Ikiliikkuja

Ikuliikekone ( lat.  perpetuum mobile , kirjaimellisesti - ikuisesti liikkuva ) - kuvitteellinen äärettömän pitkävaikutteinen laite, jonka avulla saat enemmän hyödyllistä työtä kuin siihen ulkopuolelta tulevan energian määrä (ensimmäisen tyyppinen ikiliikkuja) tai voit vastaanottaa lämpöä yhdestä säiliöstä ja muuntaa sen kokonaan työksi (toisen tyyppinen ikuinen liikennekone) [2] [3] . Ikuisen liikekoneen luominen on mahdotonta, koska sen toiminta olisi ristiriidassa termodynamiikan ensimmäisen tai toisen pääsäännön kanssa [4] [5] [6] [7] .

On kuitenkin mahdollista luoda mekanismeja, jotka voivat toimia, vaikkakaan ei loputtomiin, mutta loputtomiin (komponenttien kulumiseen asti) ilman ihmisen puuttumista. Toisin kuin ikuinen liikekone, ne eivät riko termodynamiikan lakeja, koska ne ottavat energiaa ympäristöstä (se voi olla esimerkiksi Auringon energiaa tai radioaktiivista hajoamista) .

Perpetual motion -koneiden nykyaikainen luokitus

Sekä ensimmäinen että toinen termodynamiikan laki otettiin käyttöön postulaatteina sen jälkeen, kun toistuvasti kokeellisesti vahvistettiin, että ikuisia liikelaitteita ei voida luoda. Näistä alusta lähtien monet fysikaaliset teoriat ovat kasvaneet, ja ne on vahvistettu monilla kokeilla ja havainnoilla, eikä tiedemiehillä ole epäilystäkään siitä, että nämä oletukset ovat totta, ja ikuisen liikkeen luominen on mahdotonta. Erityisesti termodynamiikan toinen pääsääntö voidaan muotoilla yhdeksi seuraavista (ekvivalenteista) postulaateista:

  1. Kelvinin postulaatti  - on mahdotonta luoda säännöllisesti toimivaa konetta, joka suorittaa mekaanista työtä vain jäähdyttämällä lämpösäiliötä.
  2. Clausiuksen postulaatti  - lämmön spontaani siirtyminen kylmemmistä ruumiista kuumempiin on mahdotonta.

Maxwellin demoni ja Brownin räikkä , jos sellaiset laitteet olisivat mahdollisia, mahdollistaisivat toisen tyyppisen ikuisen liikkeen toteuttamisen. On kuitenkin todistettu, että tällaisten järjestelmien toiminta suljettuina (ilman energianvaihtoa ympäristön kanssa) on mahdotonta.[ määritä ] .

Tarina

Ensimmäinen dokumentoitu yritys rakentaa ikuinen liikekone on peräisin 800-luvulta: Baijeriin rakennettiin maailmanpyörän muotoinen magneettinen rakenne . Vuonna 1150 intialainen filosofi Bhaskara ehdotti ikuinen liikekoneensa [9] . Runossaan hän kuvaa eräänlaista pyörää, jossa on pitkät, kapeat astiat, puoliksi täynnä elohopeaa, jotka on kiinnitetty vinosti reunaa pitkin. Tämän ensimmäisen mekaanisen perpetuum mobilen toimintaperiaate perustui pyörän kehälle sijoitetuissa astioissa liikkuvan nesteen synnyttämien painovoimamomenttien eroon. Bhaskara perustelee pyörän pyörimisen yksinkertaisesti: "Näin nesteellä täytetty pyörä, joka on asennettu kahdelle kiinteälle tuelle makaavalle akselille, pyörii jatkuvasti itsestään" [10] . Baijerin ja Bhaskaran järjestelmät ovat jossain määrin samanlaisia, mutta niiden keksinnöt, kun niitä tutkitaan, osoittavat energiahäviötä jokaisessa syklissä [9] . Erillisiä muistiinpanoja ikuisesta liikkeestä löytyy 1500-luvun arabiankielisistä käsikirjoituksista, joita on säilytetty Leidenissä , Gothassa ja Oxfordissa [11] .

