Вечный двигатель: возможно ли? Все попытки создать Perpetuum Mobile | Наука, Прошлое
Представьте, что ваш телефон никогда не разряжается, автомобилисты не знают слова «заправка», а искусственные органы работают дольше настоящих… Конечно, сегодня даже дети знают, что за все нужно платить, а в школе учат, что ничто не возникает из ничего. Но несколько сотен лет назад ученые утверждали, что пассажиры поездов непременно умрут от удушья в разреженном воздухе, а при виде автомобилей у коров случатся выкидыши.
Времена меняются. Что такое вечность? Время существования Вселенной? Энергии в ней хоть отбавляй. Неужели нельзя построить двигатель, использующий скрытые резервы мироздания, с гарантийным сроком «до следующего Большого взрыва?»
Недостижимая мечта любого инженера. Философский камень механики. Инструмент ловких мошенников и атрибут множества фантастических произведений. Знакомьтесь: вечный двигатель.
Игрушка «Пьющая птичка», наклоняющаяся к бокалу с водой.
Вечное движение возможно. По крайней мере, оно не противоречит квантовой механике и первому закону Ньютона (материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного движения до тех пор, пока внешние воздействия не изменят этого состояния). Не так давно астрономы университета Миннесоты обнаружили в космосе «великое ничто» — пустое пространство протяженностью около миллиарда световых лет. Если представить себе, что в нем отсутствуют всякие взаимодействия, то камень, брошенный там, двигался бы с постоянной скоростью вплоть до смерти Вселенной. То есть фактически вечно.
Однако когда речь заходит о вечном двигателе, обычно имеется в виду система, вырабатывающая больше энергии, чем потребляющая (теряющая ее на трении, сопротивлении воздуха и т. п.), благодаря чему ее можно использовать для каких-либо бытовых нужд. До изобретения паровых или электрических приводов единственным универсальным и мобильным источником энергии были мускулы.
Это сильно ограничивало механиков. Например, в средние века не составляло труда соорудить потолочный вентилятор или эскалатор, но кто бы смог безостановочно крутить их сутки напролет? Вполне логично, что люди мечтали о «халявном» источнике энергии. Их фантазия была ограничена технологиями того времени, поэтому по нынешним меркам вечные двигатели древности выглядели трогательно и примитивно.
Бхаскара II: ртуть в колесе.
Первый вечный двигатель был придуман почти 9 веков назад. Индийский математик и астроном Бхаскара II предложил крепить к колесу сосуды с ртутью, изогнутые таким образом, чтобы во время вращения она перетекала из одного конца емкости в другой. По его замыслу колесо крутилось бы постоянно. Вероятнее всего, для ученого это был лишь символ вечного круговорота бытия (сансары, «протекания»).
Бхаскара вряд ли считал свою философскую модель вечным двигателем, однако арабские и европейские исследователи отнеслись к этому вопросу абсолютно серьезно. Несбалансированное колесо стало классикой «вечного двигателестроения». В 13 веке французский архитектор Виллар де Оннекур воспользовался той же схемой, заменив ртуть молоточками. На практике такое колесо найдет точку равновесия и остановится, не сделав даже полного оборота.
Вечные двигатели да Винчи (кодекс Форстера II, стр.90-91) и их современные модели
Леонардо да Винчи заинтересовался идеей вечного двигателя, создал несколько чертежей… и объявил о том, что ни один такой аппарат работать не будет. Он критиковал все попытки изобретателей создать очередное «волшебное колесо», однако мысль о принципиальной невозможности вечного двигателя стала аксиомой лишь двести лет спустя — когда в 1775 году Парижская академия наук перестала принимать патентные заявки на подобные устройства.
О, исследователи вечного движения, сколько суетных планов создали вы при подобных исканиях! Станьте лучше алхимиками!
Леонардо да Винчи
Вместе с тем Леонардо оставил чертежи водяной мельницы, вращаемой поднимаемой ею же водой, не снабдив их критическими комментариями.
Считал ли он возможным вечный двигатель на воде — неизвестно.
Мельница Леонардо
Увлечение несбалансированными колесами уступило место моде на замкнутые схемы «устройство А вращает устройство Б, которое двигает устройство А». Философ, астролог и алхимик Марк Антоний Зимара (1460—1523), незнакомый с водяной мельницей да Винчи, описал ветряную мельницу, на которую дули огромные меха, приводимые в движение вращением этой самой ветряной мельницы.
Марк Зимара, как и Дон Кихот, сражался с ветряными мельницами.
В 1610 году нидерландский изобретатель Корнелиус Дреббел построил первые механические часы с автоподзаводом от перепадов атмосферного давления. Машина, представлявшая собой золотой глобус и показывавшая не только часы, но и даты с временами года, по меркам того времени казалась настоящим «вечным двигателем». За Дреббелом закрепилась слава мага и алхимика.
Трудно сказать, насколько качественно она была исполнена (к примеру, часы Atmos разрабатывались лучшими швейцарским инженерами в течение нескольких десятков лет).
Но, учитывая, что Дреббел был невероятно талантлив (построил микроскоп с двумя линзами, подводную лодку для английского флота, изобрел инкубатор для цыплят с термостатом, автоматически регулирующим температуру, а также пытался создать воздушный кондиционер), разумно предположить, что его часы могли работать без поломок многие месяцы, если не годы.
Последний, самый яркий период классического вечного двигателестроения пришелся на середину 18 века, а именно — на жизнь Иоганна Эрнста Элиаса Бесслера (1680—1745), придумавшего себе псевдоним Orffyreus (криптограмма Bessler).
Это был очень странный человек — хвастливый, надоедливый, занудный, с дурным характером и замашками параноика. По дошедшим до нас свидетельствам, он работал часовщиком. В 1712 Бесслер заявил, что овладел секретом вечного движения. Вначале он попытался показать безостановочное колесо с небольшим грузом жителям маленького немецкого городка Гера, но провинциалов это зрелище не впечатлило.
Бесслер стал разъезжать по стране, публиковать научные трактаты и строить более крупные модели своего двигателя.
Колеса Бесслера, собранные им в замке Вайсенштайн.
Было решено провести полномасштабный эксперимент. 12 ноября 1717 года в присутствии представителей власти одно из вращающихся колес диаметром 3,5 метра было размещено в комнате замка Вайсенштайн, а все окна и двери наглухо заперты. Две недели спустя комнату открыли. Колесо все еще крутилось. Тогда помещение было запечатано вплоть до 4 января 1718 года. Год спустя люди вошли в комнату и увидели, что колесо продолжает вращаться с той же самой частотой.
Это было уже интересно. Лондонское королевское общество захотело купить изобретение. Бесслер с ходу запросил двадцать тысяч фунтов (гигантские по тем временам деньги). Колесо решили проверить еще раз, но Бесслер внезапно впал в ярость и разломал свое творение — якобы для того, чтобы другие ученые не смогли украсть его идеи.
Изобретатель продолжил путешествия по стране, демонстрируя различные модели колес: вращающиеся только в одну сторону и останавливаемые лишь с очень большим усилием, а также вращающиеся в любую сторону и останавливаемые без всякого труда. В 1727 году служанка Бесслера заявила, что его механизмы приводились в движение человеком из другой комнаты. Проверить эти показания так и не удалось, но репутация инженера была навсегда подорвана. Бесслер умер, свалившись с сооружаемой им ветряной мельницы. Он оставил после себя непонятные шифрованные заметки и вынудил потомков гадать — был ли он безумцем, эксцентричным гением или гениальным фокусником?
Жульнический «двигатель» Редхеффера (современная уменьшенная копия)
В 19 веке увлечение вечными двигателями несколько спало — наука шла вперед, поэтому такие устройства все чаще становились инструментом обмана. Так, американец Чарльз Редхеффер из Филадельфии за 1 доллар показывал всем желающим сложную маятниковую машину вечного движения — правда, через зарешеченное окно.
Местные жители подкупили одного механика, чтобы тот сделал копию двигателя Редхеффера — но с потайной пружиной внутри.
Увидев клон своего детища в действии, Чарльз запаниковал и бежал в Нью-Йорк, где его разоблачил знаменитый изобретатель Роберт Фултон. Последний заметил, что машина работает прерывисто и нашел ременной привод, ведущий от нее в соседнюю комнату с человеком, крутящим рычаг.
Машина Кили. Ему предлагали сотрудничать с Эдисоном или Тесла, но Кили, естественно, отказывался.
Еще один американец — Джон Кили (1827—1898) — заявил, что энергию можно извлекать из эфира за счет вибраций камертона. Его обвиняли в мошенничестве и даже в колдовстве, но ловкач умудрился 27 лет дурачить инвесторов, выманивая у них деньги на построение промышленного образца двигателя. Лишь после того, как Кили угодил под трамвай, выяснилось, что его макеты работали на сжатом воздухе. Мошенник нарушил много законов — но только не термодинамики.
На протяжении 19 и 20 веков подобные аппараты продолжали кормить своих «изобретателей» и работников желтой прессы — с той лишь разницей, что термины «космические флюиды» и «всепроникающий эфир» сменились на «холодный термояд» или «альтернативная физика».
Иногда это заканчивалось не просто плохо, а очень плохо — например, в 1966 году американский венгр Джозеф Папп (самообъявленный создатель реактивной субмарины) испытал двигатель, работавший на смеси инертных газов. Взрыв унес жизнь одного человека и покалечил двоих.
Изобретение Морея. Он, как и Тесла, якобы смог получить энергию из ничего.
Но далеко не все такие случаи имели криминальный характер. Вполне серьезный ученый Томас Генри Морей (1892—1974) неоднократно демонстрировал всем желающим работу прибора, собиравшего «лучистую энергию из вакуума» и преобразовывавшего ее в электричество.
Машина работала несколько дней подряд. Эксперты изучали ее вдоль и поперек, но никто не мог найти источника энергии. Промышленники захотели купить ее, Морей отказался, и единственный рабочий экземпляр был уничтожен. Позднее ученый жаловался, что в него несколько раз стреляли, его семье угрожали, а лаборатории периодически громились. Секрет устройства, собиравшего космическую энергию (в чем бы он ни заключался), изобретатель унес с собой в могилу.
Изобретатель Джозеф Ньюман охотно продает свои машины. Они работают на батарейках и выдают больше электричества, чем получают. Замкнуть цикл (чтобы избавиться от необходимости в батареях) изобретатель почему-то не хочет.
Грань между гениальностью и помешательством провести очень сложно. Другой физик — болгарин Стефан Маринов заявил, что посетил коммуну христианской секты «Метернита» (Линден, Швейцария), члены которой получили «вдохновение свыше» и построили генератор бесконечной электрической энергии под названием «Тестатика». Он работает уже много лет, перекрывая энергетические потребности всей общины. Вскоре после этого откровения Маринов спрыгнул с лестницы в библиотеке университета Граца.
Любители теорий заговора часто вспоминают о Стэнли Мейере, попавшем под суд за попытки продать двигатель, работавший на воде. Если верить махинатору, слабые электрические импульсы особой частоты разлагают воду на водород и кислород, которые потом используются вместо паров бензина, а мощности автомобильного генератора достаточно для продолжения разложения воды.
Сколотив на этой афере кое-какое состояние, Стэнли внезапно умер в ресторане в 1998 году. «Знающие люди» не сомневаются, что его отравили нефтяные магнаты и правительственные агенты.
А в 2006 году ирландская компания Steorn объявила о создании принципиально нового двигателя «бесплатной энергии» Orbo, главным элементом которого стали обычные магниты. Один из первых экземпляров пообещали установить на водяном насосе в некоей кенийской деревне. Демонстрация Orbo перед комиссией ученых, намеченная на июль 2007 года, не состоялась «по техническим причинам». Позже компания всё же пыталась выпустить своё чудо-творение на рынок, представляла его на суд учёных (которые объявили, что оно не работает) и закрылась в 2016 году. Многие считают, что эпопея с «вечным двигателем» была просто маркетинговым ходом.
EmDrive — ещё один пример «невозможного» двигателя, с медным резонатором в виде усечённого конуса и магнетроном. В большинстве исследований не удалось обнаружить заявленного эффекта
Подозрительные типы
Физики делят вечные двигатели на два типа.
Любая машина, получившая энергию, производит эквивалентную ей работу и (или) тепло. Если работы или тепла больше, чем энергии, мы имеем дело с вечным двигателем первого типа — самым популярным среди изобретателей. Представим, что какой-то мрачный гений поставил несбалансированное колесо на чудо-подшипник. Достаточно один раз толкнуть его — и оно должно крутиться, ускоряясь до тех пор, пока не разлетится на части. Это называется «нарушением закона сохранения энергии».
Двигатель второго типа полностью преобразует окружающее тепло в работу, игнорируя второе начало термодинамики. Сегодня высказываются предположения о том, что создание некоего подобия такого устройства все же возможно, если речь идет о преобразовании не просто тепла, а темной энергии или темной материи, из которой создана наибольшая часть нашей Вселенной.
Вечные двигатели в фантастике можно тоже поделить на четыре категории.
«Водопад» Эшера (1961). Вода вращает колесо, поднимается наверх и снова участвует в работе.
