Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что понимается под вечным двигателем второго рода

Вечный двигатель — Википедия. Что такое Вечный двигатель

Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %). Содержание 1 Современная классификация вечных двигателей 2 История

  1. Современная классификация вечных двигателей
  2. История
  3. ПОПЛАВКОВЫЙ ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  4. Причины возникновения идеи создания
  5. Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
  6. Как сделать вечный двигатель
  7. Вечный двигатель на магнитах
  8. Первый вечный двигатель
  9. Вечный двигатель Архимеда
  10. Вечный двигатель на противовесах
  11. Известные изобретатели вечных двигателей
  12. Литература
  13. Вечный двигатель в произведениях искусства
  14. См. также
  15. См. также
  16. См. также
  17. Примечания

Водяной винт

Английский врач, философ-мистик Роберт Фладд верил в существование потусторонних сил и темную магию, поэтому научное сообщество относилось к Фладду скептически и не принимало всерьез его изобретения. Философ постарался создать механизм вечного двигателя и создал водяной винт в начале XVII века. Колесо вращалось посредством циркуляции воды и создавалось для упрощения работы фермеров, которые были вынуждены постоянно отвозить тонны зерна к водяным мельницам и отвозить обратно.

Вечный двигатель второго рода

В XVIII веке широкое распространение получили паровые машины и механизмы. Часть физики, которая пыталась объяснить их работу и построить общие закономерности создания тепловых машин, стала называться термодинамикой. Закон сохранения энергии стали также именовать первым началом термодинамики. Вечные двигатели, принципы работы которых противоречили первому началу термодинамики, стали называть вечными двигателями первого рода.

Но существовала и другая общая идея вечного двигателя, которая не противоречила закону сохранения энергии. Было известно, что работа в двигателях совершается, когда горячее тело отдает тепло газу или пару и пар совершает работу, например, двигая поршень. Огромная тепловая энергия сосредоточена, допустим, в океане. Если отбирать у океана энергию за счет понижения его температуры, то этой энергии хватит на то, чтобы, например, поддерживать работу корабельного двигателя или создавать в море электростанции.

Однако оказалось, что никак не удается сделать так, чтобы энергия от более холодного тела перешла к более горячему. А ведь для создания вечного двигателя необходимо, чтобы при этом еще и совершалась работа.

В результате развития термодинамики, основываясь на работах Сади КАРНО, Рудольф Клаузиус показал, что, невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым. При этом невозможен не только непосредственный переход — его невозможно осуществить и с помощью машин или приборов без того, чтобы в природе не произошло еще каких-либо изменений.

Уильям Томсон (лорд Кельвин) сформулировал принцип невозможности вечного двигателя второго рода (1851 г.), поскольку в природе невозможны процессы, единственным следствием которых была бы механическая работа, произведённая за счет охлаждения теплового резервуара.

Когда была создана статистическая термодинамика, которая основывалась на молекулярных представлениях, второе начало термодинамики нашло свое объяснение. Оказалось, что переход тепла от холодного тела к более горячему в принципе возможен, но это уничтожающе маловероятное событие. А в природе реализуются наиболее вероятные события.

История

Индийский или арабский перпетуум мобиле с небольшими косо закрепленными сосудами, частично наполненными ртутью.

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о Perpetuum mobile относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде[1]. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своем стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикрепленными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе». Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. К XVI — XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран. Среди рисунков Леонардо Да Винчи была найдена гравюра с чертежом вечного двигателя.

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых оборотах хонда аккорд

Псевдовечный двигатель [ | ]

Псевдовечный двигатель (даровой двигатель, мнимый вечный двигатель [14] , псевдо-вечный двигатель [15] ) — механизм, способный работать неопределённо долго (до износа своих составных частей) без вмешательства человека, но, в отличие от вечного двигателя, не нарушающий законов термодинамики. Энергию он черпает из окружающей среды (например, это может быть энергия Солнца или радиоактивного распада).

Разновидности [ | ]

Известны псевдовечные двигатели, использующие: энергию периодических суточных колебаний атмосферного давления [16] [17] ; энергию теплового расширения вследствие суточных колебаний температуры [18] [17] ; энергию распада радия [19] ; солнечную энергию (магнитно-тепловой двигатель) [20] [21] .

В 1760-х годах Джон Кокс изобрёл часы, которые получают энергию от изменений атмосферного давления. Такие часы существуют и сегодня и могут идти вечно [9] .

Экономическая эффективность [ | ]

Я. И. Перельман [18] и Н. В. Гулиа [17] пишут, что даровые двигатели экономически невыгодны для промышленного применения из-за малой стоимости производимой энергии по сравнению с капитальными вложениями в их создание и обслуживание.

