В основном системы стремятся к тепловому равновесию. Проще говоря, второй закон запрещает процессы, в результате которых тепло перетекает из области с меньшей температуры в область большей температуры или где тепло конвертируется полностью в работу. Любой вечный двигатель невозможен, так как нарушает один или оба закона термодинамики.

Наиболее распространенные конструкции вечного двигателя основаны на магнитном моторе. Магниты расположены непрерывно по кругу и должны вращать ротор, толкать шарики по кругу или поддерживать движение другой конструкции вечно. Ныне подобные конструкции являются гибридом электромотора. Изобретатели заявляют, что кинетическая энергия такого мотора превышает затраты электроэнергии, запущенный однажды он может вращаться вечно. Интернет поиск кричит о тысячах подобных проектах. Многие демонстрируют видео работающей машины. Как же можно понимать всё это? Автор заявляет, что все эти парни лгут?

Нет, но автор говорит, что любой заявивший вечный двигатель ошибается. В большинстве случаев изобретатель не имеет физического образования, и не изучал принципы работы электромеханических систем. Большинство изобретателей вечного двигателя любители и вполне честно (хотя и глубоко) заблуждаются. Чаще всего они представляют диаграммы, заметки и расчёты, выполненные самостоятельно. Некоторые признают, что не понимают полностью происходящее в их варианте вечного двигателя. Но, чаще всего, они заявляют, что опровергли законы природы применением уникальных знаний.

Ранние версии вечного двигателя описаны в 12 столетии. Наиболее известная из них это колесо Бхаскра (Bhaskara wheel), спицы которого заполнены до половины ртутью и изогнуты так, что тяжёлая жидкость стремится от оси при движении вниз, и стремится к оси вращения при движении вверх, обеспечивая рычаг поддерживающий вращение. Подобная конструкция, называемая колесо с неравным балансом, повторялось многие столетия во многих вариантах. Колесо Вилларда 13го столетия использует вместо тяжелой жидкости молоточки. Колесо Таккола 15го столетия использует подвешенные рычаги. Леонардо да Винчи начертил целую серию колёс с неравным балансом, хотя знал что вечное вращение невозможно.
В 1870, автор Генри Дрикс (Henry Dircks) цитировал Леонардо:

«…Оборудование подобного колеса со многими балансирующими деталями и придание ему вращения приведут к остановке потому, что такой конструкцией вы обманываете себя… Хотя более тяжелые детали колеса находятся дальше от оси вращения, и их вращающий момент увеличивается, движущая сила всего колеса остаётся неизменной.»

Особое место в истории о вечных двигателях занимает германский часовщик Иоганн Бесслер (Johann Bessler). Он сконструировал огромное количество колёс, которые демонстрировал в начале 1700х. Его огромные колёса, приводимые в движение маятником, имели закрытый механизм. Бесслер получил поддержку и широкое признание, хотя многие считали его иллюзионистом в дополнение к славе опытного производителя часовых механизмов. Самая известная демонстрация непрерывно вращающегося колеса продолжалась 53 дня в опечатанном, закрытом помещении, охраняемом патроном Бесслера Ландграфом Гессен Кассельским (Landgrave of Hesse-Cassel). Но так как помещение было без окон, а Бесслер всегда входил первым и выходил последним, скептики не были уверенны в непрерывном вращении колеса.

Физика остаётся физикой, говорим ли о простом или сложном механизме с забавной терминологией и подключённым к батарее. В 2006 компания Стеорн (Steorn) анонсировала девайс под названием Орбо (Orbo), который как всем известно, был классическим магнитным мотором. Все публичные демонстрации провалились (за исключением случаев, когда подключалась батарея), но они все равно заявляли о прогрессе. Десятки лет парень по имени Джон Серл (John Searl) заявлял, что построил магнитный мотор под названием Генератор Серла (the Searl Effect Generator) и рассказывал, что летает по окрестностям в летающей тарелке со своим мотором.

В последние годы многие заявляют, что мотки проволоки вырабатывают электроэнергию. Наиболее известны «мотки Родина», по имени автора Марко Родин (Marko Rodin). По его утверждению, в основе принцип вихревой математики, новая наука, изобретенная и признанная им самим. Вечный двигатель Канадского изобретателя Тейн Хейнс (Thane Heins), имеет экзотическое название Перпеттия би-торидал трансформер (Perepiteia bi-toroidal transformer). Наблюдатели пришли к выводу, что это обычный электромотор и только сам Хейнс заверяет, что вырабатывается больше электроэнергии, чем потребляется.

Как можно предположить, многие сторонники вечного двигателя смотрят на Николо Тесла и его статью 1900г., опубликованную в журнале «Иллюстратор столетия» (Century Illustrated Magazine). Некоторые интерпретировали статью Тесла как подтверждение возможности вечного двигателя. Беглый просмотр статьи скажет вам, что Тесла вообще не касался вопроса вечного двигателя. Статья о возможностях теплопровода и передаче тепла из тёплого региона в холодный регион. Тесла не обсуждал возможность нарушить закон термодинамики, он обсуждал возможность использовать его.

Распространенное заблуждение, связанное с моделями вечного двигателя, основывается на том, что многие из них запатентованы. Патент подтверждает лишь оригинальность конструкции и не может служить признанием работоспособности того или иного устройства. На самом деле, успешно запатентовано большое количество невероятных механизмов, которые провалились на испытаниях. Вечные двигатели не патентуются в большинстве стран. В США это называется «требование применимости». Для того, чтобы получить патент, устройство должно обладать минимальной применимостью. Закон исключает возможность патентования вечных двигателей, основываясь на их невозможности. Проще говоря, вы не получите патент на «межгалактический трансформер» пока не представите действующий образец.

Наиболее частый случай отказа в выдаче патента описан на официальном сайте как (the Manual of Patent Examining Procedure) и введён в действие с 1977. Йозеф Ньюман (Joseph Newman) был чудак, который развил собственную теорию гироскопов и электромагнетизма. В патенте мотора было отказано, так как принцип нарушает законы природы. Ньюман подавал апелляции, которые также получали отказ. Его настроение было очень серьёзно, и в 1989 было подано исковое заявление против Комиссии по патентам и торговым маркам (the Commissioner of Patents and Trademarks). Судья назначил специалиста для рассмотрения прототипа Ньюмана. Специалист внимательно изучил конструкцию и работоспособность этого варианта вечного двигателя. И, хотя понимал, что Ньюман ошибается, признал превышение исходящей энергии над затраченной.

Но суд не признал, и отослал изобретение в Национальное Бюро Стандартизации (National Bureau of Standards) на испытания. Вывод Бюро не совпал с выводами специалиста. Устройство представляет собой обычный преобразователь постоянного тока в переменный и, лишь немного, уступающий в эффективности известным устройствам такого типа. Решение суда было не в пользу Ньюмана, но он аппелировал снова. Заявлял, что испытания Бюро неправильные. В конце концов, федеральный суд оставил решение местного суда в силе.

