Az örökmozgó hosszú évszázadok óta kísérti a tudósokat és a mérnököket. Ennek ellenére nagyon csábítónak tűnik az ötlet, hogy olyan eszközt hozzunk létre, amely folyamatosan, energiapazarlás nélkül működik. Lehetséges-e létrehozni, mondják a tudósok.
Mi az az örökmozgó?
A Perpetuum mobile vagy a Perpetuum Mobile egy képzeletbeli eszköz. Egyesek úgy vélik, hogy elméletileg lehetséges olyan gépet létrehozni, amely korlátlan ideig működik energiaforrások elköltése nélkül. Ugyanakkor a tudósok fokozatosan kiábrándultak ebből a gondolatból, és felismerték, hogy jobb, ha elhagyják az ilyen eszköz létrehozására irányuló kísérleteket, mert azok értelmetlenek. Az örökmozgó létrehozásának lehetetlensége a termodinamika első főtétele. De az örökmozgó ötlete továbbra is nagy érdeklődésre tart számot.
Egy ideális örökmozgónak a Big Freeze (Big Freeze) végéig kell működnie. Ennek az elméletnek a hívei úgy vélik, hogy az idők végezetéig az univerzum nagyon sima gyorsulással fog tágulni. Ezt a folyamatot nagy fagyásnak hívják, és ha befejeződik, mindennek eljön a vége. Hogy ez mikor fog megtörténni, azt nem tudni pontosan, de van becslésünk. 100 billió év. Tehát egy örökmozgónak legalább annyit kell működnie, hogy valódi örökmozgónak tekintsük.
Mik azok az örökmozgó gépek?
A Perpetuum Mobile az első és a második típusú motorokra oszlik. Az első típusú motorok üzemanyag nélkül is működhetnének - és általában energiaköltségek nélkül, amelyek például akkor merülnek fel, amikor a mechanizmus részei egymáshoz dörzsölődnek. A második típusú motorok hőt vonhatnak ki a hidegebb környező testekből, és ezt az energiát a munkában hasznosíthatják.
Az interneten sok olyan projekt található, amelyek azt állítják, hogy egy örökmozgó tervezésén dolgoznak. Ha azonban alaposan tanulmányozza ezeket a projekteket, világossá válik, hogy mindegyik nagyon távol áll az örökmozgó gondolatától. De ha valakinek sikerül ilyen eszközt készítenie, a következmények elsöprőek lesznek. Úgy gondolják, hogy örökkévaló energiaforrást kapunk - ingyenes energiát.
Sajnos Univerzumunk alapvető fizika törvényei szerint örökmozgót nem lehet létrehozni.
Miért lehetetlen örökmozgót létrehozni?
Valószínűleg sokan azt mondják, hogy "soha ne mondd, hogy soha", különösen, ha a tudományról van szó. Bizonyos mértékig ez igaz. De ha kiderül, hogy létre lehet hozni egy örökmozgót, az felborítja az általunk ismert fizikát. Kiderült, hogy mi minden rossz volt és egyik korábbi megfigyelésünknek sincs értelme.
A termodinamika első főtétele az energiamegmaradás törvénye. E törvény szerint az energiát nem lehet sem létrehozni, sem elpusztítani – egyszerűen egyik formából a másikba változik. Annak érdekében, hogy a mechanizmus állandó mozgásban maradjon, az alkalmazott energiának ebben a mechanizmusban kell maradnia veszteség nélkül. Éppen ezért lehetetlen örökmozgót létrehozni.
Az első típusú örökmozgó megépítéséhez több feltételnek kell megfelelnünk:
A második típusú motorok, amelyek a környező testek hőjét használják fel, nem mondanak ellent az energiamegmaradás törvényének. Ezek a ravasz konstrukciók azonban tehetetlenek a termodinamika második főtételével szemben: zárt rendszerben lehetetlen a spontán hőátadás a hidegebb testekről a melegekre. Ehhez közvetítő kell. A közvetítő működéséhez pedig külső forrásból származó energia szükséges. Ráadásul a természetben nincs igazán visszafordítható
De ami a legfontosabb, egy örökmozgó létrehozása értelmetlen lehet. Az emberek azt várják, hogy ha elkészül egy ilyen készülék, akkor ingyenes energiaforrást kapunk. De vajon az? Valójában pontosan annyi energiát kapunk, amennyit ennek a motornak küldünk. Hiszen emlékezünk arra, hogy a fizika még meg nem cáfolt törvényei szerint a semmiből nem lehet energiát létrehozni, csak átalakítani. Tehát kiderült, hogy az örökmozgó egy használhatatlan eszköz.
TELJES TERMODINAMIKUS ÁTALAKÍTÁS CSAK LEHETSÉGES
MÁSODIK TÍPUSÚ ÁTALAKÍTÓBAN!
