Perpetual motion machine tai latinaksi "perpetum mobile" on hypoteettinen kone, joka voisi toimia ikuisesti sen jälkeen, kun se on antanut sille alkuimpulssin ja ilman tarvetta myöhempään energian syöttöön sille.
Termodynamiikan lait
Ymmärtääksesi, onko perpetum mobile mahdollista vai mahdotonta, tulee muistaa kaksi ensimmäistä termodynamiikan lakia:
- Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö sanoo: "Energia ei synny eikä tuhoudu, se voi vain siirtyä eri tiloihin ja muotoihin." Eli jos työtä tehdään tietyllä järjestelmällä tai se vaihtaa lämpöä ulkoisen ympäristön kanssa, sen sisäinen energia muuttuu.
- Termodynamiikan toinen pääsääntö. Hänen mukaansa "universumin entropialla on taipumus kasvaa ajan myötä." Tämä laki osoittaa, mihin suuntaan termodynaaminen prosessi etenee spontaanisti. Lisäksi tämä laki merkitsee sitä, että energiaa ei voida siirtää tyypistä toiseen ilman häviötä.
Ensimmäisen ja toisen tyyppinen ikuinen liikekone
Perpetuum mobile tai latinaksi perpetuum mobile on kahdenlaista:
- Ensimmäisen tyyppinen ikuinen liikekone on kone, joka toimii jatkuvasti ilman ulkopuolista energiaa ja tekee samalla jonkin verran työtä. Eli ensimmäisen tyyppinen perpetum mobile on ristiriidassa termodynamiikan ensimmäisen lain kanssa, minkä vuoksi sitä muuten kutsuttiin ensimmäisen tyypin moottoriksi.
- Toisen tyyppinen ikuinen liikekone on mikä tahansa kone, joka toimii jaksollisilla jaksoilla muuntaen yhden tyyppisen energian toiseksi, esimerkiksi mekaanisen sähköiseksi ja päinvastoin, ilman häviöitä tämän muunnosprosessissa. Toisin sanoen toisen tyyppinen ikuinen liikekone (perpetuum mobile) on ristiriidassa termodynamiikan toisen lain kanssa.
Olemassaolon mahdottomuus
Ensimmäisen tyyppinen ikuinen liikekone on ristiriidassa fysiikan peruslain kanssa, joka koskee energian säilymistä eristetyssä järjestelmässä, joten sitä ei voi olla olemassa. Mitä tulee toisen tyyppiseen perpetuum mobile -laitteeseen, se on myös mahdotonta, koska missä tahansa käynnissä olevassa moottorissa energia jakautuu eri tavoin, pääasiassa lämmön muodossa.
Koska termodynamiikan lait on vahvistettu useiden vuosisatojen kokeiluilla eivätkä ne ole koskaan epäonnistuneet, voimme turvallisesti sanoa, että kaikki ikiliikkuvien koneiden projektit ovat huijausta. Tällaisia projekteja syntyy usein erilaisissa uskonnollisissa piireissä, joissa on uskomuksia loputtomista energianlähteistä ja niin edelleen.
Lisäksi erilaisia henkisiä"paradokseja", jotka näyttävät osoittavan tiettyjen perpetuum-mobiilien tehokkuuden. Kaikissa näissä tapauksissa puhumme virheistä fysiikan lakien ymmärtämisessä, joten sellaiset henkiset "paradoksit" ovat opettavaisia.
Historiallinen ikuisuusliikkuvien haku ja niiden merkitys ihmiskunnan kehitykselle
Termodynamiikan lait vahvistettiin lopulta 1800-luvun jälkipuoliskolla. Heidän mukaansa mikään käynnissä oleva kone ei voi siirtää energiaa tilasta toiseen 100 %:n hyötysuhteella, puhumattakaan jatkuvasta energiansyötöstä muihin järjestelmiin syöttämättä sitä itse koneeseen.
Tästä huolimatta monet ihmiset ovat historian aikana ja tähän päivään asti etsineet ja etsivät edelleen erilaisia toimivia ikuisuuskoneita, joita voidaan verrata eräänlaiseen "nuoruuden eliksiiriin" mekaniikan ala.
Kaikki tällaisten koneiden mallit perustuvat tiettyjen aineiden eri painojen, kulmien, fysikaalisten tai mekaanisten ominaisuuksien käyttöön, jotka voivat liikkua jatkuvasti ja jopa tuottaa ylimääräistä hyödyllistä energiaa. Nykyajasta ja sen v altavasta energiatarpeesta puhuttaessa voidaan ymmärtää perpetum mobilen merkitys, josta tulisi todellinen vallankumous ihmiskunnan kehityksessä.
Historiassa taaksepäin, ensimmäiset tunnetut ikiliikkuvien koneiden mallit alkoivat ilmestyä keskiaikaisessa Euroopassa. Uskotaan, että vastaavasta keksinnöstä Baijerissa 800-luvulla tuli ensimmäinen ikuisen liikekoneen malli.vuosisadalla jKr.