Дискуссия о вечных двигателях была бы не полной без упоминания о теории заговора, на которую ссылаются сторонники экзотических изобретений. Главный аргумент в отказе регистрации вечных двигателей правительством это поддержка нефтяных магнатов. Сайты посвященные теории заговора, такие как InfoWars, Rense.com и Natural News поддерживают существование вечного двигателя. И фильмы, подобные «Thrive», тоже.

На поверхности теория кажется приемлемой, но при близком рассмотрении распадается на части. Во-первых, упомянутое подавление, похоже не существует вообще. Различные вечные двигатели рекламируются постоянно, Ютюб разрывает ежедневное пополнение сюжетов о вечных двигателях, которые предположительно работают. В какой бы форме не выражалось подавление, оно совершенно неэффективно. Множество людей идут крестовым походом в защиту своего варианта вечного двигателя десятилетиями. Ни агенты в чёрном от правительства, ни агенты нефтяных магнатов не препятствуют этой борьбе за светлое будущее свободной энергии. Книги остаются на полках, видео остаётся в Ютюбе, патенты остаются в файлах и публично доступны. Подавление идеи вечного двигателя трудно подтвердить.

Почему порядочные изобретатели преследуют цель создания вечного двигателя, когда основы теории говорят о невозможности? Патентный поверенный Джин Куин (Gene Quinn) предложил объяснение:

«Преследование невозможного, по крайней мере невозможного на основе известных законов физики и природы, является серьёзной мотивацией для многих. Молодые любителей научной фантастики становятся учёными, которые ставят под сомнение привычный ход мысли и пытаются создать устройства своей мечты.»

Присутствует также старинное желание магически быстрого решения трудной проблемы. Не много у человека столь же неотвязных стремлений. Неважно, что рассматривается: сверхздоровье, психологическая суперсила или вечный двигатель. Достаточное количество людей одержимы идеей достичь этого. Неизбежно, включая позитивно настроенных любителей, они обманывают себя и других неспециалистов предполагаемыми открытиями. Мечта о вечном двигателе неиссякаема.

Перевод Владимир Максименко 2013

Навигация по статьям

Комментарии на “”

1. Андрей

   Есть люди, которые знают как сделать вечный двигатель?

   Отвечая на вопрос вынесенный в заголовок статьи, я говорю твердое «Да» .
   И один из них, недавно почивший, Ричард Фейнман, который утверждал,что в
   вакууме заключенном в баллоне электрической лампочки содержится столько
   энергии, что её хватит чтобы вскипятить все океаны. Разумеется, «энергия вакуума»
   тут не причем.Всё гораздо проще.Речь идет о возможности перевода реактивной
   энергии навходе в активную на резистивной нагрузке путем включения в цепь
   звена чистого запаздывания(ЗЧЗ) обеспечивающего отставание тока от напряжения на
   90 градусов.Такое устройство полностью имитирует идеальную индуктивность.
   Таким образом схема ВД очень проста и может быть описана как цепочка U-ЗЧЗ-R
   (обозначения стандартные).По всей видимости Нобелевский лауреат подразумевал
   под ЗЧЗ два встречно -параллельно включенных вакуумных диода.
   По оценке автора этого коммента из-за малой инерционной массы электрона частота
   приложенного напряжения должна находится в районе 30 терагерц.
   При использовании более инерционных носителей энергии электромагнитного
   поля (например доменов магнетиков) , достижение требуемого сдвига фаз доступно
   на звуковых частотах.
   К вопросу о конспиралогии: что заставило Фейнмана так «шифроваться»?
   Будет ли опубликован этот комментарий?

2. Андрей

   Вечные двигатели 2го рода
   (Электроводородные генераторы)
   Источник энергии – окружающая среда. Формы энергии – тепловая энергия+любые виды
   ионизирующих излучений. Рабочее тело подвергающееся преобразованию в цикле работы-вода.
   Цикл: ВОДА- ВОДОРОД+КИСЛОРОД –ВОДА.
   Здесь рассматриваеся полуцикл ВОДА- ВОДОРОД+КИСЛОРОД

   Принципы работы устройств основаны на утилизации энергии ионизации путем разделения
   зарядов и последующей их нейтрализации на электродах. В результате имеем электрический
   ток и газ. Отличается от электролиза воды, тем, что не подводится
   и не расходуется электрическая энергия от внешнего источника.
   Автору известно 2 принципа реализации таких устройств.
   Это “Демон Максвелла” и статическое электрическое поле контактной разности
   потенциалов.

   “Демоном Максвелла” служит гравитационное поле. Опыты показывают, что отрицательный электрический потенциал
   приобретает электрод имеющий бОльший гравитационный потенциал.
   Отсюда следует, что отрицательные ионы имеют меньшую массу, чем положительные. Механизм генерации заключается в том,что заряды
   имея разную массу, но одинаковую кинетическую
   энергию (в статистическом смысле) поднимаются на разную высоту в
   гравитационном поле (см. также ЭВГ Студенникова)
   Эти устройства являются монотермическими, и более того, антиэнтропийными,
   поскольку при работе тепло перерабатывается в более упорядоченные формы носителей энергии (газ и электричество)

   Опытные данные: опыт№1
   пластмассовый шланг диам.
   10мм,длиной 2м заполненный 0.1% (по объёму) раствором серной кислоты, с графитовыми электродами
   в торцах шланга, был вертикально подвешен на стене
   квартиры. К электродам подключён вольтметр с внутренним сопротивлением 1мом.Наблюдения велись в течении года.
   Результаты:через сутки установился режим генерации
   напряжения 60-70 милливольт.(-) на верхнем электроде и(+) на нижнем. Колебания напряжения обусловлены
   непостоянством температуры и радиационного фона.
   опыт№2

   пластиковый поливочный шланг длиной 5м, D 15 мм, графитовые электроды D 10 мм
   свесил с балкона. Температура 35.
   Чистая вода из по крана 50мв (+) на верхнем электроде (-) на нижнем.
   добавление пов.соли дало прибавку 5 мв
   Чистая вода из по крана с практически нерастворимой борной кислотой
   от 4 до 12 мв (-) на верхнем электроде (+) на нижнем.
   А вот разгадка переполюсовки
   справочник > химическая энциклопедия:
   Гидроксоний-ион (гидроний-катион) Н?О? , гидратированная форма протона. существует в водных растворах кислот, входит в состав некоторых псевдогидратов.
   В первых опытах, наверное из-за низкой температуры и короткого шланга генерации ЭДС в
   чистой воде не наблюдалось. В этот раз под рукой не было серной кислоты. Но я думаю, что
   и так все ясно.

   В отличии от электрогравитационных устройств, устройства работающие на
   контактной разности потенциалов, не требуют подвода тепла для создания
   разности потенциалов. Важно только наличие ионов в воде.
   Одним из перспективных ионизаторов воды являются слабо радиактивные элементы, например пепел от сигарет
   Неразрушающимся катодом (-) служит N-легированный кремний (подложка 2000а тиристора, анодом (+)графитовый стержень. Источником ионов-вода. При замыкании электродов микроамперметром (R=10ом)регистрируется ток 0.4ма. Вода разлагается.