Самый простой вид вечного двигателя основан на неких магических эффектах. К примеру, в романах Уэллса упоминается чудо-материал «кейворит» с сильными антигравитационными свойствами. Если изготовить колесо, половина которого сделана из кейворита, оно будет крутиться с постоянным ускорением. В мирах фэнтези вечный двигатель не востребован, ведь вместо конструирования громоздкого механизма всегда можно сотворить перманентное заклинание (уборка помещения в диснеевском «Ученике волшебника», либо горшочек, варящий бесконечное количество каши в сказке Андерсена).
Вечный двигатель второго вида — «невозможный механизм» — действует с заведомым нарушением законов природы и имеет чисто умозрительный характер. Хорошим примером такой парадоксальной конструкции служит водяная мельница нидерландского художника Мориса Эшера (1898—1972).
К третьему — «субъективному» виду вечного двигателя относится агрегат, работающий так долго, что для практического опровержения его «вечности» не хватит даже нескольких человеческих жизней.
Источником энергии здесь обычно служат какие-либо «вечные» природные явления.
«Атмос». Заплатите свыше тысячи долларов и сэкономьте на батарейках.
Этот вид возможен не только в фантастике. Например, часы «Атмос» швейцарской фирмы Jaeger-LeCoultre работают от суточных колебаний температуры воздуха. Они заполнены этилхлоридом, который расширяется при нагреве и заводит пружину. Для минимизации трения крутильный маятник совершает лишь 1 оборот в минуту (в 150 раз медленнее, чем у обычных часов). Перепада в 1 градус достаточно, чтобы часы шли два дня. Теоретически, эти часы могут пережить не одного владельца. Но на практике гарантийный срок обслуживания разных моделей «Атмоса» составляет 20—30 лет.
Ещё один вид устройств, которые можно принять за вечный двигатель, — преднамеренно усложненные механизмы длительного действия, выполняющие какую-либо примитивную задачу. Обывателю трудно понять цель и принципы их работы.
Столкнувшись с таким «вечным двигателем», можно на 99% быть уверенным, что его «изобретатель» — жулик.
Чрезмерные усложнения конструкции нужны лишь для того, чтобы запутать наблюдателя и скрыть реальный источник движения (обычно — мощная пружина, спрятанная в пустотелой оси какой-либо шестеренки).
Бесконечное движение шарика по желобу «вибрационного механизма». «Изобретение» художника Рейдара Финсруда можно увидеть в его галерее в Осло.
Это интересно
Часы Артура Беверли.
В университете Отаго (г. Данидин, Новая Зеландия) находятся механические часы, построенные Артуром Беверли в 1864 году. Они заводятся от перепадов атмосферного давления и суточных температур. Часы работают уже 143 года. Этот эксперимент считается самым длительным в мире, однако термин «субъективный вечный двигатель» здесь неприменим. Их останавливали несколько раз для чистки, устранения поломок, а также в тех редчайших случаях, когда среднесуточная температура и давление были стабильны. Самыми старыми в мире работающими часами считаются куранты собора в Солсбери (Великобритания), установленные примерно в 1386 году.
Айзек Азимов не одобрял идею получения энергии из ничего. Он считал, что человечество будет развиваться, «сжигая» звезды. Вечно это длиться не может, однако писатель вышел из положения с присущей ему элегантностью: в рассказе «Последний вопрос» два пьяных техника задали суперкомпьютеру вопрос о том, как можно обратить энтропию вспять и продлить жизнь Вселенной (получив, таким образом, бесконечную энергию). Суперкомпьютер думал триллионы лет, постоянно эволюционируя, а в конце света, после тепловой смерти Вселенной, нашел ответ и сказал: «Да будет свет». Это можно понять следующим образом: энергия вечна, только вечно использовать ее нельзя. Рано или поздно все придется начинать с начала.
Существуют игры, позволяющие почувствовать себя сумасшедшим ученым, — например, The Incredible Machine (TIM) или Armadillo Run. Последняя якобы более реалистична, однако и в том, и в другом случае программы просчитывают физику таким образом, что умелый игрок может сконструировать вечный двигатель.
TIM и Armadillo Run.
* * *
Ничто не вечно, даже двигатели. Благородные безумцы древнего мира проектировали устройства, принципов действия которых они не понимали, и убеждали себя в том, что их машины будут работать вечно. Им на смену пришли ловкачи, проявлявшие чудеса изобретательности лишь в области сокрытия реальных источников энергии их двигателей. Сегодняшние непризнанные гении стремятся быть «ближе к народу», предлагая самый ходовой ресурс — бесконечное количество электроэнергии. А пока они доводят свои генераторы до ума, вы можете за несколько долларов купить на их сайте видеоролик, показывающий тестовую модель в работе. Раньше это было дешевле — посмотреть на колесо, крутящееся в амбаре, стоило лишь пару медных монет.
Наибольшая часть искренних попыток изобрести вечный двигатель приходится на людей без особых познаний в физике, но обладающих «золотыми руками» и страдающих от «творческого зуда». Интересно, что около трети из них — пенсионеры. В подавляющем большинстве случаев их проекты основаны на идеях вековой давности, причем авторы не ограничиваются одним «изобретением».
Озарение приходит к ним чуть ли не каждый день, поэтому революционные чертежи поступают в патентное бюро не единицами, а килограммами.
В каком-то смысле вечный двигатель действительно существует — в виде его вечных поисков. Он работает по замкнутому циклу: то, на чем обожглись средневековые естествоиспытатели, сегодня вновь красуется на испытательных стендах. Но, может быть, это и к лучшему, ведь однажды именно так был придуман паровой насос, а Архимед перед тем, как крикнуть «Эврика!», собирался всего лишь помыться.
Гении и мошенники изобретают Perpetuum Mobile – Энергетика и промышленность России – № 05 (145) март 2010 года – WWW.EPRUSSIA.RU
Газета “Энергетика и промышленность России” | № 05 (145) март 2010 года
Интересно поразмышлять над судьбой машины, которая никогда не была и не будет построена, – вечного двигателя. Казалось бы, зачем рассуждать о тщетном стремлении человека решить проблему вечного движения? В эпоху научно-технической революции этим вопросом, ответ на который давно известен, уже никто всерьез не интересуется.
Безуспешные попытки создания подобной машины, служившие в недавнем прошлом предметом жарких научных дискуссий, давно миновали бурный период своего расцвета и, в конце концов, полностью осужденные современным развитием науки и техники, оказались навсегда отвергнутыми как следствие человеческих заблуждений.
И все таки, действительно ли эта проблема целиком принадлежит прошлому? Всем ли ясна мысль о неосуществимости вечного движения и невозможности построить Perpetuum Mobile?
Возможно ли чудо?
Ученые-статистики и картотеки патентных бюро свидетельствуют, что далеко не все настолько скептичны. С незапамятных времен в человеческом характере были скрыты стремление и потребность исследовать, изобретать, строить новые машины, решать сложные и запутанные проблемы. Если начать перелистывать увесистые тома технических энциклопедий, то может показаться, что нынешнее время со всеми своими невероятно хитроумными машинами почти не оставляет человеку возможностей для исследования не решенных пока задач.
И все таки на свете всегда находится достаточно людей, которые, отвергая всеобщие законы механики и физики, неустанно продолжают свои несчетные попытки изобрести машину всех машин – вечный двигатель.
С психологической точки зрения идея вечного движения всегда была крайне заманчива: ведь практическая реализация искусственно созданного замкнутого энергетического цикла, несомненно, привела бы к эпохальному перевороту в науке и технике с глубокими общественно-экономическими последствиями.
Кроме отрицания современных физических теорий, это означало бы, что построенный вечный двигатель стал бы первой в мире машиной с идеальным рабочим циклом. Его совершенство и максимальная эксплуатационная экономичность оказали бы огромное влияние на развитие мировой экономики. Человечество навсегда избавилось бы от страха перед нехваткой энергии, который неумолимо преследует его сегодня. Тем самым разработка такого реального вечного двигателя затмила бы все сделанные до сих пор изобретения и открытия.
Современная классификация
Сегодня существует даже классификация вечных машин: вечный двигатель первого рода – это двигатель, способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов, но его существование противоречит первому началу термодинамики. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. И вечный двигатель второго рода – воображаемая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу все тепло, извлекаемое из окружающих тел. Но это противоречит второму началу 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 ученых не остается никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, а создание вечного двигателя невозможно.
Родом из Индии
Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя – задача весьма сложная.
Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о Perpetuum Mobile относится, по видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI века, хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия.
Так, Бхаскара в своем стихо-творении, датируемом примерно 1150 годом, описывает некое колесо с прикрепленными на-
искось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Принцип действия этого первого механического вечного двигателя был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. Бхаскара обосновывает вращение колеса весьма просто: «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. Гравюра с чертежом вечного двигателя была найдена и среди рисунков Леонардо да Винчи.
Тайна Бесслера
Высшей точки развития механические вечные двигатели достигли благодаря Иоганну Эрнсту Элиасу Бесслеру (1680 1745). Жизнь Бесслера, славившегося дурным характером, является хорошей иллюстрацией полезности патентного права. 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 при этом неудачливым. Хотя изобретатель никому не позволял заглянуть внутрь сконструированных им механизмов, он охотно показывал свои двигатели и даже устраивал публичные демонстрации. В 1719 году Бесслер под псевдонимом Orffyreus публикует трактат «Perpetuum Mobile Triumphans», в котором, в частности, утверждает, что ему удалось создать «мертвую материю, которая не только двигает себя, но может использоваться для поднятия весов и выполнения работы». Двумя годами раньше прошла самая впечатляющая демонстрация изобретения Бесслера. Вечный двигатель с диаметром вала больше 3,5 метра был приведен в действие 17 ноября 1717 года. В этот же день комната, в которой он находился, была заперта, и открыли ее только 4 января 1718 года. Двигатель все еще работал: колесо крутилось с той же скоростью, что и полтора месяца назад.
За семь лет активных экспериментов (1712 19) Бесслер построил более трехсот прототипов двух моделей вечного двигателя. В первых прототипах колесо вращалось только в одну сторону, и, чтобы его остановить, требовалось приложить значительные усилия, в поздних – вал мог крутиться в любом направлении и останавливался довольно легко.
Любая из конструкций Бесслера не просто находилась на энергетическом самообеспечении. Энергии хватало и на то, чтобы выполнять какую нибудь работу: например, поднимать тяжести.
Изобретатель несколько раз безуспешно пытался продать свое творение, замаскировав его под более привычные для обывателя устройства (самоиграющий орган, неиссякающий фонтан и т. д.) В дальнейшем Бесслер уничтожает все построенные прототипы. Принципы действия двигателей Бесслера точно не известны. Был ли Бесслер мошенником, гениальным инженером или безумцем, наверное, уже не узнать. Тем не менее и сегодня многие верят, что Иоганну Бесслеру удалось в начале XVIII века построить вечный двигатель, тайна которого канула в Лету вместе со своим создателем. Энтузиасты внимательно изучают сохранившиеся документы, пытаясь найти в них зашифрованные инструкции, и обмениваются между собой гипотезами о том, за счет чего вертелись колеса двигателей Бесслера.
Самые неудачные конструкции
На рисунке 1 показана одна из древнейших конструкций вечного двигателя.
Она представляет собой 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 соответствии 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, то оно останется неподвижным: причина в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.
На рисунке 2 показано устройство еще 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 колесами, 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, приведенной 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. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.
Что в итоге?
Вечный механизм остается романтической мечтой подвижников, пытавшихся дать человечеству беспредельную власть над природой. Сотни, тысячи прожектов, так никогда не осуществленных. Хитроумные механизмы, которые, казалось, вот-вот должны были заработать, но почему то оставались в неподвижности. Разбитые судьбы фанатиков, обманутые надежды меценатов…
Видимо, в самой идее вечного двигателя кроется какая то тайна, что то, что заставляет людей искать и искать его секрет.
Несмотря на то что еще в 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из за очевидной невозможности его создания (в Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются).
Владимир Михайлов: я изобрел вечный двигатель
Как гласит народная молва, человек, который изобретет вечный двигатель, станет величайшим изобретателем всех времен и народов и ему еще при жизни должны поставить памятник, причем золотой.
Скептики скажут: «Перпетуум мобиле – это из области фантастики!». А вот заявивший о намерении стать президентом нашей страны Заслуженный изобретатель России Владимир Михайлов утверждает, что он исполнит многовековую мечту человечества. На XX Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2017» он представил теплосиловую установку, которая работает без топлива.
Наш обозреватель Ю.Егоров побеседовал с изобретателем В.
Михайловым:
– Зачем он нужен и почему все великие умы над этим думали?
– В современном мире люди могут стать свободными только когда будет общедоступной энергия — электрическая и механическая.
Это произойдет, когда будет осуществлена мечта — кто-то из людей, наконец, сможет создать вечный двигатель.
– Какими же способностями должен обладать человек, чтобы создать вечный двигатель?
– Когда-то давно я смотрел передачу, в которой объяснялось почему на земле человек дальше всех шагнул в своем эволюционном развитии в сравнении с другими живыми существами. В этой передаче был дан ответ, что человек, в отличие от всех живых существ, может мыслить трехмерным пространством. Был приведен пример про дельфина: если в воде натянуть сетку, а с обратной стороны показать ему рыбу, то дельфин будет пытаться сверху-снизу-справа-слева искать возможность к ней доплыть. И если его не надрессировать на то, что сетку можно перепрыгнуть, он сам не догадается.