Nincsenek örökmozgók, ez az én szilárd meggyőződésem. De nincs tiltva a 100%-hoz közeli hatásfokú energiaátalakítás, legalábbis modern szinten, ezt még nem bizonyította senki. Az elmondottak mellett szólnak a mechanikai energia mechanikai energiává alakításában, vagy elektromechanikus átalakulásában gyakorlatilag elért eredmények. A bennük elért hatásfok ma 97-98% körül van, már régen figyelmeztetnie kellett volna a modern tudósokat, és kétségbe kellett vonnia a Carnot által deklarált termodinamikai átalakulások alacsonyabb rendűségét. Az a szánalmas kísérlet, hogy tudományosan alátámassza az úgynevezett hőmotorok ebből adódó alacsony hatásfokát, a Carnot-féle fűtőértéket, alapjaiban tudománytalan. Sőt, híres ciklusának leírása során Carnot számos olyan következtetést ismer el, amelyek ellentmondanak önmaguknak, és olyan következtetéseket, amelyek ellentmondanak a józan észnek. Lehet, hogy a termodinamikai energiaátalakítás alacsony hatásfokának oka a választott módszer tökéletlenségében rejlik? Hiszen volt egy időszak, amikor például az izzólámpákat a tökéletesség határának tekintették, de most, amikor már egy kicsit értünk a kémiai, elektromos, elektromágneses energiák látható elektromágneses sugárzássá alakításának fizikájához. és nem csak) a spektrum, a lézerek, a LED-ek és az elektromos izzólámpák maguk is teljes baromsággá váltak a maguk területén. Kételkedhetünk-e legalább a termodinamika mindenhatóságában? Hiszen az emberiség eddig a gyakorlatban egyetlen módszert, a nyomáscsökkenés módszerét alkalmazta. A mozdonyoktól a rakétákig minden hajtóműben alkalmazzák, az elmondottak bizonyítékaként azoknak, akik kételkednek, felajánlhatom, hogy az összes ismert hajtómű munkakamrájába közönséges sűrített levegő kerüljön, üzemi folyadéknyomás paraméterekkel. , és működni fognak. De ne menjünk elébe, tekintsünk mindent rendben. Ma három fő értelmezése van a termodinamika második főtételének:
1. Nem lehetséges olyan folyamat, amelyben a hő spontán módon átszállna a hidegebb testekből a forróbb testekbe. R. Clausius (1850)
2. Lehetetlen olyan időszakosan működő gépet építeni, amelynek teljes tevékenysége a mechanikai munka elvégzésére és a hőtároló ennek megfelelő hűtésére redukálódik. W. Thompson (Kelvin) (1851).
3. Az entrópia a rendezetlenség függvényében, zárt rendszerekben csak növekedhet.
1. Tekintsük az első megfogalmazást. Kezdjük a "hő" fogalmával, mint látjuk, főnévként használják, nyilvánvalóan hozzátartozó anyagi tulajdonságokkal, mindent megértett és hagyott Carnot. Ilyen hagyatékkal haladunk a harmadik évezredbe???
Az anyag atomi-molekuláris szerkezete általánosan ismert. A molekuláris-kinetikai elméletet kidolgozták és tisztelték. Az MKT a termikus jelenségeket a molekulák kaotikus mozgásának kinetikus energiájának megnyilvánulásaként magyarázza. NINCS kalória, hő, meleg. A molekulákon kívül nincs hőenergia sem. A molekulák mozgásának mértéke a molekulák kinetikus energiája. Maguk a molekulák és mozgásuk anyagiak. A hő anyagisága, a hő, amelyet Carnot hirdetett, megköveteli mozgásának irányának meghatározását. Az MKT-ban a magas hőmérsékletű régiókból származó molekulák uralkodó energiája a tér alacsony hőmérsékletű régióira oszlik el. A hőátadás nem létezik, valamint a hő. Nem világos a kijelentéseim célja? A sérült kamrából a levegő spontán módon szétterjed a környező térbe, de az autókamra nem tud spontán felfúvódni a környezeti levegővel. És nem akármilyen "pneumocsere". Tagadhatatlan, ez "nem ész". Figyeljük meg, minden "a pneumatika második törvénye" nélkül, de mindezt azért, mert nem egy "igazi légmell" borított el bennünket, hanem megkaptuk a gáznyomás előfordulásának fizikáját idealista torzítás nélkül.
A térrégió molekuláinak uralkodó energiája a relatív hiánya tartományában terjed, disszipál. NEM hőátadás, semmiképpen! A hiányos területeknek nincs mit adniuk, többlet molekuláris energiát kapnak, amely az uralkodó energiájú területekről terjed. Ha megértjük, hogy nincs hő, nincs hőátadás, akkor nyilvánvalóvá válik a második törvény ezen megfogalmazásának haszontalansága. De ami a legfontosabb, csak ettől a pillanattól szabadulunk meg a termodinamika fűtőanyagától, a hő anyagiságától.
Ehhez nem kell a "magas ügyek" ismerete, csak következetesen mindent meg kell érteni, az összes érvet egyszer s mindenkorra összehasonlítva, és soha többé nem térve vissza a korábban elutasítottakhoz. Ahogy például az univerzum geocentrikus modelljével tették. Nálunk ez valahogy így alakult: "a három pilléren álló föld nonszensz: ez az univerzum, a galaxisaival, pontosan három pilléren van."
