Stroj perpetum mobile, alebo latinsky „perpetum mobile“, je hypotetický stroj, ktorý by mohol fungovať navždy po tom, čo mu dal počiatočný impulz a bez potreby následného dodávania energie do neho.
Zákony termodynamiky
Ak chcete pochopiť, či je perpetum mobile možné alebo nemožné, mali by ste si zapamätať prvé dva zákony termodynamiky:
- Prvý zákon termodynamiky hovorí: "Energia sa nevytvára ani neničí, môže len prechádzať do rôznych stavov a foriem." To znamená, že ak sa na danom systéme pracuje alebo si vymieňa teplo s vonkajším prostredím, mení sa jeho vnútorná energia.
- Druhý zákon termodynamiky. Podľa neho má „entropia vesmíru tendenciu časom narastať“. Tento zákon udáva, ktorým smerom bude termodynamický proces prebiehať spontánne. Okrem toho tento zákon znamená nemožnosť prenosu energie z jedného typu na druhý bez straty.
Večný stroj prvého a druhého druhu
Perpetuum mobile, alebo latinsky perpetuum mobile, je dvojakého druhu:
- Večný stroj prvého druhu je stroj, ktorý neustále pracuje bez prísunu vonkajšej energie a zároveň vykonáva nejakú prácu. To znamená, že perpetum mobile prvého druhu je v rozpore s prvým zákonom termodynamiky, a preto sa mimochodom nazývalo motor prvého druhu.
- Večný stroj druhého druhu je každý stroj, ktorý pracuje s periodickými cyklami, pričom premieňa jeden typ energie na iný, napríklad mechanickú na elektrickú a naopak, bez akýchkoľvek strát v procese tejto transformácie. To znamená, že stroj na večný pohyb (perpetuum mobile) druhého druhu je v rozpore s druhým zákonom termodynamiky.
Nemožnosť existencie
Večný stroj prvého druhu je v rozpore so základným fyzikálnym zákonom o zachovaní energie v izolovanom systéme, preto nemôže existovať. Čo sa týka perpetuum mobile druhého druhu, to je tiež nemožné, keďže v každom bežiacom motore sa energia rozptyľuje rôznymi spôsobmi, hlavne vo forme tepla.
Vzhľadom na to, že zákony termodynamiky boli overené niekoľkými storočiami experimentov a experimentov a nikdy nezlyhali, môžeme s istotou povedať, že akékoľvek projekty perpetum mobile sú podvod. Takéto projekty často vznikajú v rôznych náboženských kruhoch, v ktorých panujú presvedčenia o nekonečných zdrojoch energie a podobne.
Okrem toho rôzne mentálne„paradoxy“, ktoré, ako sa zdá, demonštrujú efektivitu niektorých perpetuum mobile. Vo všetkých týchto prípadoch hovoríme o chybách v chápaní fyzikálnych zákonov, preto sú takéto duševné „paradoxy“poučné.
Historické hľadanie perpetuum mobile a ich význam pre rozvoj ľudstva
Zákony termodynamiky boli definitívne stanovené v druhej polovici 19. storočia. Podľa nich žiadny bežiaci stroj nedokáže preniesť energiu z jedného stavu do druhého so 100% účinnosťou, nehovoriac o neustálom dodávaní energie do iných systémov bez toho, aby ju dodával samotnému stroju.
Napriek tomu mnoho ľudí v priebehu histórie a dodnes hľadalo a hľadá rôzne prevedenia fungujúcich perpetum mobile, ktoré možno prirovnať k akýmsi „elixírom mladosti“v r. oblasť mechaniky.
Všetky konštrukcie takýchto strojov sú založené na použití rôznych hmotností, uhlov, fyzikálnych alebo mechanických vlastností špecifických látok, ktoré sa môžu neustále pohybovať a dokonca vytvárať nadmerné množstvo užitočnej energie. Keď už hovoríme o modernej dobe a jej obrovských energetických potrebách, možno pochopiť dôležitosť perpetum mobile, ktoré by sa stalo skutočnou revolúciou vo vývoji ľudstva.
Vráťme sa do histórie, prvé známe konštrukcie perpetum mobile sa začali objavovať v stredovekej Európe. Predpokladá sa, že zodpovedajúci vynález v Bavorsku v 8. storočí sa stal prvým modelom perpetuum mobile.storočie nášho letopočtu.
