XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Perpetuum Mobile или пер-пе́-ту-ум-мо́-би-ле или Вечное движение, а в обиходе «вечный двигатель» …

Сейчас уже нельзя точно установить кому принадлежит первенство в создании проекта «перпетуум мобиле», но по широко распространенному мнению прародиной вечных двигателей является Индия. Так у индийского поэта, математика и астронома Бхаскара в стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описан круг вечного вращения – колесо с хитро закрепленными на нем емкостями, частично заполненными ртутью. «Наполненное таким образом колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе» - писал поэт когда-то по-индийски.

Вряд ли Бхаскара догадывался, что «придумал» вечный двигатель первого рода. И уж точно не знал Бхаскара, что его изобретение нарушает первое начало термодинамики, что было сформулировано гораздо позже - в середине XIX века на основе работ немецкого учёного Майера. Таким образом, даже без пробного испытания колеса индийского поэта, а точнее, вообще без всяких доказательств, без всякого логического вывода из других более общих положений был принят постулат, определяющий невозможность существования двигателя, «вечно» совершающего работу без дополнительной энергии из какого-либо источника. Прошло время, но и на сегодняшний день истинность первого начала термодинамики подтверждается лишь тем, что ни одно из его следствий не находится в противоречии с опытом.

Понятно, что такая доказательная база не смогла остановить ни самоучек, ни видных ученых, не говоря уже о гениальных мошенниках. И тут не очень ясно при помощи кого из них, но в 1712 году «перпетуум мобиле» появился в Германии. Из колеса, трубы, ведра с водой его сумел собрать один весьма изобретательный крестьянский сын Иоганн Бесслер по прозвищу Орфиреус. Два месяца на зависть скептикам его самодвижущее колесо, не только вращалось в запечатанной комнате, но и поднимало некоторые тяжести. Молва дошла до России. Петр I засобирался в Германию, чтобы купить это чудо, но, к сожалению, не успел – скончался. Тем временем противники Орфиреуса распустили слухи о том, что «самодвижущееся колесо» приводится в движение спрятанными людьми. Сам же изобретатель раскрывать секреты не спешил.

А после смерти Бесслера невозможность существования подобных вечных двигателей была возведена в ранг принципа сохранения энергии. Для механической энергии указанная закономерность может быть выражена следующей формулой:

Eк1 + Ер1= Eк2 + Ер2

Eк1 – кинетическая энергия в некоторый момент времени

Ер1 – потенциальная энергия в некоторый момент времени

Eк2 – кинетическая энергия в следующий момент времени

Ер2 – потенциальная энергия в следующий момент времени

Поскольку из формулы следует, что полная механическая энергия замкнутой системы тел остается неизменной, то, очевидно, что без внешней энергии машина, раз пущенная в ход, может совершать работу вечно, лишь в воображении её создателя.

Из-за очевидной невозможности вечного двигателя создания в 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать их проекты. В других цивилизованных странах сучилось то же самое.

Казалось бы, все ясно, раз больше нет патента, то и незачем над «перпетуум мобиле первого рода» мучиться. Но нет, в ответ Мир получил лишь всплеск изобретательства вечного двигателя - пытливые умы принялись за его «второй род». Принцип действия вечного двигателя второго рода состоял в том, чтобы взять теплоту у нагретого тела и полностью превратить ее в работу.

И хотя превращение тепла в работу не нарушает явно закон сохранения энергии, история с разоблачениями повторилась - критики принялись утверждать, что вечный двигатель второго рода противоречит второму началу термодинамики. А правильность того закона, опять же, подтверждали лишь собственными экспериментами. Формулировки второго начала термодинамики и фамилии критиков, соответственно, разнятся:

Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому (постулат Клазиуса 1850 г.).

Невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты в работы.

Невозможно построить машину, все действия которой сводились бы к производству работы за счет охлаждения теплового источника.

Для нас важны все утверждения, поскольку в них заложена невозможность существования вечного двигателя второго рода. Их логическим следствием является то, что при передаче тепла более нагретое тело охлаждается, и в какой-то момент резервуар тепла будет исчерпан, а, следовательно, не станет и энергии, необходимой для работы машины.

Таким образом, вечный двигатель всего лишь мечта, но сложно переоценить важность для развития науки этого плода воображения. Более того, можно сказать, что ни одна другая ошибочная мысль изобретателя не вдохновляла стольких литераторов. О вечном двигателе писали, в частности, М.Е. Салтыков–Щедрин («Современная идиллия»), В. Шукшин («Упорный»).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Гении и мошенники изобретают Perpetuum Mobile // Энергетика и промышленность URL: https://www.eprussia.ru/epr/145/11184.htm (дата обращения: 13.12.19).

Вечный двигатель // Википедия URL: ru.wikipedia.org/wiki/Вечный_двигатель (дата обращения: 13.12.19).

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ // Кафедра физической и коллоидной химии имени профессора В. А. Когана URL: http://physchem.chimfak.rsu.ru/Source/PCC/Termodyn_4.htm (дата обращения: 13.12.19).

Код для цитирования: Скопировать