Ennek az okoskodásnak az összefoglalása: a második törvény jelzett megfogalmazását a termogenisták adták, hogy kijussanak abból a zsákutcából, ahová a hő és a meleg anyagszerűsége hozta őket. Az MKT számára ez az "ötödik kerék", és nem kell több, mint a pneumatika fent leírt törvénye.
2. A második készítmény az első analógjának tekinthető. Hadd ne értek egyet. Az, hogy a "hőmozgás feltételezett irányának" megsértése lehetővé tenné a v.d. a második fajta logikus. De mi alapján állítjuk, hogy ha ez a posztulátum nem sérül, akkor a pl. a második fajtát nem lehet létrehozni, nekem személy szerint óriási rejtély. Tegyük fel, hogy a posztulátumokban és a Carnot-ciklusban lehetetlennek találjuk a teljes transzformációt. Menjünk végig egy mutató segítségével a Carnot-ciklus leírásának sorain. Egy kis szerzői magyarázat, annak ellenére, hogy elvileg nem fogadok el hőtermelő, hőanyag pozíciókat, vagyis a teljes leírás ezekből áll, ennek ellenére változtatás nélkül veszem az eredeti előadást.
"Carnot-ciklus, egy megfordítható körkörös folyamat, amelyben a hő munkává (vagy a munkából hővé) alakul.
A hőség nem igazi, ezért javaslom, hogy beszéljünk a következőkről. A termodinamikai energiaátalakítás az a folyamat, amelynek során a munkafolyadék (RT) molekuláinak kinetikus energiáját a gép mozgó alkatrészeinek kinetikus energiájává alakítják vagy fordítva.
"Az RT soros hőkapcsolatban van két (állandó hőmérsékletű) hőtárolóval - egy fűtőberendezéssel (T1 hőmérsékletű) és egy hűtővel (T 2 hőmérsékletű).< T1). Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определённого кол-ва теплоты от нагревателя к холодильнику."
Semmi sem kerül át sehova, sem hőérintkezőkre, sem hőmérsékletkülönbségre nincs szükség. Termodinamikai transzformáció végrehajtásához azonnal jelöljük az első fajtát, azaz. egyetlen típusát használják az összes jelenleg ismert úgynevezett hőgépben, szükséges feltétel a nyomáskülönbség megléte r.t. a munkaterület és a kiürítési terület között az r.t. Elegendő feltételek: a) a nyomásesésnek meg kell felelnie a kapott eredménynek, amelynek értékének nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie az ellentétes ellenállási erők értékével, beleértve az eltávolítandó erőt is; b) az energiát befogadó testnek (dugattyú, turbina rotor vagy magának a rakétának a tömege) mozgásban kell lennie. Ez minden!
Tiltakozik, hogyan? A motor termikus. Először is a fentiekből következik, hogy elsősorban pneumatikus. Fűtés r.t. csak uralkodó nyomás létrehozására használják R.T. és ez a leghatékonyabb módja annak létrehozásának. R.t helyett tálaljuk. sűrített levegő és bármely ismert "hőmotor" működni fog. A dekompresszió leállít minden "fűtőmotort". Próbálta valaki elemezni ezt a tényt? Ha dugattyús hengerben, r.t. 1 atm nyomású lesz, akkor a dugattyú nem fog mozogni 1 atm nyomású kilökő közegben, még akkor sem, ha a hőmérséklet r.t. belül több mint 15000 lesz. És fordítva, ha a henger hőmérséklete megegyezik a légkör hőmérsékletével, de a nyomás R.T. kielégíti a megfogalmazott szükséges és elégséges feltételeket, akkor a dugattyú előrehalad és a folyamat stb. átalakulások történnek. Ez a következtetés általában a dugattyúra ható erők elemi képletéből következik, az R.T. és a légkör oldaláról: F = Fр.т.- Fatm. \u003d P.t. * S a dugattyúról - Patm. * S a dugattyúról \u003d S a dugattyúról (P.t. - Patm.).
Hol látod az erők hőmérséklettől való közvetlen függését?
Nézzük magát a ciklust:
"RT (például gőz egy hengerben egy dugattyú alatt) T1 hőmérsékleten érintkezik a fűtőberendezéssel, és izoterm módon kapja tőle a δQ1 hőmennyiséget (miközben a gőz kitágul és működik), ez a szegmensnek felel meg. az AB izotermából."