Например, для завода часов на сутки работы нужна энергия 1 , 5 5> Дж. Если этот механизм проработает 10 лет, то за свой срок службы он выработает энергии 1 , 5 ⋅ 365 ⋅ 10 = 5500 5cdot 365cdot 10=5500> Дж. При стоимости механизма в 10 долларов себестоимость производства одного киловатт-часа энергии с его помощью составит 3 , 6 ⋅ 10 6 5500 ⋅ 10 = 6 , 5 6cdot 10^<6>><5500>>cdot 10=6<,>5> тыс. долларов [17] .

В. М. Бродянский считает этот вывод неверным, поскольку стоимость устройства не пропорциональна его размерам [15] .

Пример псевдовечного двигателя 2-го рода [ | ]

Анализ конкретной конструкции вечного двигателя 2-го рода может представлять собой нетривиальную задачу, особенно если речь идёт о конструкции сложной или такой, принцип действия которой на первый взгляд вообще непонятен, либо потоки энергии и их источник неочевидны. Зафиксируем, например, один конец работающей на изгиб биметаллической пластины, а ко второму концу подвесим груз и поместим получившуюся конструкцию на открытый воздух. За счёт колебаний температуры пластина будет изгибаться/распрямляться, а груз подниматься и опускаться, то есть устройство будет совершать работу. Заменив груз на храповой механизм, получим механический привод, способный выполнять полезную работу за счёт извлечения энергии из единственного теплового резервуара — окружающей среды. Но поскольку окружающая среда попеременно выступает в качестве то нагревателя, то охладителя, противоречие со вторым законом термодинамики отсутствует. Таким образом, рассмотренная конструкция представляет собой не вечный, а псевдовечный двигатель 2-го рода [22] .

Вечный двигатель второго рода

По мере развития науки ее законы охватывают все более широкие области, уточняются, приближаются к законам природы, делаются адекватными им. В обобщенном виде характер связи между законами природы и законами науки был четко выражен А. Эйнштейном: «Наши представления о физической реальности никогда не могут быть окончательными, и мы всегда должны быть готовы менять эти представления». П.Л. Капица, любивший парадоксы, говорил даже так: «Интересны не столько сами законы, сколько отклонения от них».

Но изобретатели perpetuum mobile не правы, рассчитывая на вполне возможное изменение законов науки, не разрешающих пока действие вечных двигателей. Дело в том, что законы науки (в частности, физики) не отменяются, а дополняются и развиваются.

Читать еще:  Асинхронный двигатель класс изоляции f что это

Н. Бор сформулировал общее положение (1923 г.), отражающее эту закономерность развития науки: принцип соответствия, который гласит, что всякий более общий закон включает в себя старый закон как частный случай; он (старый) получается из нового при переходе к другим значениям определяющих его величин.

Утверждение закона сохранения энергии — первого начала термодинамики — сделало попытки создать вечный двигатель первого рода абсолютно безнадежным занятием. И хотя они все еще продолжались, основное направление мыслей создателей perpetuum mobile изменилось. Новые варианты вечных двигателей рождаются уже в полном согласии с первым началом термодинамики: сколько энергии поступает в такой двигатель, ровно столько же и выходит.

Как известно, закон сохранения энергии можно сформулировать в следующей несколько видоизмененной форме: при всех процессах преобразования энергии сумма всех видов энергии, участвующих в данном процессе, должна оставаться неизменной. Такая формулировка, хотя и не допускает возможности создания энергии из ничего, однако оставляет открытым другой путь реализации вечного двигателя, принцип работы которого основывался бы на идеальном преобразовании одной формы энергии в другую.

Было известно, что работа в двигателях совершается, когда горячее тело отдает тепло газу или пару и пар совершает работу, например, двигая поршень. Однако оказалось, что никак не удается сделать так, чтобы энергия от более холодного тела перешла к более горячему. А ведь для создания вечного двигателя необходимо, чтобы при этом еще и совершалась работа.

В результате развития термодинамики, основываясь на работах Сади Карно, Рудольф Клаузиус показал, что, невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым. При этом невозможен не только непосредственный переход — его невозможно осуществить и с помощью машин или приборов без того, чтобы в природе не произошло еще каких-либо изменений.

Уильям Томсон (лорд Кельвин) сформулировал принцип невозможности вечного двигателя второго рода (1851 г.), поскольку в природе невозможны процессы, единственным следствием которых была бы механическая работа, произведённая за счет охлаждения теплового резервуара.

Исследованием вопроса о perpetuum mobile нового типа в начале XX в. занимался известный немецкий физико-химик Вильгельм Оствальд. Идеальную машину, способную циклично и без потерь преобразовывать энергию из одной формы в другую, он назвал вечным двигателем второго рода. Как видно и после отказа от возможности создания вечного двигателя первого рода проблема вечного движения все же продолжает оставаться открытой. Однако, вечные двигатели первого и второго рода уже значительно различаются между собой. Если функция объявленного учеными неосуществимым вечного двигателя первого рода состояла в непрерывном совершении полезной работы без пополнения запасов энергии от внешних источников, то от вечного двигателя второго рода требовалась лишь способность идеально трансформировать энергию.