Kuuluisia ikuisliikkuvien koneiden malleja keskiajalla
Valitettavasti mitään ei tiedetä perpetum-mobiiliprojektien olemassaolosta yhteiskunnissa ennen keskiaikaa. Ei ole säilynyt tietoa siitä, että muinaiset kreikkalaiset tai roomalaiset olisivat rakentaneet tällaisia koneita.
Ihmiskunnan vanhin keksintö ikuisliikenteestä on taikapyörä. Vaikka tästä keksinnöstä ei ole säilynyt kuvia, historiallisten kirjallisten lähteiden mukaan se juontaa juurensa Merovingien v altakunnan olemassaolon aikaan nykyaikaisen Baijerin alueella 800-luvulla. Jotkut historioitsijat kuitenkin sanovat, että tätä konetta ei todellisuudessa ollut olemassa ja että kaikki tiedot siitä ovat legenda.
Bhaskara oli kuuluisa intialainen matemaatikko, joka on tunnustettu maanosan vaikutusv altaisimmaksi keskiajan tiedemieheksi. Hänen työnsä differentiaaliyhtälöistä edelsi samanlaista Newtonin ja Leibnizin työtä 5 vuosisadalla. Noin 1150 Bhaskara keksi pyörän, jonka piti pyöriä ikuisesti. Valitettavasti tätä keksintöä ei koskaan rakennettu, mutta se on ensimmäinen kiistaton todiste yrityksistä luoda ikuista liikettä.
Ensimmäinen ikuisen liikekoneen keksintö Euroopassa on kuuluisan ranskalaisen vapaamuurarin ja XIII vuosisadan arkkitehdin Villard de Honnecourtin auto. Ei tiedetä varmasti, onko hänen keksintönsä rakennettu, mutta Villard de Honnecourtin päiväkirjoista he löytävät kuvan hänen perpetuum mobilesta.
Legendaari Firenzestä kotoisin oleva insinööri ja keksijä Leonardo da Vinci loi myös useita koneita – ikuisia koneita, ja tässä suhteessa hän oli useita vuosisatoja aikaansa edellä. Nämä koneet tietysti osoittautuivat käyttökelvottomiksi, ja tiedemies päätteli, että ikuisia liikekoneita ei voi olla fysiikassa.
Uuden aikakauden ikuiset koneet
Nykyajan tultua ikuisen liikekoneen keksimisestä tuli suosittu harrastus, ja monet keksijät käyttivät aikaansa sellaisen koneen luomiseen. Tämä nousukausi johtuu ensisijaisesti mekaniikan kehityksen menestyksestä.
Siksi 1500-luvun italialainen keksijä Mark Zimara suunnitteli jatkuvasti toimivan myllyn, ja hollantilainen Cornelius Drebbel omisti yhden näistä keksinnöistä Englannin kuninkaalle. Vuonna 1712 insinööri Johann Bessler analysoi yli 300 tällaista keksintöä ja päätti luoda oman perpetum mobilen.
Tämän seurauksena vuonna 1775 Pariisin kuninkaallisen tiedeakatemian jäsenet antoivat asetuksen, jonka mukaan he eivät hyväksy mitään keksintöjä, jotka liittyvät ikuiseen liikkuriin.
Ajatuskokeita
Teoreettisessa fysiikassa ajatuskokeita käytetään usein fysikaalisten peruslakien testaamiseen. Perpetual motion machines -aiheesta voidaan mainita seuraavat projektit:
Maxwellin demoni. Puhumme termodynamiikan toisen lain rikkomisesta, kun hypoteettinen demoni erottaa kaasuseoksen. Tämä ajatuskoe salliiymmärtää järjestelmän entropian olemuksen
Richard Feynmanin ikuinen liikekone, joka toimii lämpövaihteluiden vaikutuksesta ja voi siksi toimia ikuisesti. Itse asiassa se toimii niin kauan kuin ympäristön lämpötila on korkeampi kuin itse moottorissa
Onko toivo ikuisen liikekoneen luomisesta vihdoin kuollut?
Emme voi varmuudella sanoa, että ikuisesti toimivaa mekanismia ei koskaan keksitä, koska ihmiskunta ei vielä tiedä paljoakaan universumista, jossa se elää. Ehkäpä löydetään eksoottisen aineen laji, kuten musta aine avaruudessa, josta ei tiedetä juuri mitään. Tämän aineen käyttäytyminen saattaa pakottaa meidät harkitsemaan uudelleen termodynamiikan lakeja. Nämä lait ovat niin perustavanlaatuisia, että mikä tahansa muutos niiden laajuudessa on samanlainen kuin Albert Einsteinin teorian vaikutus Isaac Newtonin klassisen mekaniikan lakeihin ja fysiikan kehitykseen yleensä. On myös mahdollista, että ikuista liikettä esiintyy objekteissa, joiden käyttäytymistä ohjaa kvanttimekaniikka.