Этим примером объяснялось отличие человека от других живых существ.
Самый показательный пример понимания трехмерного пространства — это понимание конструкции винта.
Неслучайно все великие изобретатели, начиная с Архимеда и Леонардо да Винчи, пытались его усовершенствовать. Но усовершенствовать винт можно только тогда, когда ты понимаешь его конструкцию. Из этого можно предположить, что даже не все люди могут мыслить в трехмерном пространстве. Я занимаюсь усовершенствованием конструкции винта уже более 20 лет, и в последней моей конструкции я вдруг поймал себя на мысли, что кроме третьего у меня появилось еще одно измерение. То есть, я вижу больше, чем три.
И на вопрос, какой человек может создать вечный двигатель я отвечаю: тот, который может мыслить более чем трехмерным пространством.
– Владимир Викторович, какой принцип лежит в основе вашего изобретения?
– Принцип теории конденсированных сред. Лев Ландау в 1962 году получил Нобелевскую премию за теорию конденсированных сред.
Согласно этой теории, при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое происходит выделение большого количества скрытого тепла. Все, наверное, замечали, что после дождя воздух становится ощутимо теплее. Это и есть эффект от конденсации пара. А при испарении жидкости выделяется огромное количество холода.
Сегодня широкое применение получили использующие этот эффект тепловые насосы.
– Общеизвестно, что тепловой насос выделяет в 3-5 раз больше тепла, чем расходует электроэнергии. Но ведь он берет низкопотенциальное тепло из земли.
– То, что тепло берется из земли, это заблуждение. В тепловом насосе тепло получается за счет сжатия фреона до необходимого давления, при котором, если у него забирать тепло, он конденсируется. При конденсации фреон выделяет тепла в 3-5 раз больше, чем расходуется энергии на его сжатие. Но для того, чтобы цикл не прекращался, жидкий фреон необходимо в дальнейшем испарять. При испарении он выделяет столько же холода, сколько тепла при конденсации.
Чтобы процесс не остановился, для испарения фреона нужно забрать холод, только для этого и используется низкопотенциальное тепло.
Но если бы у окружающего нас воздуха были такие же физические свойства, как у фреона, то для получения тепла хватало бы только процесса сжатия. При сжатии и дальнейшей конденсации мы бы получили необходимое тепло, а полученную жидкость, которая при испарении выделяла бы холод, мы под давлением выпускали в атмосферу на определенном удалении, чтобы при испарении холодный воздух не попадал в нашу установку. И тогда для продолжения цикла не требовалось бы дополнительного тепла.
В зависимости от КПД компрессора теплового насоса при потреблении одного киловатта электроэнергии может получиться до 6,29 кВт тепла (5,29 кВт – за счет конденсации пара и 1 кВт – за счет перехода в тепло энергии двигателя компрессора) и одновременно столько же (5,29 кВт) холода, что в сумме составляет почти 11,6 кВт. Если эту полученную энергию преобразовать в механическую работу, то при КПД двигателя в 50 процентов будет выработано 5,8 кВт.
То есть энергии вырабатывается почти в 6 раз больше, чем затрачивается, а 4,8 кВт (выработанные 5,8 кВт за вычетом затраченного 1 кВт) берутся как бы из ниоткуда.
– Но ничего ниоткуда браться не может, в том числе и энергия, это еще Ломоносов утверждал. В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечных двигателей.
– Предлагаемый мной двигатель использует скрытую энергию фазового перехода вещества из газообразного в жидкое, и из жидкого в газообразное. Всем известно, что при ядерной реакции выделяется огромное количество энергии. Считаю, что и при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое на молекулярном уровне тоже происходит выделение энергии. В соответствии с сегодняшними определениями это и есть вечный двигатель, потому что после запуска он будет работать, используя постоянный, неисчерпаемый источник тепла (тепло окружающего воздуха или океана), который в моей установке используется для нагревания фреона. Температура окружающей среды, нагреваемой солнечной энергией, без которой никакие физические процессы на Земле просто не могли бы происходить, играет здесь важную роль.
Работа всех механических машин происходит за счет придания рабочему телу скорости или за счет расширения рабочего тела. А расширения можно добиться как за счет нагрева рабочего тела выше температуры окружающей среды, так и за счет нагрева холодного рабочего тела до температуры окружающей среды.
В моей установке в роли рабочего тела выступает фреон – хладагент, который при небольшом изменении температуры – всего на 80 градусов (от 20 до 100 градусов) имеет коэффициент теплового расширения, равный 10.
– Если вашему двигателю не нужно топливо, значит, вырабатываемая им энергия будет бесплатной. Правильно?
– Вырабатываемая энергия не может быть совсем бесплатной, так как у всех технических устройств существуют эксплуатационные затраты: обслуживание, замена масла, подшипников, обмотки и т.д. Но эти затраты в десятки раз меньше, чем сегодняшняя стоимость электроэнергии.
Такой двигатель на автомобиле или, к примеру, на теплоходе будет работать без применения топлива, пока не выработает свой ресурс.
– Владимир Викторович, Роспатент уже дважды отказался выдать патент на ваш двигатель. Как Вы собираетесь доказывать работоспособность своего изобретения?
– Действительно, в 2009 году моя заявка на газотурбинную установку, разработанную еще в 2007 году, (в основе ее работы был заложен тот же принцип) была отозвана с формулировкой «заявителем не показана возможность осуществления полезной модели с реализацией указанного назначения, в частности, не приведены сведения, подтверждающие, что КПД установки может превышать 100 процентов». А в сентябре 2017 года я получил заключение экспертизы на новую заявку, в котором говорится, что в описании полезной модели у меня отсутствует необходимый для работы установки источник энергии, в силу чего предложенное мной устройство признано вечным двигателем.
Теперь мне остается одно – поставить членов экспертного совета Роспатента перед фактом, представив им действующую модель своего двигателя.
– Может, Вам стоило сначала изготовить такую модель, а потом уже объявлять об изобретении?
– Конечно, в ваших словах есть логика, но ведь Константин Циолковский еще в 1895 году в своей работе «Грезы о земле и небе» не только заявил о возможности создания искусственного спутника Земли, но и указал, где должна проходить его орбита.
Спустя 62 года при запуске первого в мире искусственного спутника его расчеты полностью подтвердились. Так вот я считаю, что Циолковский был человеком, чьи знания опережали время. И он был прав, когда не стал ждать, чтобы его открытие получило подтверждение. И таких примеров немало.
Да и в конце концов, мы сегодня знаем много конструкций вечного двигателя, которые в итоге не заработали. Но мой двигатель отличается от тех, что предлагались ранее, и никто не может опровергнуть мои расчеты. Поэтому я уверен, что он заработает.
Привожу конструкцию разработанного мною вечного двигателя НА ФРЕОНЕ и ОПИСАНИЕ ЕГО УСТАНОВКИ.
Установка состоит из двух замкнутых контуров: основного и вспомогательного, работающих на фреоне.
Вспомогательный контур (контур холодильной машины) содержит компрессор с электродвигателем, конденсатор, дроссель или регулировочный кран, испаритель и два воздушных теплообменника.
Основной контур включает расположенные на одном валу компрессор и турбину с нагрузкой (генератор).
Испаритель вспомогательного контура установлен перед компрессором турбины основного контура, конденсатор вспомогательного контура — перед турбиной. Основной контур включает также два воздушных теплообменника: один установлен за компрессором, а другой — за турбиной.
В другом варианте компрессор вспомогательного контура может быть расположен на одном валу с компрессором турбины и турбиной.
Рабочий цикл осуществляется следующим образом. Электродвигатель вспомогательного контура мощностью в 1 кВт запускает компрессор холодильной машины. Хладагент в виде пара сжимается компрессором, нагревается и направляется в конденсатор, в котором при охлаждении происходит конденсация паров хладагента в жидкость с выделением тепла в количестве 5,29 кВт + 1 кВт тепла, полученного от работы компрессора. Затем хладагент поступает в воздушный теплообменник, в котором, в случае нехватки тепла в конденсаторе происходит доконденсация паров. Далее жидкий хладагент проходит через дроссель или регулировочный кран, после которого давление падает, далее хладагент попадает в испаритель, выделяет 5,29 кВт холода, который в дальнейшем передается хладагенту основного контура.
В воздушном теплообменнике происходит доиспарение в случае недостатка тепла в испарителе для того, чтобы процесс повторялся.
В принудительно запущенный компрессор турбины основного контура поступает фреон, охлажденный в испарителе до -5,29 кВт. Сжатый в компрессоре турбины фреон проходит через воздушный теплообменник, где нагревается до температуры окружающей среды, забирая из атмосферы тепло в количестве 5,29 кВт. Далее фреон поступает в конденсатор, забирая тепло вспомогательного контура (6,29 кВт) и поступает на турбину, в которой совершает работу. Фреон поступает в воздушный теплообменник, охлаждается до температуры окружающей среды и процесс повторяется. На 1 кВт энергии, затраченной на вращение компрессора, мы получаем -5,29 кВт холода от испарения фреона +5.29 кВт тепла от конденсации фреона +1 кВт тепла от электромотора компрессора и в сумме получаем 11,58 кВт — разницу температур от холода до тепла. Из полученной разницы по температурам при КПД установки 50% мы получим 5,7 кВт механической работы.
Так как на работу этой установки затрачивается 1 кВт энергии, а получаем 5,7 кВт механической работы, то данная установка относится к вечному двигателю первого рода – устройству, которое способно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов, и вечному двигателю второго рода, так как мы используем энергию окружающей среды.
Интервью от 25 декабря 2017 г.
Ноу-хау за полчаса. Ставрополец придумал почти вечный двигатель | ОБЩЕСТВО:Люди | ОБЩЕСТВО
Двигатель альтернативный обычному поршневому, работающему на бензине, изобрёл ставрополец Александр Бурмистров. Парогазовый турбинный силовой агрегат использует как энергию расширения газов, так и тепловую энергию. Но главное – коэффициент полезного действия достигает 80%.
«Перпетуум мобиле»
«Это, конечно, не вечный двигатель, но со временем придумаем и его! – шутит Александр.
– Поршневые двигатели изобрели 120 лет назад и после этого только модернизировали. Принцип работы не менялся. Поршни двигаются, идёт поступательное движение, которое преобразует химическую энергию в механическую. При этом КПД таких силовых агрегатов примерно 18%. Мой двигатель парогазовый, турбинный. В нём используется не только энергия расширения газов, но и тепловая энергия. Кроме большого КПД, у него есть ещё одно преимущество. Он гораздо экологичнее, чем поршневой». Двигатель может быть любых размеров. Как и поршневой, его можно устанавливать хоть на автомобиль, хоть на ледокол.
Пока идея существует только на бумаге. Но скоро, надеется изобретатель, проект удастся реализовать. Комплектующие для агрегата по его эскизам и чертежам сейчас изготавливаются на одном из ставропольских заводов.
Идея, как вспышка
Техническое творчество для инженера Бурмистрова – дело обычное. Вместе с коллегами он когда-то разработал, изготовил и смонтировал установку для переработки сои на местном предприятии.
С помощью этого оборудования производили соевое молоко, сыр тофу.
«Дома, в быту, тоже всё время что-нибудь придумываешь, модернизируешь, – говорит изобретатель. – Нормальный мужик, у которого руки на месте, всегда старается всем вокруг жизнь облегчить. Людей с интересными идеями у нас много! Но с воплощением – просто беда! От проекта до промышленного производства очень сложный путь!»
Бурмистров много лет проработал машинистом на тепловозе и с техникой, что называется, «на ты». Признаётся, что над проблемой низкого КПД двигателей думал почти всю жизнь. Но решение пришло в голову внезапно и минут за тридцать полностью сформировалось в голове. Сейчас главная цель – поскорее собрать двигатель, испытать в работе, убедиться в его возможностях. Если теоретические выкладки подтвердятся, можно предлагать автозаводам.
Кстати
Работу Бурмистрова высоко оценили в Ставропольском центре научнотехнической информации. По словам специалистов ЦНТИ, расчёты ставропольского Кулибина сначала изучили на научнотехническом совете.
Председатель совета доктор технических наук, профессор и вицепрезидент РАЕН Вячеслав Ковалёв подтвердил правильность инженерного решения. Изобретение отправили в Российское энергетическое агентство при Министерстве энергетики РФ. Там, в свою очередь, его рассмотрела федеральная комиссия, подтвердив уникальность разработки. Проект заинтересовал «Сколково» и «РОСТЕХ». Федеральный институт промышленной собственности выдал Бурмистрову патент на изобретение.
Смотрите также:
Тюменские ученые создают “вечный” двигатель
Тюменские учёные намерены дать ответ всему миру — как сделать так, чтобы двигатели в машинах служили если не вечно, то почти. Менее амбициозные планы — создать строительные инструменты, которые тоже не будут ломаться. Секрет — в материале. На пути к научному прорыву они используют… царскую водку. В этом деле она незаменима.
«В нашем понимании это какой-то горячительный напиток, но я вам скажу, что царская водка — это сильно травящее средство.
В состав которого входит серная, азотная и соляная кислота», — говорит Николай Коленчин, главный научный сотрудник Центра перспективных исследований и разработок Тюменского индустриального университета (ТИУ).