Renessanssi vauhditti keksijöiden ponnisteluja. Vuonna 1635 myönnettiin ensimmäinen patentti ikuisliikkujalle [9] . Leonardo da Vincin piirustusten joukosta löytyi kaiverrus, jossa oli piirustus ikuisliikkumisesta, mutta yleisesti ottaen hän suhtautui skeptisesti ajatukseen ikuisliikkumisesta [10] . Hän oli mukana paljastamassa luotuja rakenteita ja vertaamalla niiden luomista viisasten kiven etsimiseen [9] . 1500-1600-luvuilla ajatus ikuisesta liikekoneesta oli erityisen laajalle levinnyt. Tuolloin Euroopan maiden patenttivirastojen käsiteltäväksi jätettyjen ikuisuuskoneiden projektien määrä kasvoi nopeasti .

Vuonna 1712 Johann Bessler , tutkittuaan noin 300 mallia, ehdotti omaa malliaan. Legendan mukaan hänen piika paljasti hänen autonsa ovelana petoksena [9] .

Omistautuneiden keksijöiden lisäksi historiassa on ollut tapauksia, joissa on paljastettu sarlataaneja, jotka ovat yrittäneet välittää suunnitelmiaan piilotettujen energialähteiden avulla ikuisiksi koneiksi. Huolimatta siitä, että kukaan ei ole onnistunut keksimään ikuista liikkuvaa konetta, kokeet ovat auttaneet fyysikoita tutkimaan lämpökoneiden luonnetta [9] .

Vuoteen 1775 mennessä oli ehdotettu niin monia ikuisliikkuvien koneiden suunnitelmia, että Pariisin kuninkaallinen tiedeakatemia päätti olla hyväksymättä enempää [9] , koska niiden luominen oli ilmeisen mahdotonta [12] [13] . Yhdysvaltain patenttivirasto ei ole myöntänyt patentteja perpetuum mobilelle yli sataan vuoteen [14] . Kansainvälinen patenttiluokitus säilyttää kuitenkin osat hydrodynaamisille ( osa F03B 17/04 ) ja sähködynaamisille ( osa H02K 53/00 ) ikuisliikenteisille koneille.

Keksijät

Perpetual motion -malleja historiasta

Kuvassa Kuvassa 1 on yksi vanhimmista ikuisliikkurin malleista. Se edustaa hammaspyörää , jonka syvennyksiin on kiinnitetty saranoidut painot. Hampaiden geometria on sellainen, että pyörän vasemman puolen painot ovat aina lähempänä akselia kuin oikealla. Tekijän käsityksen mukaan tämän olisi vivun lain mukaisesti pitänyt saada pyörä jatkuvaan pyörimiseen. Pyörimisen aikana kuormat kallistuisivat oikealle ja säilyttäisivät käyttövoiman.

Jos tällainen pyörä kuitenkin tehdään, se pysyy liikkumattomana. Syynä tähän on se, että vaikka oikeanpuoleisilla painoilla on pidempi varsi, vasemmalla niitä on enemmän. Tämän seurauksena voimien momentit oikealla ja vasemmalla ovat yhtä suuret.

Kuvassa 2 näyttää toisen moottorin laitteen. Kirjoittaja päätti käyttää Arkhimedesin lakia energian tuottamiseen . Laki on, että kappaleet, joiden tiheys on pienempi kuin veden tiheys, pyrkivät kellumaan pintaan. Siksi kirjoittaja asetti ontot säiliöt ketjuun ja asetti oikean puolen veden alle. Hän uskoi, että vesi työntää ne pintaan ja pyörillä varustettu ketju pyörisi siten loputtomasti.

Tässä ei oteta huomioon: nostevoima on veteen upotetun esineen ala- ja yläosaan vaikuttavien vedenpaineiden välinen ero. Kuvan mallissa tämä ero pyrkii työntämään ulos ne tankit, jotka ovat kuvan oikealla puolella veden alla. Mutta alimmassa säiliössä, joka sulkee reiän, vaikuttaa vain painevoima sen oikealla pinnalla. Ja se tasapainottaa tai ylittää muihin tankkeihin vaikuttavan voiman.