Elfelejtette ennek a fűtőelemnek a hőmérsékletét? Menj vissza az emeletre - T1, ez így van. És hogyan fogja átadni a hőt a T1 hőmérsékletű fűtőberendezésből a T1 hőmérsékletű munkaközegbe? Nem tehetek mást, mint egy "lírai kitérőt", mert gyakran érnek szemrehányást Carnot-val szembeni tiszteletlenségért, ezért szeretném tisztázni ezt a kérdést. Ez a "Niberu" bolygóról származó ember javaslata? Azok a földlakók, akik megengedik ezt a folyamatot, azt javaslom, hogy egy 1000 C-os teáskanna vízzel lépjenek be az 1000 C-os szaunába. Ha felforr, hívjon, 1 * 106 dolcsival berepülök, ünnepélyes bemutatkozásra. Szeretnék látni élőben egy földlakót, aki fűti otthonát T = 200-zal, radiátorokat T = 200-zal, hívjon. Egyébként ne felejtsd el, hogy ennek a kvázi statikus izotermikus átalakulásnak a folyamatát a tudomány fényesei alkalmazzák a motorokban! Emlékszel, hány fordulatot tesznek meg a motorok másodpercenként? Emlékeztetjük, hogy erősítse meg bizalmát a kvázi statikus folyamatok kiválasztásában munkájuk leírására. De ez még nem minden, ez csak a józan ész. Sőt, ez még rosszabb, Carnot...
Az a sebesség, amellyel az emberiség minden más energiaformát hőenergiává alakít át, már a civilizáció létezésének tényét is fenyegeti. A belátható időn belül az egyre növekvő energiafelhasználás miatti "hőhalál", majd hő formájában történő disszipációja már elkerülhetetlennek tűnik a jelenlegi gazdasági fejlődési ütem megőrzése mellett. De ha az emberiség megpróbálja lelassítani őket, az szembemegy az evolúció törvényeivel, és mégis meghal.
Van kiút? Nagyon valószínű, hogy pusztán egy fizikai elv félreértése miatt még nem látható. Az energiafelhasználás energiaciklussá alakítása elvileg lehetővé tenné annak intenzitásának növelését anélkül, hogy a környezettel fennálló egyensúly felborulna. Ezt bizonyítja a szerves világ tapasztalata, amely bár a bioszféra tömegét évezredek óta többé-kevésbé állandó szinten tartja, fejlődése során sokszorosára nőtt az éves anyag- és energiafelhasználáshoz képest. Mára az évente áthaladó anyagtömegek a földkéreg tömegéhez hasonlíthatók, és egyes becslések szerint meg is haladják azt.
Mivel szinte az összes elfogyasztott energia előbb-utóbb hő formájában eloszlik, ezért "hőhalál" fenyeget bennünket, az energiakörforgásnak hőciklus formáját kell öltenie. Más szóval, meg kell tanulnunk összegyűjteni a szétszórt hőt, hogy energiáját újra és újra felhasználhassuk.
Ideális hőmotornak azt tartják, amelyet elméletileg 1824-ben Sadi Carnot francia fizikus (Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1796-1832) fejlesztett ki. Idealitása abban rejlik, hogy bármely más, ugyanazt a hűtőszekrényt és fűtést használó gép teljesítménytényezője (COP) kisebb lesz, mint az általa feltalált gépeké. És az a tény, hogy autója hatékonysága különbözik az egységtől, abból a tényből következik, hogy van hűtőszekrénye: miután bizonyos energiát kapott a fűtőberendezéstől (például az üzemanyag égéséből származó hő formájában), a munkafolyadék ( ideális autóban ez persze ideális gáz), hasznos munkát végezve teljesen haszontalanul adja az energiájának egy részét hő formájában a hűtőnek.
A disszipált hő begyűjtésére ma klasszikus típusú (hűtővel ellátott) erőműveket használnak - geo- és hidrotermikus erőműveket, valamint a carnot-i hatásfoknál alacsonyabb hatásfokú hőszivattyúkat.
Természetesen a disszipált hő felhasználása csak azért lehetséges, mert a közeg egyenetlenül, vagyis hőmérséklet-eséssel melegszik fel, amit a hőgyűjtő hőgépek használnak fel. Amint ezeknek az eltéréseknek a nagysága kicsi, a klasszikus hőgépek hatásfoka túlságosan kicsire csökken. Ezért az energiaszektorban a hőforgalom csak akkor válhat valóra, ha az olyan hűtő nélküli erőművekre épül, amelyek hatásfokát a Carnot-hatásfok sem korlátozza.
Az ilyen erőműveket a második típusú örökmozgónak nevezik. Általánosan elfogadott, hogy a termodinamika második főtétele tiltja őket. A „hőhalál” fenyegetése azonban arra kényszerít bennünket, hogy a védekezésükben szereplő érveket a lehető legjóindulatúbban vegyük figyelembe.
A helyzet nem reménytelen. Nem fordulhat elő, hogy az evolúció törvényei évmilliókon és milliárdokon keresztül bizonyos irányba (az anyag- és energiafelhasználás fokozódása felé) fejlődésre sarkallják a szerves világot, majd az emberiséget, és akkor ez a fejlődés hirtelen megbotlik. a fizika törvényére, amely a hő keringését lehetetlenné téve halálra ítélné az emberiséget. Az evolúció és a fizika törvényei, úgy tűnik, a természet törvényeinek egyetlen és következetes halmazában szerepelnek. Ha ez valóban így van, akkor a második típusú örökmozgók tilalmának tarthatatlannak kell lennie.