В состав которого входит серная, азотная и соляная кислота», — говорит Николай Коленчин, главный научный сотрудник Центра перспективных исследований и разработок Тюменского индустриального университета (ТИУ).Её возможности так велики, что достаточно одной капли, чтобы увидеть внутреннее строение материала. В их случае — алюминия, который стал главным героем научного проекта.
Алюминий в авиастроении с каждым годом становится всё востребованнее. В небо поднимаются в том числе самолёты, сделанные в Тюмени. На заводах по производству автомобилей, нефтегазового оборудования, в металлургии, да даже в пиротехнике без алюминия никак. И чем толще, прочнее поверхность металла, тем больше спрос.
Сегодня максимум, который можно нанести на автомобильный поршень, двигателя — миллиметр алюминия.
«Использование алюминиевых цилиндров породило ряд проблем. Это малая твердость, износоустойчивость рабочей поверхности. И выращивая оксид алюминия, мы решаем эту проблему. Его технологические свойства гораздо выше даже иностранных технологий упрочения, которые на данный момент используются», — заявляет Денис Денисенко, магистрант ТИУ.
В результате слой высокопрочного алюминия будет два миллиметра. Благодаря чему машина прослужит в разы дольше. Такую цель поставили тюменцы. И это громкое заявление для всего мирового сообщества.
Таким путём ещё никто не шёл. В фокусе выращивания алюминия на поверхности участвуют ультразвук, вибрации, игольчатый катод и озон. Метод уникальный. Тюменцы на него уже получили патент. Установки тоже разработали по авторским чертежам. И запатентовали. Сейчас работают над инструментами, которые уже привычно сделаны из стали, но алюминий может её превзойти, сообщает телеканал «Тюменское время».
По словам Артема Воронина, магистранта ТИУ, алюминиевый напильник способен при правильных режимах обрабатывать даже закаленную сталь. Без особых ухищрений. По шкале твёрдости он занимает 2-е место после алмаза. Запатентовать высокопрочный материал из алюминия тюменцы намерены в ближайшие полтора года.
Почему выбрали именно такой материал для опытов? Ответ — в недрах Урала. Запасов много. И уникальных свойств тоже.
К материалу будущего присматриваются компании по сервисному ремонту автомобилей. Учёные говорят, что этот интерес в том числе с опаской. Ведь если делать качественно, то работники останутся без дела. Но такой политике бизнеса пора составить конкуренцию. И если что — учёные готовы.
От великого заблуждения к великому открытию
От великого заблуждения к великому открытию Л.Э.ГЕНДЕНШТЕЙН,ИСМО РАО, г. Москва
(Рекомендуем посмотреть сайт http://pm.far-for.net, где дан материал о более чем сотне вечных двигателей. Почти все рисунки мы взяли именно с этого сайта. – Ред.)
Почему попытки построить вечный двигатель были такими упорными?Стоит ли всякого, кто в прежние века пытался построить вечный двигатель, считать неграмотным или сумасшедшим? Вряд ли, ведь вечное движение люди видели вокруг себя! По небу вечно движется Солнце, Луна и планеты, вечно вращается вокруг своей оси Земля… Вечно текут реки, и вечно бегут гонимые ветром облака… Люди даже научились использовать вечное движение воды и ветра, построив водяные и ветряные мельницы.
Поэтому неудивительно, что умами учёных и инженеров завладела дерзкая мысль: если вечное движение существует в природе, значит, и человек может создать вечный двигатель и заставить его служить себе! Размышления о создании вечного двигателя не давали покоя многим, даже знаменитому итальянскому художнику и изобретателю Леонардо да Винчи.
С развитием производства потребность в двигателях становилась всё сильнее, а тепловых двигателей ещё не было. А после того, как их изобрели, они долгое время оставались слишком дорогими. Знаменитая картина художника Ильи Репина «Бурлаки на Волге» показывает, как трудно было обходиться без двигателей.
Изобретателя вечного двигателя ожидала вечная слава, к тому же казалось, что великое открытие само идёт в руки. Например, раскрутив тяжёлое колесо, посаженное на хорошо смазанную ось, можно было наблюдать, что колесо крутится очень долго. Казалось, стоит приложить немного смекалки и технического мастерства, изменив конструкцию колеса так, чтобы одна его половина всегда перевешивала другую, и «очень долго» превратится в «вечно». Более того: такое «вечное колесо» будет не только крутиться само по себе, но сможет приводить в движение мельницу или станок, то есть станет вечным двигателем!
Однако все попытки создать вечный двигатель неизбежно заканчивались неудачей. Учёные и инженеры того времени не замечали принципиального различия между вечным движением и вечным двигателем.
В чём же состоит это различие? Вечное движение возможно, если полностью устранить трение. Таким, например, является движение по инерции, когда на тело не действуют другие тела: при этом тело движется вечно с постоянной скоростью. И колесо вращалось бы вечно, если бы можно было устранить трение полностью.
Однако даже при полном отсутствии трения вечный двигатель, т.е. устройство, которое совершало бы работу без потребления энергии, был бы невозможен. Сегодня мы знаем, что это следствие закона сохранения энергии. Но, как мы скоро увидим, этот великий закон обязан своим открытием… именно несостоявшимся вечным двигателям!
Загадки и разгадки «вечных двигателей»Знакомство с остроумными проектами «вечных двигателей» и нахождение ошибок, неизбежно присутствующих в каждом из них, – вовсе не пустая трата времени! Во-первых, это интересно, а во-вторых, предоставляет прекрасную возможность повторить и применить изученные вами закономерности механических явлений.
Самый древний из известных сегодня проектов вечного двигателя принадлежит индийскому поэту, математику и астроному Бхаскаре, жившему в XII в.
На колесе укреплены длинные закрытые сосуды, наполовину наполненные ртутью. Сосуды расположены под углом к радиусу колеса, поэтому при любом положении колеса в его левой части находится больше ртути, чем в правой. Следовательно, по замыслу изобретателя, колесо должно вращаться против часовой стрелки. В чём состоит ошибка проекта?
В правой части колеса ртути действительно меньше, чем в левой, но зато эта ртуть находится дальше от оси. Расчёт показывает, что моменты сил, с которыми действует на колесо ртуть в левой и в правой частях колеса, в точности уравновешивают друг друга. Поэтому вследствие правила моментов колесо будет находиться в равновесии.
Заманчивая идея построить колесо, которое не может находиться в равновесии и поэтому будет вращаться вечно, идёт сквозь века, покоряя одну страну за другой. Один из первых европейских изобретателей «вечных колёс» – французский архитектор Вийяр д’Оннекур жил в XIII в. Автор был настолько уверен в своем изобретении, что писал: «Многие искусные мастера пытались изобрести колесо, которое вращалось бы само по себе. Вот способ, как создать такое колесо с помощью нечётного числа деревянных молоточков». Рассмотрим этот проект, который привлекал внимание в течение нескольких столетий.
На колесе расположены 7 перекидывающихся молоточков. При любом положении колеса с одной его стороны будут 3 молоточка, а с другой – 4. По замыслу автора, из этого следует, что колесо не сможет находиться в равновесии, т.к. 3 молоточка не могут уравновесить 4 таких же. В чём ошибка проекта?
3 молоточка могут уравновесить 4, если равны моменты сил, вращающих колесо в противоположные стороны.
Любопытно, что более поздние изобретатели «вечных колёс» приводили доводы, противоположные доводам первых изобретателей, – теперь они отдавали предпочтение именно моменту сил! Таков, например, проект, предложенный итальянским инженером Жакопо, жившим в эпоху Возрождения (XV в.).
На колесе укреплены откидывающиеся рычаги. При откидывании рычага момент силы, действующей на колесо со стороны этого рычага, увеличивается, вследствие чего, по замыслу автора (Мариано ди Жакопо из Сиены, 1438 г.) правая часть колеса должна всегда перевешивать левую. В результате колесо должно вращаться вечно. В чём ошибка проекта?
Если подсчитать, сколько рычагов находится с каждой стороны колеса, то мы увидим, что слева рычагов больше! Расчёт показывает, что моменты сил, вращающих колесо в противоположные стороны, в точности равны.
В последующие века изобретатели «вечных колёс» иногда заменяли переливающуюся ртуть и откидывающиеся рычаги перекатывающимися шарами.
Таким, например, был один из проектов Леонардо да Винчи. Как и все другие, он не работал, но выглядел красивее других, – как-никак его создателем был не только великий изобретатель, но и великий художник!
Замечательной простотой подкупает
проект «вечного двигателя» с ремнём (или тяжёлой
цепью), левая и правая части которой имеют разную
длину.
По замыслу авторов, более длинная часть ремня (цепи) должна постоянно перевешивать более короткую часть, вследствие чего цепь не может находиться в равновесии. Опускаясь вниз, правая часть цепи будет вечно вращать колёса, приводя в движение какой-нибудь механизм. В чём ошибка этого проекта?
Колёса 1 и 2 «поддерживают» правую, более длинную часть ремня, вследствие чего обе части ремня в точности уравновешивают одна другую.
«Изобретатели» вечных двигателей не забыли, конечно, и о законе Архимеда! Вот один из проектов.
Вращающийся на оси деревянный барабан частично погружён в воду. По замыслу авторов, на погружённую в воду часть барабана действует, согласно закону Архимеда, выталкивающая сила, направленная вверх. Поэтому барабан должен вечно вращаться. В чём ошибка проекта?
Силы давления воды направлены перпендикулярно поверхности барабана, т.е. к его оси. На рисунке жирными стрелками изображены силы, действующие на разные участки погружённой в воду части барабана. Видно, что эти силы не вращают барабан, а только стремятся искривить ось, на которую он посажен.
Тут может возникнуть вопрос: а разве выталкивающая сила – равнодействующая сил давления воды – не должна быть обязательно направлена вверх? Дело в том, что равнодействующая сил давления воды на все участки поверхности тела направлена вверх, если тело погружено в воду полностью. В данном же случае барабан погружен в воду только частично.
А вот проект «вечного двигателя» Дени Папена. Автор был уверен, что вода в широкой части сосуда будет постоянно перевешивать воду в более узкой его части. В результате жидкость будет выдавливать саму себя в узкую часть сосуда, из которой она выливается в тот же сосуд, и должна возникнуть непрерывная циркуляция воды.
Изобретатели «вечных двигателей» не ограничились, конечно, только механическими явлениями (включая гидростатику). Ещё в 1570 г., до появления знаменитой книги Уильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле», в которой впервые были обобщены первые результаты исследования магнитных явлений, иезуит Иоганн Тэснериус предложил проект вечного двигателя, основанный на притяжении стальных или чугунных шаров магнитом. На приведённом рисунке изображён этот проект – гениальный по своей простоте, но всё равно не работающий.
Вот что написал о нём другой церковник, епископ Уилкинс, также уделивший много внимания проблеме вечных двигателей в книге с характерным для того времени названием «Математическая магия»: «Среди всех изобретений этого рода наиболее достоверным представляется устройство, в котором природный магнит притягивает стальное ядро, движущееся вверх по наклонной плоскости. Приблизившись к магниту, ядро падает вниз через отверстие на плоскости и затем возвращается к тому месту, откуда началось его движение. Далее магнит снова начинает притягивать ядро, заставляя его двигаться вверх до тех пор, пока оно снова не достигнет отверстия и не упадёт вниз. Движение ядра будет вечным, что легко понять, глядя на рисунок». Последняя фраза типична для догалилеевского периода развития науки, опирающегося, следуя древним, на умозрительные доводы, а не на эксперимент. И рисунок, согласитесь, завораживает своей убедительностью! Впрочем, сегодня ошибка этого проекта очевидна: если магнит притянет шар, и он вкатится до верха наклонной плоскости, то тот же самый магнит уже не «отпустит» шар и не даст ему скатиться по вогнутой поверхности. Убедиться в этом проще простого: достаточно поставить опыт.
Было предложено также немало проектов, комбинирующих вечные колеса и силу магнитов, – например, по спицам «вечного колеса» скользили намагниченные бруски, на которые действовали магниты. Конструирование подобных вечных двигателей стало своего рода народным хобби. Так, шотландский башмачник Спенс изготовил «вечный двигатель», в котором использовались магниты, причём его «действующая модель» была настолько убедительной, что известный физик Дэвид Брюстер, тот самый, который открыл закон Брюстера, относящийся к поляризации света, написал об изобретении Спенса в научном журнале «Анналес де хими» в 1818 г.: «Мистер Плэйфер и капитан Катер осмотрели обе машины и с удовлетворением пришли к выводу, что проблема вечного движения решена».
Брюстер был далеко не единственным серьёзным учёным, поддавшимся очарованию идеи вечных двигателей. Он всего лишь «одобрил» проект, предложенный башмачником, а вот такие выдающиеся учёные, как Иоганн Бернулли и Роберт Бойль, сами предлагали проекты вечных двигателей!