   Нерастворимость катода обусловлена зонным механизмом электропроводности п/п.
   Пояснения:в электропроводности N-п/п задействованы только электроны зоны проводимости.
   Т.о. электроны связанные с кристаллической решёткой,не дают электролиту вырвать из решётки положительные ионы.Это справедливо,по крайней мере, для рассматриваемого здесь энергетического диапазона.
   Контактная разность потенциалов создает в воде электростатическое поле,которое является причиной направленного движения ионов. В таком случае даже простейший ХИТ из алюминия, графита и воды является сверхъединичным генератором,если учесть дополнительную энергию генерируемую за счёт контактной разности потенциалов.
   И хотя сверхъединичность, на фоне электрохимической реакции растворения катода будет составлять малую долю, но это факт.

   Выделяющийся водород и кислород можно использовать в топливном
   элементе.

3. Парфирыч

   Сам не верил в вечный двигатель. Частенько задумывался над инерциоидом и однажды на ременной передаче нарисовал грузики с равномерным шагом. Не поверил. Рассчитал и написал статью «О существовании инерциоида, вечного двигателя и асимметрии».

4. Ухарь

   Я например предложил новую концепцию ветреных двигателей. Все шарахаются от неё как чёрт от ладана. Это вечный двигатель, а этого не может быть! Всё что я слышу. А почему четыре(минимум) ветрогенератора не могут дать энергии на один электромотор?

5. Михаил

   Изготовил узел самовращателя, где 2 рычага 0.5кг + 0.5 кг = 1.0 кг, опускаясь на угол 60 градусов поднимают рычаг 1.6 кг 95 градусов с помощью зубчатых шестерней. Продолжаю исследование механизма дальше. Смотри информацию Яндекс САМОВРАЩАТЕЛЬ

6. Сергей

   Посмотрите тут:
   http://si-is.ucoz.ru
   Интересно тем, что присутствует обоснование конструкций в рамках общепризнанной теории взаимодействий, за исключением, собственно, закона сохранения энергии.

7. Валерий

   Инерциоид и вечный двигатель, для чего это нужно
   В начале 90-х годов на выставке технического творчества молодежи висел плакат с надписью «Гравитационный двигатель», я остановился, разглядывая рисунок. Подошел организатор выставки, поговорили с ним о вечном двигателе, после чего он попросил меня убедить автора снять плакат. «А не то будешь разрабатывать документацию» пошутил он и пошел за автором. Было понятно, ссылкой на закон сохранения энергии не отделаться, шла информация о строительстве метафизических лабораторий, крякушек для разгона облаков и других новациях. Карандаша не было, пришлось доказывать «на пальцах», автор понял и снял плакат.
   А я подумал, интересная вещь получается: окружающий нас мир находится в вечном движении, а мы не допускаем мысли о моделировании вечного движения. Наверное, поэтому не теряют актуальности слова Гёте: «Теория мой друг суха, но вечно зелено древо жизни».
   Расчет устройств, показанных на рисунках 1 и 2 статьи «О существовании инерциоида, вечного двигателя и асимметрии», выполнен через 0,1 шага установки грузиков. При расчете через 0,05 шага полученные показатели снижаются примерно в два раза. То есть, показав способ расчета простых схем, я предложил осуществить поиск более эффективных вариантов. Например: ленту на больших шкивах провести по хорде, что даст снижение количества грузиков.
   Расчет ротора рисунок 3 выполнен с достаточной точностью, чтобы принять решение. Для изготовления ротора потребуется около 3000 пузырьковых колб высокой чувствительности. И если расчетным путем удастся увеличить выделение момента силы в десять раз, без колб не обойтись. О чувствительности природы можно судить по следующему факту: В раковинах установленных противоположно в нескольких метрах от экватора, воронки при сливе воды вращаются в разные стороны.
   О возможности использования ротора для получения энергии: При вращении ротора, в точках 0 и 180 градусов вертикальная скорость отсутствует. В точках 90 и 270 градусов вертикальная скорость равна линейной скорости, то есть по вертикали будет иметься ускорение, которое наложится на ускорение силы тяжести в результате чего будет изменяться давление пузырька на колбу, кроме того при вращении будет возникать центробежная сила и пузырек будет смещаться. Все это не позволит ротору набирать обороты, и он будет очень медленно вращаться, точнее самонеуравновешиваться или обладать асимметрией.
   Поэтому рассчитывать на практическое применение ротора как «вечного двигателя» не приходится, а признание существования самонеуравновешенности — вопрос любознательности и времени. Чего нельзя сказать об инерциоиде которому пока не найдено альтернативы.
   Для признания существования инерциоида необходимо экспериментирование. Схемы устройств, описанные в заметке «О выделении центробежной силы для получения тяги» указанной статьи имеют расчетную тягу до 3-х процентов от суммарной центробежной силы на полуокружности, но сложны в изготовлении. Не менее сложными могут оказаться и конструкции более эффективных устройств, что ставит под вопрос изготовление устройства кустарным способом, а разработка документации, изготовление экспериментальных образцов и лабораторного оборудования любителям не под силу.
   Инженер на пенсии Пронота В.П.

8. Владик-ShokoVladik

   Научные стереотипы, принятые в науке в качестве её «нерушимых» научных постулатов, останавливали мышление многих учёных людей, и вообще людей, как прошлого, так и настоящего времени, являясь в нём, определённым мысленным лукавым тормозом, препятствующим лёгкому пониманию ими абсолютно простого, и являющимся определённым подспорьем, двигателем-движителем, для создания в уме многих из них, полнейшей высоко-сложной безобразной глупости!!!

9. Zum

   Вечного ничего нет, ЗАКОН жизни. Но посмотрим на ядерную реакцию затраты энергии чтобы она началась
   горазда ниже чем получаем. Солнце вечный двигатель или нет. Вот с этой позиции предполагаю надо смотреть.
   С позиции двигатель у которого кпд более единицы но не о вечности, это в природе не может быть теоритически.

10. Виталий

    Ну, почему рассматривается ВД только применительно законов сохранения энергии и термодинамики, а закон Тяготения- гравитация, она же и есть энергия. Найдите в поисковиках ГУГЛ статьи на тему: «Вечный двигатель» Путева- М.Д.Г. или реферат на тему: «Гравитация, управляемая механизмами»

11. Владёха

    Всё же просто!!! Порядочные изобретатели, не конструируют вечные двигатели ради выдачи им патента, а конструируют его, ради пользы за счёт него, человеческому обществу, и экологии планеты Земля!!!