Ha azonban az oxigén és a hidrogén ugyanazon a hőmérsékleten keveredik, az entrópia növekedése nem jár hőátadással. Ha hideg hidrogént forró oxigénnel keverünk, az entrópia megnő mind a hőmérséklet-kiegyenlítés, mind az egyszerű keverés (diffúzió) miatt. A probléma az, hogy bizonyos feltételek mellett a teljes entrópia növekedése együtt járhat az egyik kifejezés, például a hő csökkenésével.
Általános esetben a teljes entrópia növekedésének törvénye érvényes, a termikus entrópia növekedésének "törvénye" pedig nem. Mivel a termikus entrópia így csökkenhet, a hő más energiaformákká történő átalakulása a termikus entrópia csökkenésével megtörténhet, mindaddig, amíg a teljes entrópia növekszik. Ez azt jelenti, hogy a hő átalakítása más energiaformákká teljes lehet, vagyis hőkompenzáció nélkül.
A hűtőszekrény kötelező jellege minden hőmotorhoz manapság azzal magyarázható, hogy biztosítani kell a termikus entrópia növelését. Növelésének "törvényének" eltörlése tarthatatlanná teszi a másodfajta örökmozgók tilalmát, amely utat nyit a hőcikluson alapuló energiarendszer kialakítása előtt.
Ma több tucat ilyen projekt létezik. Mindazonáltal mindegyiket válogatás nélkül és eleve ellentétesnek nyilvánítják a termodinamika második főtételével, és ennek megfelelően méltatlanok a kritikai elemzésre. Ennek eredményeként szerzőik saját környezetükben kénytelenek „főzni”, ami természetesen megfosztja őket attól a lehetőségtől, hogy racionális kritika tárgyává váljanak, és szövegeik tudományos színvonalát – sokszor megengedhetetlenül alacsony szintre – csökkenti. Itt nagyon nehéz elválasztani a konkolyt a rozstól. Csak egy ilyen projektről fogok beszélni, amelynek ötlete számomra megvitatásra érdemesnek tűnik.
Helyezzünk a légkörbe egy elkeskenyedő csövet a széllel szemben, amelyben a levegő "geometriai" okokból felgyorsul, mint a levegő a sziklák közötti hasadékban vagy a házak közötti szűk átjáróban. Egy ilyen áramlást az ideális gáz közelítésében a Bernoulli-egyenlet írja le, amely két fő formában ismert. Az első szerint a gáz áramvonal mentén történő gyorsulását nyomásának csökkenésével, a második szerint a hőmérséklet csökkenésével kíséri. Az első hatás a szárny emelő erejét adja, a második feltehetően egy második típusú örökmozgó alapjául szolgálhat.
Valójában a gázáram lehűlése a benne lévő hőmennyiség csökkenését, míg a gyorsulás a mozgási energiájának növekedését jelenti. A hőenergia itt közvetlenül mozgási energiává alakul, nincs hűtőszekrény. A gázáram lehűlése a termikus entrópia csökkenésével történik, amit kompenzál a nyomás csökkenésével járó nemtermikus entrópia növekedése.
A szűkülő cső felszerelhető turbinával, erőművé alakítva. Mihail Andrejevics Egorov, Igor Szergejevics Orlov és Emmanuil Avraamovich Sobol orosz feltalálók szabadalmat kaptak egy ilyen "szélerőműre". Beépítésük a rajzokon úgy néz ki, mint egy pocakos bomba, amely a légáram mentén függeszti fel, és gyűrű alakú lyukkal befogadja azt magában.
Az olvasó, aki rendelkezik a szükséges kísérleti alappal (amivel a szerző nem rendelkezik), maga is felállíthatja az experimentum crucist, például egy üvegházi fóliával, amely drótvázra rögzített, elvékonyodó cső építéséhez.
Az Egorov-Orlov-Sobol installáció szerintem a vízi környezethez is illeszthető, ahol nagyobb ereje lehet, hiszen a szárazföldi víztestek egységnyi térfogata lényegesen több hőt tartalmaz, mint a légkör egységnyi térfogata.
De egyáltalán nem az a lényeg, hogy ez a konkrét kialakítás működik-e. Nem az én feladatom a második típusú örökmozgók terveit bemutatni, amelyek azonnal gyártásba kerülhetnek. Csak próbálom megfordítani a Big Science makacs negatív hozzáállását az ilyen motorok gondolatához.