Предложенный Бернулли проект был также гениально прост, о чём свидетельствует приведённый рисунок. В сосуд, в котором находится смесь тяжёлой и лёгкой жидкостей, опущена трубка. Верхний конец трубки открыт, а нижний закрыт мембраной, пропускающей внутрь трубки только более лёгкую жидкость из смеси. Тогда под действием давления более тяжёлой смеси оказавшаяся в трубке лёгкая жидкость будет подниматься. И если правильно подобрать высоту трубки, а также соотношение плотностей жидкостей, то, по рассуждению Бернулли, сформулированному со строгостью математической теоремы, лёгкая жидкость поднимется настолько, что будет выливаться из трубки, что и приведёт к вечному круговороту, и «таким образом, движение жидкости будет вечным». А как же опыт? Опыт, считал Бернулли, не только уже поставлен – он продолжает проводиться самой природой «ныне, присно и во веки веков»! Это, по мнению учёного, не что иное, как круговорот воды в природе: Бернулли утверждал, что непрерывный подъём воды в горы и стекание рек в моря обусловлено разностью плотностей солёной и пресной воды.
А Роберт Бойль тот же самый круговорот воды в природе объяснял действием капиллярных сил. И был уверен, что их использование и в самом деле может быть использовано для создания вечного двигателя, гравюра с изображением которого приведена слева. Поднимающаяся по капилляру жидкость должна, по мнению изобретателя, выливаться обратно в сосуд, если длина капилляра не слишком велика.
Польза от «вечных двигателей» всё-таки была!Можно ли утверждать, что предпринимавшиеся на протяжении нескольких веков попытки построить вечный двигатель были безрезультатными? Вовсе нет! История науки свидетельствует, что отрицательный результат оказывался порой не менее полезным, чем положительный: неудачи заставляли учёных по-новому взглянуть на проблему, что приводило к важным открытиям. Именно такой счастливый конец, как мы сейчас увидим, имела и многовековая история изобретения «вечного двигателя».
Проследим основные вехи этой истории.
Многие годы посвятил изобретению вечного двигателя Леонардо да Винчи, и с каждым новым проектом он всё глубже постигал стоявшую перед ним проблему. Начал он со схем «вечного колеса» (об одном из его проектов мы рассказали выше). Его, конечно, постигает неудача, но он не сдаётся: «Препятствия не могут согнуть меня. Любое препятствие вызывает усилие».
Леонардо пробует использовать выталкивающую силу воды, водяное колесо, Архимедов винт, с помощью которого древние греки поднимали воду для орошения полей. Леонар до всё ещё уверен в успехе, возле одного из своих чертежей он пишет: «Вода возвращается… и этот процесс повторяется неограниченно долго».
Но неудача сменяется неудачей. И тогда Леонардо производит точный расчёт моментов сил для проекта «вечного колеса». Он приходит к выводу: «Суммарный момент сил, вращающих колесо в одну сторону, в точности равен суммарному моменту сил, вращающих колесо в другую сторону». Для того времени это было серьёзное научное открытие, и своим рождением оно обязано проблеме вечного двигателя. Но Леонардо делает и следующий шаг. Он пишет: «Я пришёл к выводу о невозможности существования “вечного колеса”. Поиск источника вечного движения – одно из самых глубоких заблуждений человека».
Итак, в результате своих поисков вечного двигателя Леонардо подходит фактически к открытию закона сохранения энергии: ведь от невозможности вечного двигателя до сохранения энергии всего один шаг! Но чтобы совершить его, понадобилось более трёх веков…
В конце XVI в. нидерландский математик и инженер Симон Стевин предлагает рассмотреть чертёж, ставший знаменитым под названием «Чудо и не чудо». Его можно рассматривать как один из проектов вечного двигателя: кажется, что 2 шара справа не могут уравновесить 4 шара слева, вследствие чего цепочка шаров должна вечно вращаться против часовой стрелки.
Но Стевин был учёным, а не изобретателем вечных двигателей! Поэтому исходя из невозможности вечного двигателя Стевин делает открытие: он находит условия равновесия тел на наклонной плоскости!
На примерах Леонардо да Винчи и Стевина мы видим, как менялось отношение к проблеме вечного двигателя: если ранее учёные и инженеры пытались построить вечный двигатель, считая условия равновесия известными, то теперь они стали находить условия равновесия, исходя из невозможности вечного двигателя.
Однако главный вывод из невозможности создания вечного двигателя сделал Роберт Майер, открыв закон сохранения энергии. Оказывается, Майер пытался построить вечный двигатель*, будучи ещё десятилетним мальчиком! Его постигла неудача – так же, как и всех других изобретателей. Но в отличие от них Майер сделал только одну попытку и более десяти лет размышлял над причинами неудачи. В письме к другу он писал, что эти раздумья и новые наблюдения и привели его к открытию закона сохранения энергии.
Герман Гельмгольц – второй учёный, независимо открывший закон сохранения энергии, – также говорил, что на мысль о сохранении энергии его навели многовековые неудавшиеся попытки создать вечный двигатель.
Интересно, что невозможность вечного двигателя признавалась многими учёными задолго до открытия закона сохранения энергии. Например, Парижская академия наук ещё в 1775 г. (примерно за 70 лет до открытия закона сохранения энергии!) приняла решение не рассматривать проекты «вечных двигателей». В решении Академии записано: «Построение вечного двигателя абсолютно невозможно… При отсутствии трения тело, приведённое в движение, постоянно бы в нём оставалось, но не передавало бы силу другому телу. Поэтому такое вечное движение оказалось бы совершенно бесполезным с точки зрения практической». Как следует из этих слов, французские академики хорошо понимали различие между вечным движением и вечным двигателем!
С появлением сравнительно недорогих паровых машин активность изобретателей «вечных двигателей» заметно снизилась: казалось, что эти машины осуществили вековую мечту человечества о дешёвом и мощном двигателе. Ведь залежи угля казались тогда неисчерпаемыми, нефть и газ ещё даже не начинали добывать, а о загрязнении окружающей среды никто и не помышлял!
«Изобретатели»-обманщикиБольшинство изобретателей «вечного двигателя» искренне верили в то, что их ждёт успех. Но были среди них и такие, кто в погоне за деньгами и славой пускался на обман. Их излюбленный приём – скрыть внутри своей таинственной машины настоящий источник энергии, например, сжатую пружину или даже человека.
В чём ошибка проекта «вечного двигателя», схема которого изображена на рисунке?
Литература
Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи. – М.: Мир, 1980.
Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. – М.: Мир, 1984.
Могилевский М.А. Леонардо да Винчи и принцип невозможности вечного двигателя. – Квант, 1999, № 5.
_________________
* Этот проект Майера представлял собой комбинацию водяного колеса с Архимедовым винтом. Не так уж это просто для десятилетнего мальчугана, даже очень смышлёного!
Новости дня
16.01.2021 21:58
Автор: Антонина Артемьева
Лучшие умы двух вузов — ЧелГУ и ЮУрГУ создают Центр сильных магнитных полей, в котором будут исследовать супермагниты и возможности их применения в разных сферах жизни.
Ученые ЧелГУ и ЮУрГУ создали научную коллаборация для исследования возможностей применения магнитов, сообщает «Южноуральская панорама» со ссылкой на советника при ректорате ЧелГУ Дмитрия Батаева. Как рассказал ученый, центр создан для изучения магнитокалорического эффекта в сильных магнитных полях, которые позволяют создавать уникальные материалы для сжижения газов.Дело в том, что для хранения и транспортировки газа сейчас применяют сложные и энергоемкие компрессорные устройства, для работы которых нужны сверхнизкие температуры. Это мешает более широко применять, к примеру, водород, при том, что в природе его много. Челябинские ученые нашли другой способ сжижать газы — технологию магнитного охлаждения, которая может помочь получать и хранить дешевую водородную энергию.
«Мы недавно запустили крупный международный российско-немецкий проект «Фундаментальные основы сжижения природного газа с помощью магнитного охлаждения». Он финансируется Российским научным фондом и немецким Объединением Гельмгольца и призван помочь решению фундаментальной задачи науки — разработке материалов с заданными свойствами для сжижения газов с помощью магнитокалорического эффекта», – говорит Дмитрий Батаев.
Ученые уверены, что свойства магнитов можно использовать для записи информации, сепарации, охлаждения до сверхнизких температур или магнитного удержания плазмы (холодная плазма — уникальный материал, который дает колоссальное количество энергии, но удержать ее можно только магнитом). В медицине сильные магнитные поля повышают чувствительность магнитно-резонансной томографии для диагностики заболеваний. Магниты могут сильно изменить в лучшую сторону высокоскоростные поезда. Кроме того, магниты могут применяться в ускорителях элементраных частиц и в исследовании микромира, они могут помочь в изучении процессов с веществами внутри звезд.
«Спектр применения наших исследований практически безграничен. Они могут найти применение в сверхпроводящих материалах, медицине, машиностроении и авиации, космосе, сельском хозяйстве, других отраслях. Для этого мы сотрудничаем с зарубежными научными центрами, налаживаем научное партнерство с институтами Российской академии наук, ведем совместные исследования с московским Институтом радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН. Эти проекты направлены на создание новых материалов для медицины, космоса, нанотехнологий и машиностроения. Будущий межвузовский Центр сильных магнитных полей поможет вывести их на совершенно новый уровень», – рассказал Дмитрий Батаев.
Отметим, что совместная работа идет давно. С 2017 года существует лаборатория функциональных материалов ЮурГУ, которую возглавляет Дмитрий Батаев. Здесь ведутся исследования квантовых кооперативных явлений, материалов с памятью формы, с магнитокалорическим эффектом, углеродных материалов и наноразмерных структур. К примеру, эффект сверхпроводимости, позволяющий практически ликвидировать трение с помощью сверхнизких температур, может помочь в создании почти «вечного» двигателя, у которого КПД практически не ограничен.
Фото: пресс-служба ЮУрГУ
Ранее по теме:
Больше оперативных новостей Челябинской области в нашем канале Telegram.Присылайте ваши новости и проблемные ситуации администратору канала, мы поможем в их оперативном решении.
Обсудить новости вы можете в наших социальных сетях ВКонтакте, Twitter и Facebook.
Эти 7 машин могут убедить вас, что вечное движение возможно
Люди во всем мире тысячелетиями пытались изобрести вечные двигатели. Если бы это можно было сделать, это, безусловно, принесло бы огромную пользу обществу, и некоторые проекты кажутся почти такими, как если бы они могли работать. К сожалению, второй закон термодинамики имеет тенденцию исключать эти потенциальные изобретения, но это не останавливает людей от попыток!
Колесо Вильярда
Вот интересное устройство (показано здесь с несколькими другими дизайнами), которое на первый взгляд кажется, что оно может работать.Когда груз достигает максимума вращения, он переворачивается, «добавляя» импульс системе. К сожалению, вес тоже приходится поднимать, и со временем все замедляется из-за трения.
Колесо Бхаскары и противовесная цепьВ этом видео показано колесо, изобретенное в 1150 году, с пробирками, которые выполняют ту же функцию, что и у Виллара, за исключением использования жидкости. Перенесемся примерно на 1:25, чтобы увидеть устройство «цепи с перебалансировкой», в котором используется серия шкивов, чтобы сделать одну сторону цепи длиннее другой.Предполагается, что эта разница в весе заставляет цепь вращаться непрерывно, хотя я «подозреваю», что натяжение более длинной стороны под разными углами сводит на нет это преимущество на практике.
Капиллярное действие Perpetual Motion
Изображение любезно предоставлено Encyclopdia Britannica 1911Как инженер-механик, эта концепция кажется интригующей. Вода внутри соломинки естественным образом «поднимается» по бокам из-за поверхностного натяжения, что, если бы можно было присоединить дренаж, теоретически могло бы собирать небольшое количество энергии снова и снова.В этом объяснении от Quora утверждается, что в этой ситуации вода в конечном итоге станет холоднее, когда она будет циркулировать, и что поверхностное натяжение при сливе также может быть проблемой.
Perpetual Beer, или Фляга Бойля
В варианте устройства капиллярного действия, описанного выше, колба Бойля должна непрерывно циркулировать жидкость. К лучшему или худшему, похоже, это работает только с пивом, предпочтительно с Budweiser. Как поясняется в видео, этот эффект, по-видимому, связан с менее плотной пеной, чем пиво, заполняющее стакан.
[через Floda31]
Колесо Пола Шербарта
Как и многие «вечные» устройства, этот узел колеса, похоже, работает, но, к сожалению, требует, чтобы человек держал один конец вверх. Возможно, это то, что на самом деле совершил Атлас в греческой мифологии!
Качели с вечным движением
Это интересное устройство использует два мяча для гольфа для непрерывного изменения центра тяжести конструкции. Возможно, в будущем у нас не будет солнечных ферм, а будут гигантские поля мячей для гольфа, которые будут щелкать, чтобы обеспечить мир силой! Возможно, нет, но это действительно забавно!
Бесконечный насос
Согласно этому видео, насос «работает один год и все еще работает.«Это очень умное устройство и отличная конструкция, но в конечном итоге кажется, что оно просто использует проточную воду для выполнения задачи.
Почти вечный двигатель | Hackaday.io
Могу я указать на несколько недостатков, AD?
Во-первых, поля ламинарные, то есть они окружают друг друга, как луковые шкурки. Это означает, что магнит в центре просто сидит в радиальном магните в форме пончика с буквой N в центре. Поскольку магниты, образующие его, сделаны не одинаково, и не может быть из-за капризов атомного выравнивания, он также будет асимметричным, и центральный магнит будет фиксироваться на самой сильной части поля.Вам нужно будет отрегулировать кольцо магнитов для выравнивания поля и позволить магниту свободно вращаться.