12. Владёха

    Сверхъединичная рекуперация энергии замкнутой системой — аккумулятор-двигатель-генератор: (((((((((А/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)/100%*В%+А)=…, где: А — энергия первоисточника (допустим она электроток аккумулятора), постоянно подающаяся для питания ею двигателя; 100% — это 100% от энергии, а делание на эти 100% в расчётах, это нахождение 1% энергии, как один раз, от самой первоначальной энергии первоисточника, так и постоянно, от значения цифры всякий новый раз рекуперируемой энергии системой — аккумулятор-двигатель-генератор; В% — это цифра в %, КПД одиночного цикла рекуперации энергии, системой — аккумулятор-двигатель-генератор, генерируемой её генератором. И если КПД — В%, равняется у этой системы — аккумулятор-двигатель-генератор 50%,то система вырабатывает её генератором 1 (100%) энергии, равную той 1(100%) , которой постоянно питается она от её аккумулятора. Но если же она, эта система — аккумулятор-двигатель-генератор, имеет её КПД — В%,равный больше 50%, то она вырабатывает больше 1 (100%) — той энергии которой постоянно питает её аккумулятор, вырабатывая её своим генератором! И при этом, эта система не нарушает можно даже так сказать, закон сохранения энергии,потому что входе рекуперации всякий раз, её энергии — А, она на себя эту рекуперируемую её же энергию и тратит,с целью совершения ею своей новой работы, многократно,а значит она не производит полезную её работу каждый раз большую, чем затрачивает на её производство своей же собственной энергии, хотя и способна этим, её нарастить в себе,во много раз больше той, всей энергии,которой в самом начале был заряжен её аккумулятор!

    28.04.2017

    Из теории электрических цепей известно явление резонанса токов.
    При параллельном соединении ёмкости С и индуктивности L и при выполнении
    условия (2πf)²=1/ С L-ток через подводящую напряжение цепь не идет.
    Формально это описывается так: Ic=jU/Xc , IL=-jU/XL.
    при равенстве Хс и XL. сумма токов в подводящей цепи равна 0
    Ток IL отстаёт по фазе от тока Ic на угол π. Если индуктивность заменить
    на активное сопротивление R= XL. с последовательно подключенным
    звеном чистого запаздывания(ЗЧЗ) обеспечивающего отставание тока от
    напряжения на угол π/2, то в работе резонансной схемы ничего
    не измениться, за исключением
    того, что на сопротивление R будет выделяться тепло Q=RI²
    Это содержательное описание задачи, оно просто и
    понятно.
    Если в качестве ЗЧЗ использовать два встречно – параллельно
    включенных вакуумных диода, то казалось бы идея легко
    реализуется. С легкой руки Р. Фейнмана,
    эта мысль циркулирует в интернете, под названием «энергия вакуума»
    Часто цитируются слова Фейнмана о том, что в вакууме заключенном в баллоне
    эл.лампочки содержится столько энергии, что ею можно вскипятить
    все океаны,. По имеющимся оценкам, для реализации
    нужного сдвига фаз требуется частота в районе 3 терагерц (3*10¹5 гц), в виду
    малой инерционной массы электрона. Для более массивных носителей заряда (ионов ртути) 2*10¹² гц, что практически приведет к излучению энергии через стенки сосуда, которая не
    дойдет до потребителя
    Далее рассматривается один из возможных вариантов
    реализации ЗЧЗ основанного на инерционности поворота магнитных
    доменов, где нужный сдвиг фаз может быть достигнут даже на звуковых частотах.
    Суть заключается в том, что вторичная обмотка охватывает
    два сердечника. Первый сердечник обычный трансформатор в
    котором магнитный поток остается постоянным при постоянном
    входном напряжении u₁= jω Ф ₁ w₁
    во втором сердечнике нет размагничивающей обмотки
    и поэтому Ф₂ зависит только от тока нагрузки. С увеличением тока нагрузки, амплитуда
    Ф₂ увеличивается «При некотором увеличении амплитуды перемагничивающего поля появляется сдвиг по фазе φ между перио¬дическими функциями H=Hm sinωt и В=В т sin(ωt- φ).»
    Цитата из книги Мишина Д.Д. Магнитные материалы.М. 1981г стр 29.
    На этом эффекте работает подавляющее большинство
    резонансных бестопливных генераторов отличающихся друг от друга только
    конструкцией ЗЧЗ. Это упоминавшаяся уже «энергия вакуума», трубка Шоулдерса,
    генератор Капанадзе и т.д.
    Для количественной оценки ожидаемых эффектов необходимо формализовать
    приведенные выше качественные соображения.
    к изложению которых и переходим.

    Двухконтурный трансформатор

    (ЗЧЗ)
    РАСЧЕТНАЯ СХЕМА

    i₁
    ф₂
    w₁

    математическая модель учитывающая запаздывание на
    перемагничивание

    магнитный поток Ф₁ создаётся двумя намагничивающими силами w₁ i₁ и w₂i₂
    Ф₁=ff₁(w₁ i₁- w₂i₂) Ф₁=L₁ i₁/ w₁-Mi₂/ w₂
    M коэффициент взаимоиндукции
    магнитный поток Ф₂ создаётся одной намагничивающей силой
    Ф₂= ff₂ w₂i₂ Ф₂= L₂ i₂/w₂
    где ff –формфактор сердечника
    ff=µS/P –здесь µ абсолютная магнитная проницаемость материала сердечника,
    S площадь поперечного сечения, P периметр
    замечу, что индуктивность L=ffw²
    Ф=iL/w i –ток в обмотке, w – количество витков обмотки
    ЭДС самоиндукции U= jωLi , j=√-1 , ω=2∏f где f частота в гц, ∏=3,14
    В выбранном здесь частотном описании модели на основе преобразования
    Фурье, звено чистого запаздывания вводится как множитель e-j ωT
    T время запаздывания или ωT=φ угол запаздывания
    Ф₂e-jωT= ff₂ w₂i₂ или Ф₂= L₂ i₂ еjωT/w₂

    Магнитный поток во вторичной обмотке

    Сумма магнитных потоков Ф₀= Ф₂ + Ф₁= L₂ i₂ еjωT/w₂ + L₁ i₁/ w₁-Mi₂/ w₂

    Ф₀=L₂ i₂ еjωT/w₂ + L₁ i₁/ w₁-Mi₂/ w₂
    генерирует напряжение U₂=jωw₂ Ф₀
    U₂= jωw₂ (L₂ i₂ еjωT/w₂ + L₁ i₁/ w₁-Mi₂/ w₂)

    Или
    U₂= jω L₂ i₂ еjωT + jω L₂ i₁ — jω Mi₂

    Магнитный поток в первичной обмотке

    Ф₁=L₁ i₁/ w₁ — M i₂/w₂

    U₁= jωL₁ i₁ — jω L₁ i₂
    Т.к. M w₁/w₂ = L₁

    имеем 3 уравнения
    U₁= jωL₁ i₁ — jω L₁ i₂ 1.
    
    jω L₁ i₁ w₂/ w₁= jω L₂ i₁
    U₂= jω L₂ i₂ еjωT + jω L₂ i₁ — jω Mi₂ 2.
    i₂z = U₂ 3.
    с 3 неизвестыми i₁, i₂ и U₂
    где z =jx+r комплексная нагрузка
    совместно решаем 3 и 2
    i₂z = jω L₂ i₂ еjωT + jω L₂ i₁ — jω Mi₂

    i₂ = jω L₂ i₁ /(z + jω M- jω L₂ еjωT)