Pseudomoottori

Pseudo-ikuinen liikekone (ilmainen ikuinen liikekone, kuvitteellinen ikuinen liikekone [15] , pseudo -ikuinen liikekone [16] ) on mekanismi, joka voi toimia loputtomiin (kunnes sen osat kuluvat) ilman ihmisen väliintuloa, mutta toisin kuin ikuinen liikekone, ei riko termodynamiikan lakeja . Se ammentaa energiaa ympäristöstä (se voi olla esimerkiksi Auringon tai radioaktiivisen hajoamisen energiaa).

Lajikkeet

Tunnetut pseudo-ikuiset koneet, jotka käyttävät: ilmakehän paineen säännöllisten päivittäisten vaihteluiden energiaa [17] [18] ; lämpötilan vuorokausivaihteluista johtuva lämpölaajenemisenergia [19] [18] ; radiumin hajoamisenergia [20] ; aurinkoenergia ( magneettinen lämpömoottori ) [21] [22] .

John Cox keksi 1760-luvulla kellon, joka sai virtaa ilmanpaineen muutoksista . Tällaisia ​​kelloja on edelleen olemassa ja ne voivat toimia ikuisesti [9] .

Taloudellinen tehokkuus

Ya. I. Perelman [19] ja N. V. Gulia [18] kirjoittavat, että ilmaiset moottorit ovat taloudellisesti kannattamattomia teolliseen käyttöön, koska tuotetun energian kustannukset ovat alhaiset verrattuna niiden luomiseen ja ylläpitoon tehtyihin pääomainvestointeihin.

Esimerkiksi kellon pyörittämiseen työpäivää varten tarvitaan energiaa J. Jos tämä mekanismi toimii vuosia, niin se tuottaa käyttöikänsä aikana energioita J. Kun mekanismin hinta on dollareissa, sen valmistuskustannukset ovat kilowattitunnin energia sen avulla on tuhat dollaria [18] .

V. M. Brodyansky pitää tätä johtopäätöstä virheellisenä, koska laitteen hinta ei ole verrannollinen sen kokoon [16] .

Esimerkki 2. tyyppisestä pseudoikuisliikekoneesta

2. tyypin ikuisen liikkuvan koneen tietyn rakenteen analyysi voi olla ei-triviaali tehtävä, varsinkin jos puhutaan monimutkaisesta rakenteesta tai sellaisesta, jonka toimintaperiaate ei ole ensisilmäyksellä ollenkaan selvä, tai energiavirrat ja niiden lähde ei ole ilmeinen. Kiinnitetään esimerkiksi taivutuksessa toimivan bimetallilevyn toinen pää ja ripustetaan kuorma toisesta päästä ja laitetaan syntynyt rakenne ulkoilmaan . Lämpötilan vaihteluiden vuoksi levy taipuu / suoristuu ja kuorma nousee ja laskee, eli laite toimii. Korvaamalla kuorman räikkämekanismilla saamme mekaanisen käyttölaitteen, joka pystyy tekemään hyödyllistä työtä ottamalla energiaa ainoasta lämpövarastosta - ympäristöstä . Mutta koska ympäristö vuorotellen toimii joko lämmittimenä tai jäähdyttimenä, ei ole ristiriitaa termodynamiikan toisen pääsäännön kanssa . Tarkasteltu malli ei siis ole ikuinen, vaan 2. tyyppinen pseudoikuinen liikekone [23] .

Ikiliikkuja

On monia fyysisiä prosesseja, joissa kvanttivaikutuksista johtuen liikettä voi tapahtua lähes ikuisesti kuluttamatta energiaa, mutta myös vapauttamatta sitä. Esimerkkejä ovat silmukkavirrat suprajohtimissa ja pyörteet supernesteessä .