Если вы справитесь с этим с почти неизмеримой точностью, то центральный магнит будет свободно вращаться посередине, как если бы вокруг него не было магнитов, возвращая вас к трению воздуха и трению подшипников в маховике. Каждый из магнитов отталкивается так же сильно, как притягивает и нейтрализует друг друга.
Два поля составны – магнит состоит из миллиардов мини-магнитов, склеенных вместе в блок.Сложение магнитов вместе создает макрокопию устройства мини-поля – одиночный магнит ведет себя так же, как и его компоненты. Вот почему, когда вы разбиваете магнит пополам, получается два меньших магнита. Вы просто разделяете составное поле. У обоих субмагнитов одинаковая сила, но они физически меньше и, следовательно, слабее. Сила магнита зависит от того, насколько близко домены выровнены друг с другом и насколько они плотны. Если нагреть сильный магнит, он размагнитится, да? Куда уходит энергия, когда это происходит, выбегает ли она, как в катушке или колпачке? Нет, он самодостаточен.Все домены могут свободно перемещаться один раз за точку Кюри, поэтому они попадают в случайный узор, который не оказывает общего воздействия ни в одном направлении на другие.
Три, поля аморфны – когда вы подносите магнит близко к куску железа, домианы в железе выстраиваются в линию, как и в магните, потому что они «рыхлые». Вот почему железо магнитно, а медь – нет. В меди домены «плотные» и не могут двигаться, чтобы перестроиться, и, таким образом, сдерживают магнитное поле в противодействии, поэтому железо прилипает к магниту.Вариант второй, с железным прутом, работать не будет по этой причине. Да, магниты притягиваются к штанге, но также одинаково прилипают к ней и не отрываются – одинаковая сила в обоих направлениях отменяется, так что машина даже не вращается. Кроме того, трение ремня чрезмерное, для сгибания резины требуется изрядное количество энергии, и каждый конец ремня теряется на ступицах.
Несколько советов по изготовлению вечного двигателя – это невозможно. Что возможно, так это среда, в которой практически отсутствует трение, которая сохраняет начальную энергию движения в течение длительного времени за счет использования стоков, таких как сила тяжести, емкость, индуктивность и т. Д., Для ее хранения.
Если вам нужна помощь, чтобы доказать это самому себе, я рад помочь. Я сам уже провел много исследований и пришел к выводу, что мне нужно быть в вакууме, вдали от Земли. поля, где они не могут повлиять на результат. Несомненно одно: свободный магнит всегда будет направлять север-юг на планете с хорошими пеленгами, разрушая ваш эксперимент.
Поддельных вечных двигателей, которые вы можете построить.
Методы достижения внешнего вида вечного двигателя были опубликованы во многих местах.Я собрал некоторых из них, чтобы показать, что тех, кто хочет верить в вечный двигатель, несложно обмануть. Это может помочь научить людей скептически искать доказательства такого обмана.
Вращающийся вал без питания.
Это описание устройства из книги Мальчик-механик: книга 2: 1000 вещей для мальчиков. (около 1915 г.). Издательство кустарного промысла: Чикаго: Popular Mechanics Press. Также имеется переиздание.Проиллюстрированное устройство кажется парадоксальным, поскольку оно, по-видимому, работает без подачи на него какой-либо энергии, совершая от двух до трех оборотов в час, что, хотя и медленное, тем не менее является движением, требующим энергии.Я еще не построил ни одного из них. Но если кто-нибудь из вас, ребята, механики, читающий это, построил его, я бы хотел услышать о ваших результатах. Вам нужны веревки, которые дают усадку во влажном состоянии.Но мокрые веревки тяжелее сухих, поэтому нужно тщательно балансировать. Источник предлагает 12 и более веревок. Не слишком много, потому что, если их слишком много, смачивание лишь нескольких из них не сильно сместит центр тяжести диска.
Вал A опирается на края в подшипниках B и C резервуара D. Диск E с центральным отверстием большего диаметра, чем вал, расположен в середине последнего. Диск поддерживается 12 или более хлопчатобумажными веревками F.Бак заполнен водой до уровня G. Нижние тросы, погруженные в воду, сжимаются и поднимают диск немного выше центра в положении эксцентрика, как показано пунктирными линиями на эскизе. Центр тяжести диска в этом положении находится выше и немного сбоку от вала, поэтому диск имеет тенденцию разворачиваться. Движение загоняет следующую веревку в воду, где она намокает, и снова происходит усадка, поднимая диск в более высокое положение, в то время как веревка, выходящая из воды, высыхает.Канаты, выходящие из воды, но еще не полностью высохшие, приводят к тому, что верхняя часть диска находится в эксцентричном положении сбоку по отношению к центру вала, в результате чего центр тяжести оказывается не только выше, но и немного смещен к единице. боковая сторона. – Предоставлено Чарльзом Робертсом, Бруклин, штат Нью-Йорк
Тепловой двигатель с резиновой лентой.
| Тепловой двигатель с резиновой лентой. |
|---|
Более простое устройство иногда можно увидеть в витринах физического факультета, чтобы сбить с толку студентов.Легкий металлический обод колеса имеет множество спиц, сделанных из резиновых лент, прикрепленных к ступице с низким коэффициентом трения. В вертикальном положении колесо медленно вращается. Но на виду у всех прячется трюк. Лампа накаливания освещает колесо с одной стороны. Тепло от этого делает резинки на этой стороне немного теплее, поэтому они сокращаются по длине. Да, резина так действует, и вы можете узнать почему. Это смещает обод колеса из центра, делая колесо постоянно тяжелее с одной стороны. Конечно, если этот свет выключен ночью, колесо перестанет вращаться.
См. Демонстрации физики Хаверфорда. с которого был сделан снимок. На картинке лампа слишком очевидно является частью системы (и ее источником энергии). Обман работает лучше всего, если все это находится в стеклянной витрине, а лампа расположена так, как если бы ее цель заключалась только в том, чтобы вы могли лучше видеть колесо.
Все идеи в этом разделе – фальшивый вечный двигатель. Они не предназначены для демонстрации сверхединичности. Они просто долго бегают, не теряя скорости, и никакой полезной работы не делают.Они работают, потому что у них низкое трение и небольшая масса, и им не требуется много энергии для поддержания их движения.Часы с вечным двигателем.
Умные часовщики уже давно создают новые часы, имитирующие хорошо известные конструкции вечных двигателей. Их цель – сделать так, чтобы часы приводились в движение вечным двигателем, четко видимым. Но реальная сила, которая поддерживает работу механизма, скрыта, обычно это стандартная заводная пружина или поднятый груз с хитроумно скрытым заводным механизмом.Один из них недавно появился на YouTube, утверждая, что это вечный двигатель. Это просто репродукция «Игнаца» или «Летающих маятниковых часов», изобретенных и запатентованных (286 531) в 1883 году Адлером Кристианом Клаузеном и Дж. К. Слафтером. См. “Летающие маятниковые часы”. У него есть спусковой механизм «тезербол», установленный на видном месте сверху, что обеспечивает визуальный интерес. Вы можете увидеть его описание и изображение на Pieces-n-time.com. Хотя в патенте он описывается как «улучшенный» регулятор часов, на самом деле он очень плохо регулирует часы.Но на это интересно смотреть.
Сэр Уильям Конгрив сконструировал часы, регулируемые металлическим шариком, катящимся по зигзагообразной траектории на большой наклонной плоской пластине. Когда он завершил свой маршрут, пластина была приведена в действие, чтобы наклониться в другом направлении, и действие повторилось. Это было запатентовано, и даже сегодня любители моделей любят создавать точные копии этих часов. Приводная пружина была скрыта внутри барабана, прикрепленного к большой шестерне. Некоторые люди думали, что мяч движет часами.Но это всего лишь регулировка часов. На самом деле регулирует это довольно плохо. Вы, возможно, помните, что Конгрив – человек, ответственный за эту цепочку бесконечных двигателей.
Другие методы используются часовщиками и часовщиками для создания механизмов, которые «никогда не нуждаются в подзаводе». К ним относятся наручные часы, пружины которых заводятся за счет движения запястья, часы, приводимые в действие изменениями атмосферного давления, и часы, приводимые в действие изменениями температуры окружающей среды.
| Современная копия часов Congreve Стерео для перекрестного просмотра. |
|---|
Radium Perpetual Motion
|
Физик Р. Дж. Струтт (1842-1919) построил радиевый электроскоп в 1903 году. Он продолжал свое движение невероятно долго. Колба из вакуумированного кварцевого стекла содержала внутреннюю стеклянную капсулу с небольшим количеством радиоактивного радия. Электронная эмиссия радия (A) заряжала листья сусального золота (C), которые медленно раздвигались, пока не коснулись металлической фольги внутри камеры и не разрядились.Затем цикл зарядки и разрядки начался снова. Этот процесс был ограничен временем распада изотопов радия, что означает, что заряд постепенно уменьшался с течением времени. Очень долгое время. Период полураспада изотопа радия-226 составляет 1601 год. Тогда скорость зарядки будет вдвое меньше, чем была изначально, но действие все равно продолжится.
Скрытые батареи.
Один из простейших уловок – спрятать батарейки в самом устройстве. Простое колесо, даже большое, с высококачественными сухими подшипниками, требует очень мало энергии для поддержания своего движения.Представьте себе, например, велосипедное колесо. А теперь подумайте, сколько батарей можно спрятать внутри резиновой шины. Довольно много; достаточно, чтобы привести в действие колесо на несколько лет. Конечно, вы захотите использовать батареи с длительным сроком хранения. Музейные экспозиции таких машин обычно существуют не менее года. Несколько лет назад ртутные батареи были бы лучшим выбором, но сегодня литиевые батареи были бы предпочтительнее. Небольшой электродвигатель мог быть спрятан внутри ступицы колеса, и его электрическая энергия передавалась через спицы колеса, одна из которых была тонко изолирована с каждого конца.Просто идея, которую вы можете попробовать.Еще один способ «на виду» – поместить аккумуляторы в металлическую цилиндрическую оболочку, играющую роль движущегося груза. Люди не ожидают, что батареи прячутся в движущихся частях. Батарейки можно приобрести в виде плоских листов, как те, которые используются в упаковках для моментальной фотопленки, которые питают вспышку камеры. Тайники ограничиваются только вашей изобретательностью.
|
Атмосферные часы
В 1774 году астроном и механик Джеймс Фергюсон увидел и описал показанные здесь барометрические часы. В нем был большой ртутный барометр со 150 кг ртути в двух стеклянных сосудах, в одном из которых входило горлышко. Связи и оригинальный механизм наверху реагировали на изменение уровня ртути, вращая колесо и храповик, которые заводили пружину, которая поддерживала движение часов. Подобные, но меньшие по размеру часы, работающие за счет изменения атмосферного давления, все еще производятся сегодня.Тепловые часы
Такая же схема обмотки храпового колеса также может приводиться в движение за счет теплового расширения и сжатия металлических стержней. Яков Перельман в своей книге 1913 года «Физика как развлечение» описывает такие часы, используя тепловое расширение и сжатие жидкого глицерина. Часы протестировали и год проработали без внимания. Глицерин остается жидким при температуре от 30 ° C до 290 ° C, поэтому он идеален даже для уличных часов. Всего лишь колебания температуры на 2 ° C достаточно, чтобы часы продолжали работать.
|
Это устройство с тепловым питанием описано в книге Перельмана (рис. 77, стр. 113). Он имеет храповой механизм, приводимый в действие за счет термического сжатия металлических стержней Z 1 и Z 2 по мере их охлаждения. Храповик Y поворачивается, когда Z 2 сжимается, а храповой механизм X поворачивается, когда Z 1 сжимается.При этом медленно вращается колесо W 1 справа, которое представляет собой «ковшовое» колесо, которое поднимает ртуть из резервуара R 1 внизу в резервуар R 2 вверху. Оттуда ртуть капает на колесо W 2 слева, поворачивая его, а также на шкив K 1 , приводной ремень K, который проходит до ведущего шкива K 2 , а затем на что-то еще неуказанное. Ртуть кажется ненужной, когда подойдет простая пружина. Это выглядит так, как если бы оно было разработано в первую очередь для визуального интереса и обмана.
Солнечная энергия
| Радиометр Крукса. |
|---|
Радиометр Крукса (иногда называемый «легкой мельницей») был изобретен сэром в 1873 году. Уильяма Крукса, и его до сих пор можно купить в магазинах научных игрушек. Он состоит из вакуумной стеклянной колбы с лопатками внутри, уравновешенными на острие иглы. Лопатки (обычно четыре) с одной стороны затемнены, с другой – посеребрены. На солнечном свете они быстро и непрерывно вращаются.Даже если в нескольких футах от них находится лампа накаливания мощностью 100 Вт, они медленно поворачиваются.
В некоторых учебниках это объяснялось тем, что фотоны света поглощались черной стороной, но отражались от посеребренной стороны, и поэтому они давали больший импульс лопасти при попадании на посеребренную сторону. Звучит неплохо, но на самом деле устройство вращается в «неправильном» направлении.
В этих игрушках нет идеального вакуума. Внутри остаточный воздух, и молекулы, ударяющиеся о лопасти, придают им больший импульс, чем у фотонов, просто отскакивающих от посеребренных поверхностей.Таким образом, радиометр Крукса является тепловым двигателем.