Partner hírek
| Mechanikus örökmozgók. | Képzeletbeli perpetuum mobilok. | Csalás Orphyreus feltalálásával | A legkorábbi információk az örökmozgókról. | Úton a munka és az energia fogalmának meghatározása felé. | Tudományos fantázia és örökkévalóság Mobil. | Tapasztalatok Val vel mágnesesség. | Az első kísérletek örökmozgógépek létrehozására. | A perpetuum mobile ötletének legmagasabb virágzásának időszaka. | Perpetuum Mobile a reneszánszban. | Razgar viták az örökmozgóról. | Perpetuum mobile körüli viták.Mint ismeretes, az energiamegmaradás törvénye a következő, némileg módosított formában fogalmazható meg: minden energiaátalakítási folyamat esetében az ebben a folyamatban részt vevő összes energiatípus összegének változatlannak kell maradnia. Egy ilyen megfogalmazás, bár nem teszi lehetővé, hogy a semmiből energiát hozzunk létre, nyitva hagy egy másik utat egy örökmozgó megvalósítására, amelynek működési elve az egyik energiaforma másik energiaformává való ideális átalakulásán alapulna. . Ezért javasolhatunk például egy ilyen munkaciklust: költsünk el egy bizonyos mennyiségű hőt egy gőzgépben (turbinában, belső égésű motorban vagy más hőgépben) egy bizonyos mechanikai munka elvégzésére; továbbá a kapott mechanikai energiát ismét hővé alakítják, segítségével a gőzt felmelegítik, majd gőzgéppel (turbinával) működésbe hozzák. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen energiaátalakítási ciklus a végtelenségig megismételhető: elvégre egy adott rendszer energiája nem nő vagy csökken az idő múlásával.
Az ilyen típusú perpetuum mobile kérdéskörének vizsgálata a 20. század elején. az ismert német fizikai kémikus részletesen tanulmányozta Wilhelm Ostwald . A fent leírt ideális gépet, amely ciklikusan és veszteségmentesen képes az energiát egyik formából a másikba átalakítani, a második típusú perpetuum mobile-nak nevezte. Igaz, ahogy az elnevezésből is kiderül, az örökmozgó problémája még az első típusú örökmozgó létrehozásának lehetőségének feladása után is nyitott marad. Ugyanakkor azonban mindkét ilyen típusú örökmozgó élesen különbözik egymástól. Míg a tudósok által megvalósíthatatlannak nyilvánított első típusú örökmozgó funkciója az volt, hogy folyamatosan hasznos munkát végezzen anélkül, hogy külső forrásból pótolná az energiatartalékokat, addig a második típusú örökmozgó célja egészen másnak tűnt - ez a gép. csak az energia ideális átalakításának képességére volt szükség.
A második típusú örökmozgó kérdésének tárgyalása kapcsán ismét az energiamegmaradás törvényének a hatása került a vita középpontjába. A fizika tantárgyaiból ismert, hogy ez a törvény a termikus folyamatokra alkalmazva a termodinamika első főtételének a tartalma. Valójában az első törvény a hő- és mechanikai energia egyenértékűségét állítja, de nem mond semmit arról, hogy az energiaátalakítási folyamatoknak milyen irányban kell haladniuk. Ledobunk-e egy követ a szikláról a szakadékba, akár mechanikai energiává, fénnyé és hővé alakítjuk a robbanás során a robbanóanyagokban felhalmozódott kémiai energiakészletet, akár tüzelőanyagot égetünk-e el otthonunk fűtésére - mindezek természetes változások a energiaformák. De ugyanakkor az energiamegmaradás törvénye nem tiltja meg e folyamatok egyikének az ellenkező irányú áramlását sem, ami nyilvánvalóan ellentmond gyakorlati tapasztalatainknak. Így ennek a törvénynek a kritikátlan alkalmazása abszurd következtetésekhez vezet.
Vegyünk egy másik példát. A termodinamika első főtétele szerint a hő egyenértékű a mechanikai energiával, ezért anélkül, hogy ez ellentmondana az első törvénynek, teljesen lehetséges olyan gépet építeni, amely hőt vesz fel egy testből, amelynek környezeti hőmérséklete van, vagy például hőt vesz fel. nagy víztestekből származó vizet, és ennek a mechanikai munkának köszönhetően teljesít. Ugyanakkor a tározóban lévő víz enyhe lehűlése is hatalmas mennyiségű hőenergiát szabadítana fel, amelyet elektromos, illetve ismét mechanikai energiává lehetne alakítani. Így például egy 120 m 2 területű és 1,9 m mély tó vizét 1 °C-kal lehűtve 954 kJ energiát kapunk. . Ha most a kapott mechanikai energiát hővé alakítjuk vissza, akkor egy zárt energiaátalakítási ciklus jön létre, amely a második típusú állandó mobilitás elvén alapul. A kérdés csak az, hogy megvalósíthatók-e a gyakorlatban az ideális átalakulási ciklust megvalósító gépek, hiszen a mindennapi életben soha nem találkozunk ilyen jelenséggel.