Katso myös

Huomautuksia

  1. ↑ Perelman Ya. I. Perpetual motion machine -etsinnässä (Ikuisliikettä etsimässä). - "Luonto ja ihmiset", 1915, nro 32, s. 508-510. Sivulla 509.
  2. ↑ Perpetuum mobile  // Suuri venäläinen tietosanakirja  : [35 nidettä]  / ch. toim. Yu. S. Osipov . - M .  : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2004-2017.
  3. ↑ Perpetuum mobile // Veshin - Gazli. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1971. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 osassa]  / päätoimittaja A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, osa 5).
  4. ↑ Derry, Gregory N. Mitä tiede on ja miten se  toimii . - Princeton University Press , 2002. - S. 167. - ISBN 978-1400823116 .
  5. ↑ Roy, Bimalendu Narayan. Klassisen ja tilastollisen  termodynamiikan perusteet . - John Wiley & Sons , 2002. - s. 58. - ISBN 978-0470843130 .
  6. ↑ Ikuisen  liikkeen määritelmä . Oxforddictionaries.com (22. marraskuuta 2012). Haettu 27. marraskuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 16. kesäkuuta 2020.
  7. ↑ Sébastien Point, Ilmaista energiaa: kun verkko pyörii vapaasti, Skeptikal Inquirer, tammikuu helmikuu 2018
  8. ↑ Yu. Rumer , M. Ryvkin. §9. pyöreät prosessit. Carnot'n kierto // Termodynamiikka, tilastollinen fysiikka ja kinetiikka. - Ripol Classic , 1977. - ISBN 9785458513012 .
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Kaku, Michio . Perpetuum mobile // Mahdottomien fysiikka. - M . : Alpina tietokirjallisuus, 2016. - S. 349-367. — 456 s. - ISBN 978-5-91671-496-8 .
  10. ↑ 1 2 Stefanova A. Turhuuksien turhuutta tai lyhyt kronikka ikuisen liikkeen tutkimuksesta. Arkistokopio 30. toukokuuta 2019 Wayback Machinessa // World of Measurements. 2013. Nro 6. S. 62-64.
  11. ↑ Perpetual motion machine. Varhaisimmat tiedot ikuisliikkuvista koneista (pääsemätön linkki) . Haettu 12. helmikuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 15. elokuuta 2015. 
  12. ↑ Académie des sciences (Ranska) Auteur du texte. Histoire de l'Académie Royale des Sciences ... avec les mémoires de mathématique & de physique ... tirez des registres de cette Académie  (fr.) . Gallica (1775). Haettu 31. toukokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 3. kesäkuuta 2021.
  13. ↑ Useissa arvovaltaisissa lähteissä (esimerkiksi: Bogolyubov A.N. Mekaniikka ihmiskunnan historiassa. - M . : Nauka, 1978. - S. 78. - 152 s. - (Tieteen ja tekniikan historia). , Gelfer Ya. M. Lakien säilyttäminen - M. : Nauka, 1967. - S. 48. - 264 s. ) 1755 on merkitty virheellisesti.
  14. ↑ "Perpetuum Mobile " Arkistoitu 26. huhtikuuta 2018 Wayback Machine PrimeInfoon
  15. ↑ Perpetuum mobile  // Great Russian Encyclopedia  : [35 nidettä]  / ch. toim. Yu. S. Osipov . - M .  : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2004-2017.
  16. ↑ 1 2 Brodyansky V.M. Perpetuum mobile: ennen ja nyt. - M. , 2001. - S. 225.
  17. ↑ Perelman, 1972 , s. 104-105.
  18. ↑ 1 2 3 4 Gulia N. V. Hämmästyttävää fysiikkaa. - M., ENAS-BOOK, 2014. - ISBN 978-5-91921-236-2 . - Kanssa. 270-274
  19. ↑ 1 2 Perelman, 1972 , s. 114-116.
  20. ↑ Ya. I. Perelman Viihdyttävä fysiikka. Kirja 2. Arkistoitu 3. huhtikuuta 2019 Wayback Machinessa
  21. ↑ Presnyakov A. G. Neuvostoliiton tekijäntodistus 28.2.1978 Magneettilämpömoottori Arkistokopio 27.7.2019 Wayback Machinessa
  22. ↑ Aliev Sh. M., Kamilov I. K., Aliev M. Sh. Aurinkoenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi magneettisen lämpömoottorin pohjalta. Arkistokopio 27. heinäkuuta 2019 Wayback Machinessa // DAN RF 2009 No. 3
  23. ↑ Alexandrov N. E. et al., osa 2, 2012 , s. 108.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Moottorit
Katso myös ikiliikkuja Vaihde moottori kumimoottori