Когда свет падает на черные лопасти, он поглощается, и температура черной стороны повышается. Свет, падающий на блестящую сторону, отражает и передает очень мало энергии блестящей стороне лопасти. Следовательно, черная сторона имеет более высокую температуру, чем блестящая сторона, а стеклянная колба холоднее, чем любая из них. Черная и блестящая стороны должны быть теплоизолированы друг от друга, чтобы поддерживать разницу температур, но сама черная и белая краска может обеспечить достаточную изоляцию.
Поэтому, когда молекулы ударяются о черные лопасти и отскакивают, они получают энергию от лопасти и отскакивают с повышенной скоростью. Когда они ударяются о блестящую сторону (которая холоднее), они получают меньше энергии от лопасти и набирают меньше скорости. Изменение импульса молекул, отскакивающих от черной стороны, больше, чем когда они отскакивают от блестящей стороны, и поэтому лопасть вращается вместе с блестящей стороной лопастей в прямом направлении. Молекулы замедляются, когда они ударяются о более холодную стеклянную колбу.Эта молекулярная динамика имеет большее влияние на лопатки, чем механизм импульса фотона. Эксперимент проводился почти в идеальном вакууме, и затем была подтверждена модель импульса фотона. Но игрушки-радиометры, которые вы можете купить, имеют несовершенный вакуум и в них преобладает молекулярная кинематика.
Использование солнечных батарей может показаться очевидным выбором для обмана вечного двигателя. Но эти клетки трудно замаскировать, и игру можно было бы выдать, просто накрыв всю машину черной тканью или выключив свет в комнате.Это не очень практичный метод для целей обмана. Лучше снабдить ваш фальшивый PMM чем-то менее легко обнаруживаемым – чем-то невидимым.
Электромагнитное излучение.
Мы окружены электромагнитным излучением радио и телеканалов. Экспозиционное устройство в музее может иметь такие размеры, чтобы действовать как антенна для локального излучения этого типа, преобразуя его в энергию постоянного тока для управления устройством. Механизм разговора можно легко спрятать в самих деталях машины.Обратной стороной является то, что во время массовых отключений электроэнергии в городе местные радиовещательные станции могут отключаться от эфира, и ваша машина будет замедляться до полной остановки. Таким образом, резервный источник питания все равно понадобится, если бы машина находилась в общественных местах, например, в музее. Почему бы не установить в соседней комнате собственную радиостанцию с резервным питанием от батареи? Какой-нибудь скептик может прийти с детектором электромагнитного излучения и разоблачить обман. А Федеральная комиссия по связи может преследовать вас за незаконное вещание.Лучше всего использовать природный источник энергии из окружающей среды.Движущийся воздух.
В любом помещении есть конвекционные воздушные потоки, но они вряд ли достаточно надежны по силе и направлению, чтобы обмануть людей в общественных местах, когда люди перемещаются по комнате. Музейные обманки PMM обычно помещаются в стеклянный или прозрачный пластиковый ящик, приподнятый на четырех тонких ножках, чтобы убедить людей, что внутри ничего не связано с машиной. Он также не дает людям прикасаться руками к движущимся частям.Эти ножки должны быть достаточно прочными, чтобы корпус не вибрировал, и должны быть твердыми, а не полыми. Но как зрители определить, полые ли ноги? Даже тонкие стержни могут быть полыми. Если опоры были сделаны из прозрачного стекла или люцита, они все равно могли быть полыми, и никто не мог сказать. Они сделают тонкие трубы для подачи воздуха в шкаф из источника сжатого воздуха под полом. Я могу представить себе две такие полые трубы, нагнетающие воздух в шкаф, и две с другой стороны, которые вытягивают из него воздух, создавая в шкафу сильную циркуляцию воздуха, невидимую для посторонних.Модель ветряной мельницы внутри могла приводиться в движение воздухом и, в свою очередь, приводить в движение большое колесо, в то время как наблюдатели могли подумать, что колесо приводило в движение мельницу. Обратная сторона: движущийся воздух обычно издает шум.Вы говорите, это просто сумасшедшая идея? Что ж, скрытый источник сжатого воздуха был одним из методов обмана, который использовал Джон Уоррелл Кили, чтобы поддерживать свою аферу с вечными двигателями в течение 30 лет, которые он успешно обманул инвесторов в своей компании Keely Motor Company.
Электромагнитное усиление.
| Спиннер Top Secret. |
|---|
Роджер Уэйн Эндрюс получил в 1974 г. Патент № 3783550 на «Новый электродвигатель». Этот патент распространялся на множество игрушек, которые могли двигаться в течение нескольких дней без видимого источника энергии. У всех были скрытые батареи (обычно 9 вольт), подключенные к транзистору и катушке электромагнита с ответвлениями. Первый поступивший на рынок назывался Top Mystery , произведенный Andrews Mfg. Company и проданный компанией Johnson Smith (известной как Whoopie Cushion). Он состоял из простой пластмассовой основы, на которой был установлен небольшой волчок (22), вращающийся на вогнутой поверхности.Вверху был скрыт постоянный магнит, а в основании был спрятан электромагнит. Как и волчки, он бродил по слегка вогнутой поверхности, но когда он приблизился к центру (самой нижней точке), его магнит оказался достаточно близко к катушке электромагнита (16), чтобы вызвать в нем ток, и часть этой катушки с ответвлениями подавал потенциал на базу транзистора (20), достаточно большой, чтобы перевести транзистор в его «включенное» состояние, позволяя батарее (18) передавать ток через всю катушку.Его магнитное поле придавало вращающемуся магниту небольшой импульс, едва заметный. Транзистор действует как электронный переключатель. Чтобы еще больше сбить с толку наблюдателей, небольшая выпуклость (12 ‘) на вогнутой поверхности заставляет спиннер отклоняться к внешнему краю устройства. В результате путь прядильщика может быть довольно сложным и, казалось бы, непредсказуемым.
| Различные формы игрушек Эндрюса. | |
|---|---|
Свежая 9-вольтовая батарея способна непрерывно работать до семи дней.При периодическом использовании батареи хватило бы на срок более шести месяцев (или на срок ее хранения).
| Нижняя сторона спиннера Эндрюса. Транзистор находится внизу катушки. Стерео с перекрестным обзором. |
|---|
Эта игрушка до сих пор продается под названием Top Secret и стоит около 10 долларов. Множество вариантов, использующих тот же «секретный» источник питания, можно увидеть в магазинах игрушек и новинок, сделанных в Японии или Китае. Узел транзистора-катушки можно было бы снять и приспособить для других обманных целей, и я подозреваю, что он или что-то подобное является движущей силой некоторых заявленных вечных двигателей, которые можно увидеть на U-образной трубе.
Ни одна из этих игрушек не требует включения / выключения. Когда движущийся магнит удален, транзистор находится в выключенном состоянии, и батарея не получает энергии. Обычно катушка, транзистор и батарея скрыты под войлочной прокладкой в нижней части основания, которую можно приподнять, чтобы вставить новую батарею. При периодическом использовании батареи хватает почти на весь срок ее хранения.
Другая версия имела спиннер на вогнутых рельсах. Принцип был тот же.Другое очевидное применение, описанное в патенте, имело такую же срабатывающую катушку под маятником. Это напоминает другие устройства, которые экспериментаторы строили еще до изобретения транзисторов. У них была пара механических герконов для включения и выключения электромагнита, все они были спрятаны вместе с батареей под столом или в основании маятника.
Я уверен, что вы можете придумать, как этот основной принцип можно применить ко многим другим фальшивым вечным двигателям.
Подделка, созданная человеком.
В наши дни счетчик Hammel и связанные с ним устройства распространены по всему Интернету [2012]. У тех, что работают, есть общая особенность магнита, который держат в руке рядом с вращающимся диском или колесом с постоянными магнитами. На видео показано, как колесо вращается, предположительно, до бесконечности или до тех пор, пока вам не надоест держать магнит.Откуда берется энергия? От руки, держащей магнит, за счет идемоторного эффекта. Узнайте, почему мой вечный двигатель не работает? Всегда с подозрением относитесь к любому заявленному устройству PMM, которое работает только тогда, когда кто-то держит рядом с ним магнит.
Одним из первых устройств такого рода был магнитный двигатель Говарда Джонсона, запатентованный в 1979 году.
В других видеороликах в Интернете показаны аналогичные устройства, но с внешним магнитом, закрепленным на месте или механически связанным с движением колеса. Это подделка.
| Трюк с прядильщиком бумаги. |
|---|
Еще одна демонстрация такого рода – старый трюк с вечеринками. Легкая папиросная бумага слегка сгибается и балансируется на острие булавки.Когда рука человека приближается, бумага может начать вращаться из-за конвекционных потоков воздуха возле теплой руки.
Мощность у всех на виду.
Вот умное устройство, описанное Яковом Перельманом в его книге Physics for Entertanment .Я думаю, что самая умная из когда-либо изобретенных «вечных двигателей» была представлена на Парижской выставке в 1860-х годах. Она состояла из большого колеса, в отсеках которого катались шарики. Изобретатель утверждал, что никто никогда не сможет остановить колесо.Многие посетители пытались остановить его, но он продолжал вращаться, как только они убирали с него руки. Ни один человек не осознал, что колесо вращается именно из-за усилия, которое он приложил, чтобы его остановить. Толчок назад, который он дал, чтобы остановить его, включил пружину искусно скрытого механизма.Конечно, для запуска колеса нужен был скрытый источник энергии, вероятно, эта пружина была заведена перед демонстрацией. Вот упражнение для читателя.Одним из классических случаев в истории поддельных вечных двигателей является случай Иоганна Бесслера (он же Орффирей), который продемонстрировал (в начале 1700-х годов) большое колесо, которое могло поднимать тяжести, управлять пилой по дереву и выполнять другие виды работы. Более поздние версии этого колеса имели свойство работать в любом направлении, и при небольшом толчке в любом направлении скорость развивалась, а затем устанавливалась постоянная скорость, определяемая двумя прикрепленными к нему большими маятниками (которые, вероятно, действовали как регуляторы скорости).Одна впечатляющая особенность заключалась в том, что колесо могло поднять человека с земли, если он пытался остановить колесо. См. Иоганна Бесслера.
История полна ключей к разгадке того, как можно было совершить такой обман. Могут ли эти два колеса иметь что-то общее? Я думаю, что это возможно, и удивлен, что этот трюк в последнее время не использовался в демонстрационных целях. Получите мощность (или хотя бы ее часть) от тех самых процессов, которые, кажется, показывают, что колесо производит мощность.Функционально это похоже на тормозную систему с рекуперацией энергии в гибридных автомобилях, в которой вместо заряда аккумуляторов используется мощность, которая в противном случае была бы потрачена впустую при обычном фрикционном торможении.
Вот упражнение для читателей. Постройте устройство, которое получает свою поддерживающую силу от попыток попытаться остановить его вращение . Он не должен быть таким большим, как эти двое. (Самые большие колеса Бесслера были 12 футов в диаметре.)
Электромагнитная индукция.
| Обратная связь.Простейшее устройство свободной энергии. |
|---|
Рисунок иллюстрирует старую шутку, высмеивающую идеи вечного двигателя, которые возвращают выходной сигнал устройства для питания входа. Даже самый наивный вечный двигатель признает абсурдность этой идеи и даже не соблазнится ее попробовать.
Но что, если бы мы могли обманом превратить эту шутку в фальшивое устройство, которое, казалось бы, производило энергию из ничего? Это было сделано. Видеть: Генератор свободной энергии (оригинал) и генератор свободной энергии 2.
Так как же был проделан этот трюк? Пока изобретатель не раскроет свой метод, мы не можем быть уверены в этом, но только исходя из видео, мы можем использовать наши знания об электричестве, чтобы разработать способ дублирования эффекта. Как только вы «получите это», вы действительно оцените сообразительность изобретателя, создавшего это устройство, и его умение обманывать при создании этого видео. Я вспоминаю талантливого сценического фокусника, исполняющего безупречную иллюзию. И он тоже знал свою физику.
Мне захотелось объяснить, как это сделать, в этом документе.Фактически, я даже написал текст. Но, подумав, я сопротивлялся. Я видел, как много людей в Интернете притворяются, что понимают физику, но обманывают себя. Один из них может «попробовать это дома» и испортить это, возможно, с катастрофическими последствиями, и я могу почувствовать некоторую ответственность. Теперь я знаю, что подобные электрические уловки безопасно использовались более века в демонстрациях лекций по физике. Но в этом современном обществе, где голодные юристы рыщут в поисках добычи, нужно быть осторожным.Я давно считал, что глупцы заслуживают последствий своей глупости. Как альпинисты, люди, которые ходят по раскаленным углям, ходят по Ниагарскому водопаду по канату, или люди, которые хотят в одиночку обогнуть мир на весельной лодке. Все эти можно выполнить и , но они несут значительный риск. Кроме того, они могут иметь серьезные последствия для окружающих.
Некоторые способы выполнения подобных трюков с электричеством требуют наличия самодельных устройств, которые подключаются к домашней электросети, и эти устройства не одобрены лабораторией страховщика.Они нарушили бы электрические коды большинства сообществ. Пожар в доме может возникнуть из-за неправильной конструкции устройства, и, если причина будет обнаружена, страхование от пожара, вероятно, не покроет его. Нет ничего настолько надежного, чтобы какой-нибудь дурак не мог все испортить.
Еще примеры.