    или
    подставим i₂ в 1.
    U₁= jωL₁ i₁ — jω L₁(jω L₂ i₁) /(z + jω M- jω L₂ еjωT)
    U₁= jωL₁ i₁ + L₁ ω² L₂ i₁) /(z + jω M- jω L₂ еjωT)

    U₁= jωL₁ i₁ +(M² ω² i₁) /(r+jx + jω M- jω L₂ еjωT)

    чтобы U₁ и i₁ были ортогональны необходимо

    чтобы выражение
    
    не содержало действительной части
    ej φ =cos φ +jsin φ
    (M² ω² i₁) /(r+jx + jω M- jω L₂ еj φ)
    (M² ω² i₁) /(r+jx + jω M- jω L₂ (cos φ +jsin φ))
    т.е. r=- ω L₂sin φ
    т.к. функция sin φ нечетная, то r= ω L₂sin(- φ)
    это и есть условие ортогональности

    реактивная составляющая

Движение. Теплота Китайгородский Александр Исаакович

Перпетуум мобиле

Перпетуум мобиле

Об осуществлении перпетуум мобиле мечтает Бертольд – герой «Сцен из рыцарских времен» Пушкина. «Что такое перпетуум мобиле?» – спрашивает его собеседник. «Это вечное движение, – отвечает Бертольд. – Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человека. Делать золото – задача заманчивая, открытие может быть любопытное, выгодное, но найти разрешение перпетуум мобиле…».

Перпетуум мобиле, или вечный двигатель, – это машина, работающая не только вопреки закону уменьшения механической энергии, но и нарушающая закон сохранения механической энергии, который, как мы теперь знаем, выполняется лишь в идеальных, недостижимых условиях – при отсутствии трения. Вечный двигатель, как только он будет сконструирован, должен начать работать «сам по себе» – например, вращать колесо или подымать грузы снизу вверх. Работа эта должна происходить вечно и непрерывно, а двигатель не должен требовать ни топлива, ни рук человеческих, ни энергии падающей воды – словом ничего, взятого извне.

Первый до сих пор известный достоверный документ об «осуществлении» идеи вечного двигателя относится к XIII веку. Любопытно, что спустя шесть веков, в 1910 году, в одно из московских научных учреждений был представлен на «рассмотрение» буквально такой же «проект».

Проект этого вечного двигателя изображен на рис. 36. При вращении колеса грузы перекидываются и поддерживают, по мысли изобретателя, движение, так как откинувшиеся грузы давят гораздо сильнее, действуя на более далеком от оси расстоянии. Построив эту отнюдь не сложную «машину», изобретатель убеждается, что, повернувшись по инерции на один или два оборота, колесо останавливается. Но это не приводит его в уныние. Допущена ошибка: рычаги надо сделать длиннее, форму выступов изменить. И бесплодная работа, которой многие доморощенные изобретатели посвящали свою жизнь, продолжается, но, разумеется, с тем же успехом.

Вариантов предлагавшихся вечных двигателей было в общем немного: разнообразные самодвижущиеся колеса, в принципе не отличающиеся от описанного, гидравлические двигатели – например, показанный на рис. 37 двигатель, изобретенный в 1634 г.; двигатели, использующие сифоны или капиллярные трубки (рис. 38), потерю веса в воде (рис. 39), притяжение железных тел магнитами. Далеко не всегда можно догадаться, за счет чего же должно было, по идее изобретателя, происходить вечное движение.

Еще до установления закона сохранения энергии утверждение о невозможности перпетуум мобиле мы находим в официальном заявлении французской Академии, сделанном в 1775 году, когда она решила не принимать больше для рассмотрения и испытания никакие проекты вечных двигателей.

Многие механики XVII–XVIII веков уже клали в основу своих доказательств аксиому о невозможности перпетуум мобиле, несмотря на то, что понятие энергии и закон сохранения энергии вошли в науку много позже.

В настоящее время ясно, что изобретатели, которые пытаются создать вечный двигатель, не только входят в противоречие с экспериментом, но и совершают ошибку против элементарной логики. Ведь невозможность перпетуум мобиле есть прямое следствие из законов механики, из которых они же исходят, обосновывая свое «изобретение».

Несмотря на полную бесплодность, поиски вечного двигателя, вероятно, сыграли все же какую-то полезную роль, так как в конечном счете привели к открытию закона сохранения энергии.

Вечный двигатель, или на латинском языке "перпетум мобиль", представляет собой гипотетическую машину, которая могла бы функционировать вечно после придания ей начального импульса и без необходимости последующего подвода энергии к ней.

Законы термодинамики

Чтобы понять, возможен или невозможен перпетум мобиль, следует вспомнить первые два закона термодинамики:

1. Первый закон термодинамики гласит: "Энергия не создается и не уничтожается, она может лишь переходить в разные состояния и виды". То есть если над данной системой совершают работу или она обменивается теплом с внешней средой, то ее внутренняя энергия изменяется.
2. Второй закон термодинамики. Согласно ему, "энтропия Вселенной стремится увеличиться с течением времени". Этот закон указывает, в каком направлении будет протекать термодинамический процесс самопроизвольно. Кроме того, из этого закона следует невозможность перехода энергии из одного вида в другой без потерь.

Вечный двигатель первого и второго рода

Вечный двигатель, или на латинском языке perpetuum mobile, бывает двух родов:

1. Вечный двигатель первого рода представляет собой машину, которая постоянно работает без подвода внешней энергии и при этом совершает какую-либо работу. То есть перпетум мобиль первого рода противоречит первому закону термодинамики, поэтому, кстати, он и получил название двигателя первого рода.
2. Вечный двигатель второго рода - это любая машина, которая работает с периодическими циклами, преобразуя один вид энергии в другой, например, механическую в электрическую и наоборот, без каких-либо потерь в процессе этого преобразования. То есть вечный двигатель (перпетуум мобиле) второго рода противоречит второму закону термодинамики.

Невозможность существования

Вечный двигатель первого рода противоречит фундаментальному закону физики о сохранении энергии изолированной системы, поэтому существовать не может. Что касается perpetuum mobile второго рода, то он также невозможен, поскольку в любом работающем двигателе происходит распыление энергии различными способами, главным образом, в виде тепла.

Учитывая, что законы термодинамики проверены несколькими столетиями опытов и экспериментов и еще ни разу не дали сбоя, можно смело говорить, что любые проекты вечных двигателей - это обман. Такие проекты часто возникают в разнообразных религиозных кружках, в которых присутствуют верования о нескончаемых источниках энергии и так далее.

Кроме того, время от времени появляются различные мысленные "парадоксы", которые, казалось бы, демонстрируют работоспособность тех или иных перпетум мобиль. Во всех этих случаях речь идет об ошибках в понимании законов физики, поэтому такие мысленные "парадоксы" являются поучительными.