Согласно первому началу термодинамики, теплота эквивалентна механической энергии, поэтому, не входя в противоречие с первым началом, вполне можно построить машину, отбирающую тепло от тела, которое имеет температуру окружающего воздуха, или, к примеру, забирающую тепло воды из больших водоемов и совершающую благодаря этому механическую работу. Если преобразовать теперь полученную механическую энергию обратно в тепло, то тем самым возникает замкнутый цикл преобразования энергии, основанный на принципе вечного двигателя второго рода.

Однако в обыденной жизни никогда не встречаются подобные явления. В теплом помещении вынутая из холодильника бутылка с молоком нагревается, а стакан горячего чая остывает. К тому же холодная жидкость при своем нагревании незаметно понижает температуру воздуха в комнате, а горячая — повышает. Вместе с тем никогда не случается, чтобы холодное тело само собой охладилось или горячее — нагрелось. Для такого охлаждения служат специальные холодильные установки, нуждающиеся, однако, в постоянном подводе энергии от внешних источников. В то же время самопроизвольное охлаждение холодного или нагревание горячего тела вовсе не противоречит первому началу термодинамики. Поэтому очевидно, что формулировку этого закона следует как-то уточнить и дополнить.

Читать еще:  Генератор водорода для автомобиля своими руками для инжекторного двигателя

Второе начало термодинамики устраняет неполноту закона сохранения энергии, который не делал различия между обратимыми и необратимыми процессами и тем самым оставлял призрачную надежду тем, кто не хотел мириться с невозможностью создания perpetuum mobile. Этот физический принцип накладывает ограничение на направление процессов, которые могут происходить в термодинамических системах. Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю (невозможно построить замкнутый цикл, проходящий через точку с нулевой температурой).

Существуют несколько эквивалентных формулировок второго закона термодинамики:

Постулат Клаузиуса: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому» (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

Постулат Томсона (Кельвина): «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессом Томсона).

Другая формулировка второго начала термодинамики основывается на понятии энтропии:

«Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии). В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи тепла всегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны.

Когда была создана статистическая термодинамика, которая основывалась на молекулярных представлениях, Оказалось, что второе начало термодинамики имеет статистический характер: оно справедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций препятствует точному его выполнению, однако вероятность сколь-нибудь значительного нарушения крайне мала. То есть переход тепла от холодного тела к более горячему возможен, но это крайне маловероятное событие. А в природе реализуются наиболее вероятные события.

Начало 2000-х

Неподвижный электромагнитный генератор (Мэг) был построен Томом Бирденом. Предположительно, устройство может в конечном итоге поддерживать свою работу в дополнение к питанию нагрузки без применения внешней электроэнергии. Бирден утверждал, что он не нарушает первый закон термодинамики, поскольку извлекает энергию вакуума из окружающей среды.

Критики отвергают эту теорию и вместо этого идентифицируют ее как вечный двигатель с ненаучной рационализацией. Научный писатель Мартин Гарднер сказал, что физические теории Бирдена, собранные в самоизданной книге “Энергия из вакуума”, считаются “ревунами” физиками, и что его докторское звание было получено из дипломной мельницы.

Затем Бирден основал и направил Институт перспективных исследований Альфа-Фонда (AIAS) для дальнейшего распространения своих теорий. Эта группа опубликовала статьи в известных физических журналах и в книгах, изданных ведущими издательствами, но один анализ оплакивал эти публикации, потому что тексты были “полны неправильных представлений и недоразумений относительно теории электромагнитного поля.”Когда Бирден получил патент США 6,362,718 в 2002 году, Американское физическое общество выступило с заявлением против предоставления.

Ведомство по патентам и товарным знакам Соединенных Штатов заявило, что оно пересмотрит патент и изменит порядок найма экспертов и регулярной переаттестации экспертов, с тем чтобы предотвратить повторное выдачу аналогичных патентов.

В 2002 году группа GWE (Genesis World Energy) заявила, что 400 человек разрабатывают устройство, которое предположительно разделяет воду на H2 и O2, используя меньше энергии, чем обычно считается возможным. Независимое подтверждение их утверждений так и не было сделано, и в 2006 году основатель компании Патрик Келли был приговорен к пяти годам тюрьмы за кражу средств у инвесторов.

В 2006 Году Steorn Ltd. утверждал, что построил сверхъестественное устройство на основе вращающихся магнитов и вывесил рекламу, призывающую ученых проверить свои утверждения.

Публичная демонстрация, запланированная на 4 июля 2007 года, была отменена из-за “технических трудностей”. В июне 2009 года отобранное жюри заявило, что технология не работает.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector