Вечный двигатель первого рода

Выполнили ученицы 10 «А» класса
Средней школы №89
Смирнова Дарья
Буренина Наташа
Вечный двигатель первого рода — воображаемое устройство, способное
бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических
ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой
двигатель обречены на провал. Невозможность вечного двигателя первого
рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая будучи
пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из
окружающих тел. Невозможность вечного двигателя второго рода
постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных
формулировок второго начала термодинамики.
И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после
многократного экспериментального подтверждения невозможности
создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические
теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных
не остается никаких сомнений в том, что данные постулаты верны и
создание вечного двигателя невозможно.

Индийский или
арабский вечный
двигатель с
небольшими косо
закрепленными
сосудами, частично
наполненными
ртутью.
Принцип действия этого первого
механического перпетуум
мобиле был основан на различии
моментов сил тяжести,
создаваемых жидкостью,
перемещавшейся в сосудах,
помещенных на окружности
колеса.
«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.
На рис. 1 показана одна из древнейших
конструкций вечного двигателя. Она
представляет зубчатое колесо, в
углублениях которого прикреплены
откидывающиеся на шарнирах грузы.
Геометрия зубьев такова, что грузы в
левой части колеса всегда оказываются
ближе к оси, чем в правой. По замыслу
автора, это, в согласии с законом рычага,
должно было бы приводить колесо в
постоянное вращение.
При вращении грузы откидывались бы
справа и сохраняли движущее усилие.
Однако, если такое колесо изготовить, оно
останется неподвижным.
Дифференциальная причина этого факта
заключается в том, что хотя справа грузы
имеют более длинный рычаг, слева их
больше по количеству. В результате
моменты сил справа и слева оказываются
равны.
Рис.1
Одна из древнейших
конструкций вечного
двигателя
Рис.2
Конструкция
вечного двигателя,
основанного на
законе Архимеда
На рис. 2 показано устройство ещё
одного двигателя. Автор решил
использовать для выработки энергии
закон Архимеда. Закон состоит в том, что
тела, плотность которых меньше
плотности воды, стремятся всплыть на
поверхность. Поэтому автор расположил
на цепи полые баки и правую половину
поместил под воду. Он полагал, что вода
будет их выталкивать на поверхность, а
цепь с колёсами, таким образом,
бесконечно вращаться.
Здесь не учтено следующее:
выталкивающая сила — это разница
между давлениями воды,
действующими на нижнюю и верхнюю
части погруженного в воду предмета. В
конструкции, приведённой на рисунке,
эта разница будет стремиться вытолкнуть
те баки, которые находятся под водой в
правой части рисунка. Но на самый
нижний бак, который затыкает собой
отверстие, будет действовать лишь сила
давления на его правую поверхность. И
она будет превышать суммарную силу,
действующую на остальные баки.
Интерес европейской науки к магнитам
не мог не отразиться и на конструкции
вечных двигателей. Известный ученый,
первый секретарь Британского
Королевского общества епископ Джон
Уилкинс долгие годы отстаивал
возможность постройки вечного
двигателя на базе магнитов. В
качестве доказательства верности своих
представлений Уилкинс использовал
эскиз двигателя, состоящего из магнита,
железного шарика и специальных
дорожек, по которым шарик сначала
падал вниз под действием гравитации, а
потом подтягивался к магниту. И хотя
успешный опытный образец построить
так и не удалось, Уилкинс до самой
смерти полагал, что на основе его
любимой конструкции все-таки можно
построить вечный двигатель.
Высшей точки развития механические
вечные двигатели достигли благодаря
Иоганну Эрнсту Элиасу Бесслеру. Свой
вечный двигатель изобретатель хотел
продать за сто тысяч талеров (около двух с
половиной миллионов долларов по
сегодняшнему курсу) и никому не
соглашался раскрыть секрет изобретения
до продажи. При малейшем подозрении,
при малейшем намеке на то, что секрет
хотят похитить, Иоганн Бесслер уничтожал
чертежи и прототипы и переезжал в другой
город. Немудрено, что многие считали его
мошенником или безумцем.
Однако, если Бесслер и был мошенником, то
мошенником гениальным, но неудачливым.
Хотя изобретатель никому не позволял
заглянуть внутрь сконструированных им
механизмов, он охотно показывал свои
двигатели и даже устраивал публичные
демонстрации.
За последние двести пятьдесят лет принципиальных изменений в конструкции
вечных двигателей не произошло. Наука помаленьку научилась доказывать
невозможность самых абсурдных конструкций даже не глядя на них.
Все вечные двигатели можно грубо разделить на две категории:
- вечные двигатели первого рода (конструкции, способные работать
бесконечно долго без подвода энергии от внешнего источника), чье
существование противоречит первому закону термодинамики. К вечным
двигателям первого рода можно, пожалуй, отнести все конструкции
Бесслера и вообще все работы, основанные на концепции Бхаскары;
- вечные двигатели второго рода. Эти машины примечательны тем, что
способны полностью переводить тепло от нагревателя в работу. Вечные
двигатели второго рода противоречат второму закону термодинамики. К ним
- за редким исключением - можно отнести также двигатели,
эксплуатирующие пока неизвестные нам виды энергии с эффективностью
более 100 процентов.
Однако за последнее тысячелетие вечный двигатель принес не меньше пользы,
чем если бы он действительно существовал.