Исторические поиски вечных двигателей и их важность для развития человечества

Законы термодинамики были установлены окончательно во второй половине XIX века. Согласно им, любая работающая машина не может переводить энергию из одного состояния в другое с коэффициентом полезного действия, равным 100%, не говоря уже о постоянном снабжении энергией других систем без подвода ее к самой машине.

Несмотря на это, многие люди в ходе истории и по сей день искали и продолжают искать различные конструкции работающих вечных двигателей, которые можно сравнить со своеобразным "эликсиром молодости" в области механики.

Все проекты таких машин заключаются в использовании разных весов, углов, физических или механических свойств конкретных субстанций, которые могут двигаться постоянно и даже создавать избыточное количество полезной энергии. Говоря о современном времени и его огромных энергетических потребностях, можно понять важность перпетум мобиль, который бы стал настоящей революцией в развитии человечества.

Возвращаясь в историю, следует сказать, что первые известные проекты вечных двигателей начали появляться в средневековой Европе. Полагают, что первой моделью вечного двигателя стало соответствующее изобретение в Баварии в VIII веке нашей эры.

Известные проекты вечных двигателей в Средние века

К сожалению, до настоящего времени ничего не известно о существовании проектов перпетум мобиль в обществах до Средних веков. Не сохранилась никакая информация о том, что древние греки или римляне создавали такие машины.

Самым древним изобретением вечного двигателя, которое известно человечеству, является магическое колесо. Хотя не сохранилось изображений этого изобретения, исторические письменные источники говорят, что оно относится ко времени существования Империи Меровингов на территории современной Баварии в VIII веке. Однако некоторые историки говорят о том, что данная машина не существовала в действительности и что вся информация о ней является легендой.

Бхаскара был известным индийским математиком, который признается самым влиятельным ученым Средних веков на своем континенте. Его работы, касающиеся дифференциальных уравнений, предшествуют на 5 веков аналогичным работам Ньютона и Лейбница. Около 1150 года Бхаскара придумал колесо, которое должно было вращаться вечно. К сожалению, это изобретение так и не было сконструировано, но оно является первым несомненным свидетельством попыток создания вечного движения.

Первым изобретением вечного двигателя в Европе является машина известного французского масона и архитектора XIII века Виллара де Оннекура. Точно не известно, было ли его изобретение сконструировано, но в дневниках Виллара де Оннекура находят изображение его perpetuum mobile.

Легендарный инженер и изобретатель из Флоренции Леонардо да Винчи также создал несколько машин - вечных двигателей, и в этом плане он опередил на несколько веков свое время. Данные машины, естественно, оказались неработоспособными, и ученый сделал вывод о невозможности существования вечных двигателей в физике.

Вечные двигатели Нового времени

С наступлением Нового времени изобретение вечного двигателя стало популярным занятием, и многие изобретатели тратили свое время на создание такой машины. Связан этот бум прежде всего с успехом в развитии механики.

Так, итальянский изобретатель XVI века Марк Зимара сконструировал вечно работающую мельницу, а голландец Корнелиус Дреббель посвятил одно из таких изобретений английскому королю. В 1712 году инженер Иоганн Бесслер проанализировал более 300 подобных изобретений и решил создать собственный перпетум мобиль.

В итоге, в 1775 году члены королевской академии наук в Париже издали указ о том, что не будут принимать какие-либо изобретения, которые ассоциируются с тематикой вечного двигателя.

Мысленные эксперименты

В теоретической физике часто используют мысленные эксперименты, с помощью которых стараются проверить фундаментальные физические законы. Касательно темы вечных двигателей, можно назвать следующие проекты:

• Демон Максвелла. Речь идет о нарушении второго закона термодинамики, когда гипотетический демон разделяет смесь газов. Этот мысленный эксперимент позволяет понять суть энтропии системы.

• Вечный двигатель Ричарда Фейнмана, который выполняет работу за счет термических флуктуаций и поэтому может работать вечно. В действительности он будет работать до тех пор, пока окружающая среда имеет более высокую температуру, чем сам двигатель.

Окончательно ли мертва надежда создать вечный двигатель?

Мы не можем с уверенностью утверждать, что никогда не будет придумано механизма, способного работать вечно, поскольку человечество еще многого не знает о Вселенной, в которой живет. Возможно, будет открыт вид экзотической материи, например, черная материя в космосе, о которой почти ничего неизвестно. Поведение этой материи может заставить пересмотреть законы термодинамики. Эти законы являются настолько фундаментальными, что любое их изменение по своим масштабам будет аналогично влиянию теории Альберта Эйнштейна на законы классической механики Исаака Ньютона и на развитие физики в целом. Также возможно, что вечное движение существует в объектах, поведение которых подчиняется квантовой механике.

ПОЛНОЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОАНИЕ ВОЗМОЖНО ЛИШЬ
В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ВТОРОГО РОДА!
Вечных двигателей не бывает, это моё твёрдое убеждение. Но не существует и запрета на преобразование энергии с кпд близким к 100%, по крайней мере, на современном уровне, этого ещё, ни кто не доказал. В пользу сказанного, говорят практически достигнутые результаты по преобразованиям механической энергии в механическую же энергию, или же электромеханические преобразования. Достигнутые, в них, на сегодня кпд порядка 97-98% , давно должны были насторожить современных учёных и заставить их усомниться в, декларируемой Карно, ущербности термодинамических преобразований. Жалкая попытка научного обоснования получающегося низкого кпд, так называемых тепловых двигателей, теплородиста Карно, антинаучна в своих основах. Более того, в описании своего знаменитого цикла, Карно допускает, несколько, противоречащих самому себе выводов и противоречащих здравому смыслу умозаключений. Может быть причина низкого кпд, при термодинамических преобразованиях энергии, заключается в несовершенстве выбранного способа? Был ведь период времени, к примеру, когда лампы накаливания считались пределом совершенства, теперь же, когда мы чуточку разобрались в физике преобразования химической, электрической, электромагнитной энергии в эл.магнитное излучение видимого(и не только) спектра, появились лазеры, светодиоды, а эл.лампы накаливания уже сами стали полным отстоем в своей области. Может быть нам хотя бы усомниться во всемогуществе термодинамики? Ведь, до настоящего времени, человечество применяло, практически, лишь один единственный способ, способ перепада давлений. Он использован во всех двигателях от паровозного до ракетного, в доказательство сказанного могу предложить, сомневающимся, обеспечить подачу в рабочие камеры всех, известных двигателей, обыкновенного сжатого воздуха, с параметрами давлений рабочего тела и они будут работать. Но не будем забегать вперёд, рассмотрим всё по порядку. На сегодня мы имеем три основных интерпретации второго начала термодинамики:
1.Не возможен процесс, при котором теплота, переходила бы самопроизвольно, от тел более холодных к телам более нагретым. Р. Клаузиус(1850)
2.Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара. У.Томпсон (Кельвин)(1851).
3.Энтропия как функция беспорядка, в замкнутых системах может только возрастать.