Slávne konštrukcie perpetum mobile v stredoveku
Bohužiaľ, o existencii projektov perpetum mobile v spoločnostiach pred stredovekom nie je nič známe. Nezachovali sa žiadne informácie o tom, že by starí Gréci alebo Rimania stavali takéto stroje.
Najstarším vynálezom stroja na večný pohyb, ktorý ľudstvo pozná, je magické koleso. Hoci sa nezachovali žiadne obrázky tohto vynálezu, historické písomné pramene uvádzajú, že pochádza z čias existencie Merovejskej ríše na území moderného Bavorska v 8. storočí. Niektorí historici však tvrdia, že tento stroj v skutočnosti neexistoval a všetky informácie o ňom sú legendou.
Bhaskara bol slávny indický matematik, ktorý je uznávaný ako najvplyvnejší vedec stredoveku na svojom kontinente. Jeho práca o diferenciálnych rovniciach predchádzala podobnú prácu Newtona a Leibniza o 5 storočí. Okolo roku 1150 vynašiel Bhaskara koleso, ktoré sa malo točiť večne. Bohužiaľ, tento vynález nebol nikdy skonštruovaný, ale je prvým nepochybným dôkazom pokusov vytvoriť perpetum mobile.
Prvým vynálezom perpetum mobile v Európe je auto slávneho francúzskeho slobodomurára a architekta 13. storočia Villarda de Honnecourta. Nie je s istotou známe, či bol jeho vynález skonštruovaný, ale v denníkoch Villarda de Honnecourta našli obrázok jeho perpetuum mobile.
Legendárny inžinier a vynálezca z Florencie Leonardo da Vinci vytvoril aj niekoľko strojov – perpetum mobile a v tomto smere o niekoľko storočí predbehol dobu. Tieto stroje sa, samozrejme, ukázali ako nefunkčné a vedec dospel k záveru, že stroje na večný pohyb nemôžu vo fyzike existovať.
Stroje na neustály pohyb New Age
S príchodom modernej doby sa vynález perpetum mobile stal populárnou zábavou a mnoho vynálezcov trávilo čas vytváraním takéhoto stroja. Tento boom je spôsobený predovšetkým úspechom vo vývoji mechaniky.
Taliansky vynálezca Mark Zimara zo 16. storočia teda navrhol stále fungujúci mlyn a Holanďan Cornelius Drebbel venoval jeden z týchto vynálezov anglickému kráľovi. V roku 1712 inžinier Johann Bessler analyzoval viac ako 300 takýchto vynálezov a rozhodol sa vytvoriť vlastné perpetum mobile.
V dôsledku toho v roku 1775 členovia Kráľovskej akadémie vied v Paríži vydali dekrét, že nebudú akceptovať žiadne vynálezy, ktoré sú spojené s predmetom perpetum mobile.
Myšlienkové experimenty
V teoretickej fyzike sa myšlienkové experimenty často používajú na testovanie základných fyzikálnych zákonov. V súvislosti s témou perpetum mobile možno spomenúť tieto projekty:
Maxwellov démon. Hovoríme o porušení druhého zákona termodynamiky, keď hypotetický démon oddeľuje zmes plynov. Tento myšlienkový experiment umožňujepochopiť podstatu entropie systému
Večný stroj Richarda Feynmana, ktorý funguje na základe tepelných výkyvov, a preto môže bežať navždy. V skutočnosti bude fungovať, pokiaľ bude mať prostredie vyššiu teplotu ako samotný motor
Je nádej na vytvorenie stroja perpetuum mobile konečne mŕtva?
Nemôžeme s istotou povedať, že mechanizmus schopný fungovať večne nebude nikdy vynájdený, keďže ľudstvo stále veľa nevie o vesmíre, v ktorom žije. Možno sa podarí objaviť druh exotickej hmoty, ako je čierna hmota vo vesmíre, o ktorej sa takmer nič nevie. Správanie sa tejto hmoty nás môže prinútiť prehodnotiť zákony termodynamiky. Tieto zákony sú natoľko zásadné, že akákoľvek zmena ich rozsahu bude podobná vplyvu teórie Alberta Einsteina na zákony klasickej mechaniky Isaaca Newtona a na vývoj fyziky vôbec. Je tiež možné, že v objektoch, ktorých správanie sa riadi kvantovou mechanikou, existuje večný pohyb.