Saját tapasztalatunkból tudjuk, hogy meleg szobában a hűtőből kivett tejes üveg felmelegszik, egy pohár forró tea pedig lehűl. Ezenkívül a hideg folyadék felmelegítve észrevehetetlenül csökkenti a helyiség levegőjének hőmérsékletét, a forró pedig megemeli. Nyilvánvaló, hogy ezekben a folyamatokban nem találunk semmi meglepőt. Ugyanakkor soha nem fordul elő, hogy egy hideg test magától lehűl, vagy egy forró test felmelegszik. Az ilyen hűtéshez speciális hűtőegységeket használnak, amelyek azonban állandó energiaellátást igényelnek külső forrásból. Ugyanakkor a hideg test spontán lehűlése vagy a forró test felmelegítése egyáltalán nem mond ellent a termodinamika első főtételének. Ezért nyilvánvaló, hogy ennek a törvénynek a szövegét valahogyan pontosítani, kiegészíteni kellene.
W. Ostwald a bolygónk vízmedencéinek hűtésével történő hőfelhasználás problémáját tipikus példaként említette, amely bemutatja a második típusú örökmozgó ötletének valószerűtlenségét. könyvében" Általános kémia”, amely 1893-ban jelent meg, ezt írta:
„Általában nem vesszük észre, hogy a perpetuum mobile tételt kétféleképpen lehet értelmezni. Egyrészt - gyakrabban szóba kerül - lehetne perpetuum mobilt (értsd: első fajta örökmozgót) építeni, segítségével egy bizonyos energiát generálni és például gép vezetésére használni. . Egy ilyen folyamat lehetetlenségének bizonyítéka elvezet bennünket az energia első alaptörvényéhez, amely szerint az energia nem keletkezhet vagy semmisíthető meg. A Perpetuum Mobile azonban más módon, energiatermelés nélkül is működhetne, ha az átalakulási folyamatba be lehetne vonni a természetben megbúvó hatalmas mennyiségű fel nem használt energiát. Például, ha lehetséges lenne a Világóceán vizében rejlő nagy hőenergia-tartalékot mechanikai energiává alakítani, amely végül ismét hőenergiává alakulna, akkor egy második típusú örökmozgót valósítanánk meg. Ez természetesen lehetetlen, mert ezek a hőtartalékok, amelyek külsőleg a Föld megállapított hőmérséklete formájában nyilvánulnak meg, változatlanok.
Egy másik német fizikus Rudolf Clausius sok időt szentelt a termodinamikai problémák tanulmányozásának is. Konkrétan arra a következtetésre jutott, hogy világunk energiája változatlan marad. Ugyanakkor egy fontos tételt fogalmazott meg a zárt rendszer entrópiájának maximumra való hajlamáról. Annak érdekében, hogy jobban megértsük ennek a tételnek a jelentését, megpróbáljuk részletesebben elmagyarázni az entrópia fogalmának jelentését, figyelmen kívül hagyva annak szigorú matematikai megfogalmazását. Az entrópia legfontosabb tulajdonsága, hogy a reverzibilis fizikai folyamatokban nem változik, i.e. ideális folyamatokban, amelyek energiaveszteség nélkül mindkét irányban haladhatnak. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a valós fizikai jelenségekben mindig jelen vannak bizonyos tényezők, például a passzív erők (súrlódás), amelyek hatására a hővé alakuló átalakított energia egy része helyrehozhatatlanul elvész az átalakulási ciklus következő fázisára. . Az ilyen veszteségeket „halott” energiának nevezik, értékcsökkenés»energia vagy annak csökkenése « minőség". Ebben a tekintetben a hőenergia az utolsó helyet foglalja el a különféle energiafajták között, mivel minden átalakulási folyamatában szükségszerűen hő keletkezik, amely már nem alakítható át semmilyen magasabb energiaformává.
Az efféle, világunk egészére vonatkoztatott okoskodás vezette el az ún az univerzum hőhalála , amelyre úgy tűnik, az egész világ természetesen törekszik. Ennek különösen a föld atmoszférájának és magának a bolygónak a hőmérsékletének növekedésében kellett volna megnyilvánulnia a hő felszabadulása következtében bármely természetes energiaátalakítási folyamat során.
Egy másik értelmezés szerint az entrópia az energia "eloszlásának" mértéke a rendszerben. Az entrópia ezen értelmezése azon alapul, hogy bármely zárt rendszerben végbemenő folyamatban a rendszer energiájának csak egy része alakul át, a maradék pedig hővé disszipálódik, mégpedig úgy, hogy az nem nyerhető vissza. Az ilyen veszteségek mértéke vagy " szétszóródás» az energia az entrópia növekedése. Ebben az esetben az entrópia számértéke arányosnak bizonyul azzal az energiamennyiséggel, amely a folyamatban részt vevő testek belső energiájába ment át, azaz. a melegbe.