1.Рассмотрим первую формулировку. Начнем с понятия "теплота", как видим оно применено как имя существительное, с явно сопутствующими вещественными свойствами, всё как понимал и завещал Карно. С таким наследием мы переходим в третье тысячелетие???
Общепризнано атомно-молекулярное строение материи. Разработана и почитаема молекулярно-кинетическая теория. МКТ объясняет тепловые явления как проявление кинетической энергии хаотического движения молекул. НЕТ теплорода, тепла, теплоты. Нет и тепловой энергии вне молекул. Есть кинетическая энергия молекул как мера движения молекул. Материальны сами молекулы и их движение. Именно вещественность тепла, теплоты, провозглашенная Карно, требует определения направления ее перемещения. В МКТ превалирующая энергия молекул с высокотемпературных участков распространяется на низкотемпературные участки пространства. Теплообмена не существует, как и тепла. Не ясна цель моих высказываний? Воздух из поврежденной автомобильной камеры самопроизвольно распространится в окружающее пространство, но автомобильная камера не может самопроизвольно накачаться воздухом окружающей среды. И ни какого "пневмообмена". Это неоспоримо, это "ежу понятно". Заметьте, безо всякого "второго начала пневматики", а всё потому, что нам не затуманили голову "вещественным пневмородом", а дали физику возникновения давления газа без идеалистического искажения.
Превалирующая энергия молекул области пространства распространяется, рассеивается, в области ее относительного недостатка. НЕ теплообмен, ни в коем случае! Областям с недостатком отдавать нечего, они принимают избыток энергии молекул распространяющийся из областей с превалирующей энергией. Когда мы уясним, что нет теплоты, нет и теплообмена, станет явной никчемность этой формулировки второго начала. Но самое главное, мы только с этого момента освободимся от теплородного наследия термодинамики, вещественности теплоты.
Для этого не нужны знания "высоких материй", нужно лишь последовательно во всём разобраться, сопоставлением всех аргументов, раз и навсегда и никогда не возвращаясь к ранее отвергнутому. Как, например, поступили с геоцентрической моделью вселенной. У нас же получилось примерно так: "земля на трёх китах это глупость:.это вселенная, с её галактиками, она точно на трёх китах".
Резюме этому рассуждению: указанная формулировка второго начала, дана теплородистами для выхода из тупиковой ситуации, куда их завела вещественность тепла и теплоты. Для МКТ это "пятое колесо" и нужно не более чем выше описанный закон пневматики.

2. Вторую формулировку считают аналогом первой. Позвольте не согласиться. То, что нарушение "постулированного направления движения теплоты", позволило бы создать в.д. второго рода это логично. Но на каком основании мы утверждаем, что если не нарушить этого постулата то в.д. второго рода не создать, лично для меня огромная загадка. Предположим, что невозможность полного преобразования мы найдём в постулатах и цикле Карно. Пробежимся указочкой по строкам описания цикла Карно. Небольшое авторское пояснение, несмотря на то, что я в принципе не приемлю теплородистких, тепло вещественных позиций, а именно из них сложено всё описание, я тем не менее беру без каких либо изменений первоисточное изложение.
"Карно цикл, обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту)."
Теплота не вещественна, поэтому я бы предложил говорить о следующем. Термодинамическое преобразование энергии это процесс превращения кинетической энергии молекул рабочего тела(р.т.), в кинетическую энергию движущихся частей машины или наоборот.
"Р.т. последовательно находится в тепловом контакте с двумя тепловыми резервуарами(имеющими постоянные темп-ры) - нагревателем(с темп-рой Т1) и холодильником (с темп-рой Т 2 < T1). Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определённого кол-ва теплоты от нагревателя к холодильнику."
Ничего ни куда не переносится, не обязательны ни тепловые контакты, ни разность температур. Для совершения термодинамического преобразования сразу обозначим, первого рода, т.е. единственного его вида применённого во всех известных ныне, так называемых, тепловых двигателях, необходимым условием является наличие разности давлений р.т. между рабочей зоной и зоной сброса р.т. Достаточными условиями является: а) перепад давления должен соответствовать возникающей результирующей, величина которой должна быть больше или равна величины противодействующих сил сопротивления, в числе которых - снимаемое усилие; б) принимающее энергию тело (поршень, ротор турбины или масса самой ракеты) должно находиться в движении. Это всё!
Вы возразите, как же? Двигатель то, тепловой. Во-первых, из выше сказанного следует, что он в первую очередь пневматический. Нагрев р.т. используется лишь для создания превалирующего давления р.т. и является, наиболее эффективным методом его создания. Подайте вместо р.т. сжатый воздух и любой известный "тепловой двигатель" будет работать. Декомпрессия остановит любой "тепловой двигатель". Кто-либо пытался проанализировать этот факт? Если в цилиндре с поршнем, р.т. будет иметь давление 1атм, то поршень не шелохнется в среде выброса с давлением 1атм, даже если температура р.т. внутри него будет больше15000. И наоборот, если температура в цилиндре будет равна температуре атмосферы, но давление р.т. будет удовлетворять сформулированному необходимому и достаточным условиям, то поршень будет выдвигаться и процесс т.д. преобразования происходить. Этот вывод вообще следует из элементарной формулы действующих на поршень сил, со стороны р.т. и со стороны атмосферы: F = Fр.т.- Fатм. = Pр.т.*Sпоршня - Pатм.*S поршня = Sпоршня (Pр.т. -Pатм.).
Где вы видите прямую зависимость сил от температуры?
Перейдём к просмотру самого цикла:
"Р.т. (например пар в цилиндре под поршнем) при температуре Т1 приводится в соприкосновение с нагревателем и изотермически получает от него кол-во теплоты δQ1 (при этом пар расширяется и совершает работу) , этому соответствует отрезок изотермы АВ."
Вы не забыли температуру этого нагревателя? Вернитесь наверх - Т1, так и есть. И как Вы собрались передавать теплоту от нагревателя с температурой Т1 рабочему телу с Т1? Не могу не сделать "лирического отступления", ибо меня часто упрекают в непочтительном отношении к Карно, поэтому хочу внести ясность в этом вопросе. Это предложение человека с планеты "Ниберу"? Землянам, допускающим такой процесс, я предлагаю, с чайником воды, имеющим температуру 1000С, войти в сауну с температурой 1000С. Как закипит, звоните, я прилечу с 1*106баксов, для торжественного вручения Вам. Я бы хотел посмотреть, вживую, на землянина обогревающего свое жилище с Т=200, радиаторами с Т=200, звоните, доставьте удовольствие. Кстати, не забывайте, процесс этого квазистатического изотермического преобразования применён светилами науки в двигателях! Не забыли сколько оборотов совершают двигатели в секунду? Я напоминаю для укрепления вашей уверенности в выборе квазистатических процессов для описания их работы. Но это не всё, это всего лишь здравый смысл. На самом деле всё ещё хуже, Карно...