Ez a fajta energialeadás akadálya az örökmozgók megvalósításának, amelyek az energiakészletek kívülről történő feltöltése nélkül működnek. Például a gőzgép hajtószerkezetében és magában a kazánban történő energiaeloszlás, ahol a gőzt felmelegítik, hogy mozgásba hozza azt, lehetetlenné teszi a fent leírt második típusú örökmozgót. Valóban, a kazánból felhevített gőz beindít egy gőzgépet. Képzelje el, hogy ennek a gépnek a hajtómechanizmusa úgy van megalkotva, hogy a mozgásának energiája teljesen hővé alakul, amely visszakerül a gőzgép kazánjába. Tehát ebben az ideálisnak tűnő rendszerben éppen a veszteségek jelenléte miatt a munkaenergia állandó csökkenése következik be, és ennek eredményeként csökken a kazánban lévő gőz hőmérséklete és nyomása, és ezzel együtt a teljesítmény. maga a gőzgép értéke csökkenni fog.
A perpetuum mobile más feltalálói például két óramű összekapcsolását javasolták úgy, hogy az egyik indítsa el a másik rugóját – ez lehetővé tenné egy „örök” kronometrikus rendszer létrehozását, amely alapvetően nem mond ellent a megmaradási törvénynek. energia. A gyakorlati kísérletek azonban megcáfolták ezt a lehetőséget, mert egy ilyen örökmozgó azonnal megállt, amint a két rugó hajtóerejét összehasonlították. Sőt, még ha feltételezzük is, hogy a tervezés megfelelő változtatásaival el lehet érni az energia jelentős részének egyik rugóból a másikba való átvitelét, akkor itt nem érnénk el semmit - éppen azért, mert az egyes munkaciklusokat kísérő, már említett energialeadás hatása.
Így az entrópia fogalmának segítségével egy másik fontos törvény is megfogalmazódott, amely az energiamegmaradás törvényével együtt a második típusú örökmozgó problémájára világít rá. Egyik megfogalmazása a Clausius-tétel a zárt rendszer entrópiájának maximalizálásáról.
Egy másik ekvivalens megfogalmazás azt állítja, hogy lehetetlen olyan berendezést létrehozni, amely a hő hatására folyamatosan mechanikai munkát végez, és a kapott mechanikai energiát hővé alakítja vissza. . Ezt a törvényt a termodinamika második főtételének nevezik. A termodinamika második főtétele azt a lehetőséget is elutasítja, hogy a testek környezeti hőmérséklet alá hűtésével energiát nyerjenek. Így ahhoz, hogy a hőt más energiaformává (például mechanikai energiává) alakítsuk át, szükségünk van egy fűtőberendezésre (kazánra) és egy kondenzátorra (hűtőszekrényre). Minél nagyobb a hőmérséklet-különbség a fűtőelem és a kondenzátor között, annál nagyobb a hő aránya, amely hasznos munkává alakítható át. Ha ez a különbség nulla, akkor az elvégzett munka mennyisége nulla lesz.
A termodinamika második főtétele kiküszöböli az energiamegmaradás törvényének hiányosságát, amely nem tett különbséget reverzibilis és irreverzibilis folyamatok között, és így illuzórikus reményt hagyott azoknak, akik nem akartak beletörődni a perpetuum mobile létrehozásának lehetetlenségébe.
Ezenkívül a termodinamika második főtétele tiltja az örökmozgó gépeket, hasonlóan a második típusú perpetuum mobile-hez, de más típusú energia átalakításán alapul. Így például lehetetlen az egy tengelyen ülő villanymotor-generátor pár örökkévaló működése, amely a következő séma szerint működne: a generátor által generált elektromos áram hajtja az elektromos motort, a mechanikai energia pedig Az elektromos motor elektromos energiája viszont a generátorban alakul át elektromos energiává. Ha ennek a párnak mindkét eleme 100%-os hatékonysággal működne. (ami persze lehetetlen a bennük lévő elektromos és mechanikai veszteségek miatt), akkor egy ilyen rendszernek állandó mozgásban kellene tartania magát. Gyakorlati célokra azonban semmiképpen nem használható, mert ha hasznos munkát kezdünk el ettől az egységtől, azzal megsértjük az energiamérlegét, és a rendszer leáll.
Ez a rendszer gyakran idézett példája motor generátor sokszor prototípusként szolgált számos más, egyszerűbb projekthez. Igaz, ilyen leegyszerűsítésekkel még világosabban feltárul egy "motor-generátor" típusú örökmobil lehetetlensége. Végül is például lehetséges a motor és a generátor cseréje két összekapcsolt szíjtárcsából álló rendszerrel. Végül korlátozhatja magát akár egy szíjtárcsára is, annak egyik felét tekintve vezetőnek, a másikat hajtott elemnek. Több tucat hasonló konstrukciót lehet kitalálni, de az eredmény mindig csak egy lesz, mert mindezen örökmozgó gépeknél, legyen az egyszerű és összetett is, a termodinamika második főtétele már kihirdette az ítéletet.
A szigorúság kedvéért érdemes megjegyezni, hogy ez a törvény statisztikai jellegű, és csak makroszkopikus objektumokra vonatkozik. Különösen nem használható molekulák vagy kis anyagrészecskék mozgásának leírására ( Brown-mozgás). Ráadásul az állandó hőmozgás, amely a makroszkopikus testek belső energiáját határozza meg, nem szolgálhat energiaforrásként hasznos munkavégzéshez.