Омский Государственный Университет

Вечный двигатель

Perpetuum mobile

Реферат по курсу концепции современного

естествознания

студента группы Э-61

экономического факультета ОмГУ

Бубнова Андрея

Омск

Мартын. Что такое perpetuum mobile ?

Бертольд. Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому... видишь ли, добрый мой Мартын, делать золото - задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное, но найти perpetuum mobile ... О!...

А. С. Пушкин . “Сцены из рыцарских времён”

Современная жизнь человека невозможна без использования самых разнообразных машин, облегчающих его жизнь. С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д. Основным свойством машин является их способность совершать работу.

Во всех механизмах и машинах прежде чем совершить работу энергия переходит из одного вида в другой. Нельзя получить энергии одного вида больше чем другого при любых превращениях энергии, так как это противоречит закону сохранения энергии. В связи с этим нельзя создать вечный двигатель, то есть такой двигатель в котором в результате превращения энергии одного вида её получается больше, чем было.

Закон сохранения и превращения энергии является основным в современном естествознании. Энергия, являющаяся мерой движения материи, имеет следующие отличительные разновидности: механическая, электрическая, тепловая, магнитная, атомная и др. Каждая из них может превращаться друг в друга, причём в совершенно определённых соотношениях, и при этом количество энергии остаётся неизменным. Общее количество энергии замкнутой материальной системы есть величина постоянная, изменяются только различные виды этой энергии, испытывая взаимные превращения.

Закон сохранения энергии был сформулирован ещё в 1748 году М. В. Ломоносовым, который писал: “...так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; ...Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает”.

Многие изобретатели пытались построить машину - вечный двигатель, способную совершать полезную работу без каких-либо изменений внутри машины. Все эти попытки заканчивались неудачей.

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.

Вот как писал о значении для человечества вечного двигателя замечательный французский инженер Сади Карно : “ Общее и философское понятие “perpetuum mobile” содержит в себе не только представление о движении, которое после первого толчка продолжается вечно, но действие прибора или какого-нибудь собрания таковых, способного развивать в неограниченном количестве движущую силу, способного выводить последовательно из покоя все тела природы, если бы они в нём находились, нарушать в них принцип инерции, способного, наконец, черпать из самого себя необходимые силы, чтобы привести в движение всю Вселенную, поддерживать и беспрерывно ускорять её движение. Таково было бы действительно создание движущей силы. Если бы это было возможно, то стало бы бесполезным искать движущую силу в потоках воды и воздуха, в горючем материале, мы имели бы бесконечный источник, из которого могли бы бесконечно черпать.”

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;

4). природные магниты;

5). электромагнетизм;

6). пар или сжатый воздух.

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. В записях Леонардо да Винчи тоже были найдены несколько набросков perpetuum mobile.

Наиболее часто встречающаяся модель вечного двигателя, до сих пор возрождающаяся в различных вариациях благодаря горе-изобретателям, 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.

Некоторые изобретатели вечных двигателей были просто жуликами, ловко надувавшими легковерную публику. Одним из наиболее выдающихся “изобретателей” был некий доктор Орфиреус (настоящая фамилия - Бесслер). Перепробовав множество занятий, он пришёл к изобретению вечного двигателя. Основным элементом его двигателя было большое колесо, которое будто бы не только вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжёлый груз на значительную высоту. Этот доктор имел множество высокопоставленных покровителей, таких как польский король Август II, ландграф Гессен-Кассельский. Последний предоставил изобретателю свой замок и всячески испытывал машину. Этим двигателем заинтересовался и Пётр I, который подумывал о его приобретении. Однако Орфиреус соглашался продавать машину не менее чем за 100000 рублей, из чего следует, что он получал весьма не маленький доход от нее. Он был, пожалуй, самым удачливым авантюристом, так как безбедно прожил до старости, получая немалый доход от показа машины. Однако его “вечный двигатель” оказался далеко не вечным - его приводили в действие брат и служанка, дёргая за искусно спрятанный шнурок.

Другим 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.

Большую популярность получила у изобретателей вечного двигателя идея соединения динамо-машины с электромотором. Все подобные проекты сводятся к следующему - надо шкивы динамо-машины и электромотора соединить ремнём, а провода от динамо-машины подвести к электромотору. После первоначального импульса машины начнут вырабатывать энергию, и это будет продолжаться до бесконечности. Здесь всё сводится к тому, что если бы не было трения, они бы действительно вращались вечно. Но странно, что изобретателям не приходит в голову другой проект - соединить два шкива ремнём и дать толчок. Первый шкив, вращаясь, будет двигать второй, а второй, в свою очередь, сообщать энергию на движение первому.

Все вышеприведённые двигатели являлись двигателями первого рода, то есть такими двигателями, которые нарушают первое начало термодинамики. Согласно первому закону термодинамики мы имеем

Любая машина может совершать работу над внешними телами только за счёт получения извне количества теплоты Q (то есть энергии) или уменьшения своей внутренней энергии D U.

Сравнительно мало предпринималось попыток создания вечных двигателей второго рода. Для работы обычного теплового двигателя необходимо иметь нагреватель и холодильник. Очень заманчивой кажется задача создания тепловой машины, которая могла бы совершать механическую работу с использованием нагревателя.

Возможность создания такой 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.

Теплопередача самопроизвольно происходит только в одном направлении - от горячего тела к холодному. Значит, чтобы энергия теплового движения молекул воды мирового океана превратилась в механическую энергию, необходимо иметь рабочее тело, температура которого ниже температуры воды в океане.

Из этого следует, что неосуществим термодинамический процесс, в результате которого происходила бы передача тепла от одного тела к другому, более горячему, без каких-либо других изменений в природе. Иначе говоря, невозможно построить периодически действующую машину, которая непрерывно превращала бы теплоту в работу только за счёт охлаждения одного тела, без того чтобы в окружающих телах не произошло одновременно каких-либо изменений.

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.

Перпетуум мобиле - вечный двигатель - романтическая мечта подвижников, пытавшихся дать человечеству беспредельную власть над природой, вожделённый источник обогащения для шарлатанов и авантюристов; сотни, тысячи прожектов, так никогда не осуществлённых; хитроумные механизмы, которые, казалось, вот-вот должны были заработать, но почему-то оставались в неподвижности; разбитые судьбы фанатиков, обманутые надежды меценатов... Но из-за чего всё это происходило? Из-за незнания элементарных физических законов, из-за желания из ничего получить всё. До сих пор в патентные бюро поступают заявки с устройствами, которые по существу являются вечными двигателями. Видимо, в самой идее вечного двигателя кроется какая-то тайна, что-то, что заставляет людей искать и искать его секрет. Но, видно так устроен человек...

Литература

Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель. М., 1922.

Кабардин О. Ф. Физика: Справочные материалы. М., 1991.

Краткий Политехнический Словарь. М., 1956.

Орд-Хьюм А. Вечное движение. М., 1980.

Перельман Я. И. Занимательная физика. М., 1991.