Дополнительные примеры преднамеренного обмана вечного двигателя см. В разделе «Неработоспособные устройства как изящное искусство».Кажется, существует процветающая индустрия любителей, создающих поддельные вечные двигатели и выкладывающих видео в Интернет.Некоторые очень красиво сделанные поддельные модели классических предложений вечных двигателей можно найти здесь: Perpetual Motion Machines (Hypothetical). В верхнем левом углу первого титульного экрана есть заявление об отказе от ответственности: «Не для того, чтобы обмануть, а чтобы вдохновить».
Присылайте комментарии, исправления и дополнительные идеи по адресу, указанному справа.
Вернуться наверх.
Вернитесь в главную галерею музея.
Вернитесь на главную страницу Дональда Симанека.
Кристаллы времени могут вести себя почти как вечные двигатели
Изображение Сэма Рона, flickr.com/photos/nylocations/(PhysOrg.com) – Каждый молодой студент, изучающий естественные науки, знает, что движущиеся объекты обладают кинетической энергией. Но сколько энергии нужно, чтобы что-то двигалось? В новом исследовании пара физиков показала, что для системы в ее низкоэнергетическом состоянии, или основном состоянии, теоретически возможно периодическое движение.Эту периодически движущуюся систему можно рассматривать как временный эквивалент кристалла, который определяется его пространственной периодичностью. Что еще более интригует в этих «кристаллах времени», так это то, что, демонстрируя движение в их состоянии с наименьшей энергией, они нарушают фундаментальную симметрию, называемую симметрией трансляции времени, и становятся «опасно близкими» к тому, чтобы выглядеть как вечные двигатели.
Физики Фрэнк Вильчек из Массачусетского технологического института (лауреат Нобелевской премии 2004 г.) и Альфред Шапере из Университета Кентукки разместили две статьи о своей новой идее временных кристаллов в arXiv.org . Одна статья посвящена классическим кристаллам времени, а другая – квантовым кристаллам времени.
Современная физика имеет дело со многими типами симметрии, но одним из самых фундаментальных является симметрия сдвига времени, которая в основном гласит, что законы физики, которые у нас есть сегодня, должны действовать и завтра. Точно так же, если характеристики системы остаются неизменными с течением времени, эта система подчиняется симметрии перемещения во времени. С другой стороны, часы с постоянно движущимися стрелками нарушают симметрию перевода времени.
Но в то время как часам требуется источник питания для нарушения этой симметрии, система с самым низким уровнем энергии по определению не имеет источника питания. Чтобы показать, что такая система действительно может демонстрировать движение, Вильчек и Шапере выполнили несколько сложных математических расчетов, которые показали, что система в состоянии с наименьшей энергией может двигаться в периодическом движении, таком как петля или орбита. Насколько известно ученым, это первый случай, когда система в ее низкоэнергетическом состоянии без какого-либо внешнего источника энергии демонстрирует движение и нарушает симметрию преобразования времени.
Как объяснили физики, это открытие не означает, что такие системы действительно существуют в природе, но то, что они могут существовать. Сначала физики сомневались, что они вообще могут существовать, поскольку такая система будет вести себя очень похоже на вечный двигатель, фантастическое устройство, которое может работать вечно без подвода энергии. Однако создание такой системы на самом деле может быть менее невероятным, чем демонстрация того, что она просто существует. Как отметили ученые, при определенных обстоятельствах сверхпроводник действует почти таким же образом, потому что электроны в основном состоянии могут непрерывно проходить через него.
«Это так сложно реализовать математически», – сказал Вильчек PhysOrg.com . «Удивительно, что они вообще могут существовать. Но независимо от того, существуют ли они естественным образом или нет, я очень оптимистичен, что это что-то, что можно спроектировать ».
Он добавил, что, хотя кристаллы времени могут двигаться непрерывно, их нельзя использовать для выработки полезной энергии, поскольку они не могут быть нарушены, и они не нарушат второй закон термодинамики. Тем не менее возможности кристаллов времени впечатляют, и ученые планируют продолжить их изучение в будущем.
«Здесь есть много направлений, – сказал Вильчек. «Вопрос в том, что делать в первую очередь. … Возникает вопрос, как такая идея может быть реализована в реальных материалах. Что это за материалы, как мы можем сказать, что это происходит, какие размеры имеют материалы? Если это состояние вещества отличается от других состояний, могут быть фазовые переходы ».
«В прошлом у меня было несколько захватывающих эпизодов», – сказал он, имея в виду свою более раннюю работу об энионах, частицах с такими необычными свойствами, что некоторые люди сомневались, что они могут существовать.Доказательства наличия эйонов были наконец обнаружены в 2005 году. «Это странная, любопытная идея, и будет интересно посмотреть, к чему она приведет».
Солнечная энергия без солнечных элементов: скрытый магнитный эффект света может сделать это возможным
Дополнительная информация: Альфред Шапере и Франк Вильчек.«Классические кристаллы времени». ArXiv: 1202.2537v1 [cond-mat.other]
Франк Вильчек. «Квантовые кристаллы времени». ArXiv: 1202.2539v1 [Quant-ph]
через: Новости науки
© 2011 PhysOrg.com
Ссылка : Кристаллы времени могут вести себя почти как вечные двигатели (2012, 20 февраля) получено 29 октября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2012-02-crystal-perpetual-motion-machines.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.
Физика загадочного вечного двигателя
Вечное движение – забавно так сказать.Для некоторых людей вечные двигатели хранят секрет вечной бесплатной энергии, которая спасет мир. Для них это машина, недоступная для нас. Если бы мы только могли немного подправить наш дизайн, это сработало бы. Для других (вроде меня) вечные двигатели невозможны – они не соответствуют нашим хорошо проверенным идеям сохранения энергии. Однако, как вы видите выше, они все же могут составить забавную головоломку.
Хорошо, так что же такое вечный двигатель? Основная идея состоит в том, что эти машины могут работать каким-то образом (скажем, с прялкой) вечно без источника энергии.Это не так уж и невозможно, просто не очень просто (поскольку машины всегда теряют энергию из-за трения). Более совершенный вечный двигатель не только работает вечно, но и имеет положительный выход энергии (пусть даже небольшой), так что он может спасти мир – но, как я уже сказал, таких не существует.
Энергетическая проблема
Почему не работают вечные двигатели? Все дело в энергии. Короче говоря, энергия – это та величина, которую мы можем вычислить для некоторой системы. Оказывается, что из-за того, как мы определяем энергию, эта величина не меняется для системы, не имеющей внешних взаимодействий.В скорлупе ореха это сохранение энергии (где «сохранение» означает «не изменяется»). Энергия на самом деле не настоящая – это просто то, что работает. Это работает снова и снова. Он работает настолько хорошо, что, если мы обнаруживаем случай, в котором он не работает, мы ищем какой-то тип недостающей энергии (и мы его находим).
Хорошо, теперь у нас есть вечный двигатель. Теоретически, «настоящий» вечный двигатель будет иметь нулевую добавленную энергию в систему, но все равно будет выдавать энергию – навсегда. Как это проверить? Лучший способ – каким-то образом изолировать машину, чтобы мы были уверены в отсутствии энергозатрат.Это означает блокировку света, радиоволн, микроволн, магнитных полей и температурных перепадов. Даже не позволяйте тряске трястись. Если вы можете полностью изолировать его, а по-прежнему имеет выходную энергию , то вы просто изменили все, что мы знаем о физике. Поздравляю. Теперь ты заслуживаешь мороженого.
Глядя на эту конкретную машину
А теперь загадка. Как работает эта конкретная машина? Это явно не вечный двигатель , настоящий – есть какой-то трюк, чтобы заставить его работать.Я бы с удовольствием поиграл с этой штукой, но у меня есть только видео. Если бы я мог попробовать что-нибудь, я бы хотел посмотреть, работает ли он без огней. Я бы также посмотрел, смогу ли я измерить разницу температур. Помните, что для простой прялки этой штуке не нужно много энергии. Если трение достаточно низкое, вам действительно не нужно будет добавлять много энергии.
С учетом сказанного, я собираюсь сделать некоторые предположения относительно того, как это работает. Вот мои идеи.
Этот пользователь YouTube изобрел десятки «вечных двигателей»
Но вопрос в том, работают ли они?
YouTuber, veproject1, загрузил почти 100 видеороликов, большинство из которых демонстрируют функциональные гипотетические машины, которых не должно быть.
Создатель машин – Валерий Иванов – украинский инженер, проживающий в Канаде, и, согласно веб-сайту, цель гаджетов – «привлечь молодежь к технике и науке… [чтобы они] могли обсудить основные научные принципы. на которых они построены ».
СМОТРИ ТАКЖЕ: 10 самых блестящих станков Руба ГолдбергаТак работают ли эти хитрые устройства? Что ж, сначала важно понять, что подразумевается под «вечным двигателем».«Вечное движение – это действие устройства, которое, однажды приведя в движение, будет продолжать движение вечно без дополнительной энергии, необходимой для его поддержания. Однако эти устройства считаются невозможными, поскольку они нарушают первый и второй законы термодинамики.
Термодинамика изучает взаимосвязь между энергией и работой (энергией, передаваемой в окружающую среду) системы. Как правило, это передача энергии из одного места в другое и из одной формы в другую.
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии, гласит, что изменение внутренней энергии системы равно разнице между теплотой, добавляемой к системе из окружающей среды, и работой, выполняемой системой над своим окружением.
Это означает, что во время работы машина может делать только одно из двух, используя свой запас энергии: работать или производить отходящее тепло. Сумма исходной энергии, проделанной работы и отходящего тепла должны равняться константе – это то, что имеется в виду, когда говорят, что энергия сохраняется.
Однако машины, которые, кажется, нарушают этот закон, называются вечными двигателями первого класса. Это потому, что они производят работу, казалось бы, без затрат энергии. Ничего нельзя получить из ничего.
Второй закон термодинамики
Второй закон термодинамики гласит, что энтропия замкнутой системы или тепловая энергия на единицу температуры со временем увеличивается до некоторого максимального значения. Итак, все закрытые системы стремятся к состоянию равновесия (вход равен выходу), в котором энтропия максимальна, а остаточная энергия недоступна для выполнения работы.
Вечные двигатели, которые, по всей видимости, нарушают второй закон, известны как вечные двигатели второго класса. Это потому, что они якобы самопроизвольно преобразуют тепловую энергию в механическую работу; однако это невозможно. Когда тепловая энергия эквивалентна проделанной работе, это не нарушает первый закон, однако нарушает второй закон.
Вечный двигатель – это машина, в которой задействован единственный тепловой резервуар или источник, который самопроизвольно охлаждается без передачи тепла в более холодный резервуар.Такое преобразование тепла в работу без каких-либо побочных эффектов невозможно.
Несмотря на то, что эти «вечные» двигатели в конечном итоге замедляются и останавливаются, их очень удобно наблюдать в действии. Но кто знает, может быть, настоящий вечный двигатель станет возможным, если мы узнаем, что наши законы физики все это время ошибались.
Посмотрите это короткое видео от veproject1 из 10 лучших вечных двигателей за 2014 год.
Загадка вечного двигателя
06 апреля • Geschiedenis ВискундеНеудивительно, что XIX век был временем научных открытий и чудесных изобретений.Однако для жителей Филадельфии это означало, что всего за один доллар они могли любоваться самой удивительной машиной в мире: машиной, которая вечно оставалась в движении без какого-либо внешнего источника энергии. Изобретателем этого устройства был джентльмен по имени Чарльз Редхеффер, и его изобретение привлекло множество зрителей со всего штата. Его машина оставалась в движении за счет двух грузов, которые под действием силы тяжести отталкивали большую горизонтальную шестерню от вала машины. Под большой горизонтальной шестерней Редхеффер поместил шестерню меньшего размера, обе шестерни могли вращаться независимо друг от друга, но блокировались с помощью третьей передачи.Следовательно, движение большой горизонтальной шестерни приводило в движение меньшую шестерню. В результате появилась машина с гравитационным приводом, которая продолжала вращаться бесконечно, оставив публику в недоумении и изумлении. Казалось, что невозможный поиск бесконечного движения подошел к концу. К сожалению, хотя Редхеффер, возможно, был хитрым человеком, обманувшим свою аудиторию, он не смог перехитрить вселенную, и его машина в конечном итоге была разоблачена за то, чем она была на самом деле: обман.
Вечный двигатель Чарльза РедхеффераНо Редхеффер был не единственным, кто пытался создать устройство, которое остается в движении вечно.На протяжении веков ученые и изобретатели пытались создать так называемый вечный двигатель. Первый эскиз такого механизма относится к XII веку и был сделан индийским математиком по имени Бхаскара. Он нарисовал колесо с изогнутыми резервуарами, частично заполненными ртутью. Идея заключалась в том, что из-за формы резервуаров одна сторона колеса будет постоянно тяжелее другой, что приведет к бесконечному вращению колеса. Однако эта первая попытка создания вечного двигателя провалилась, поскольку текущая ртуть сместила бы центр масс вниз, заставляя колесо перестать вращаться и просто раскачиваться взад и вперед, как маятник, пока, в конце концов, оно просто не перестанет двигаться.
Колесо БхаскарыНа самом деле, поистине вечный двигатель никогда не создавался и, насколько нам известно, никогда не будет. Простая причина в том, что это невозможно. Насколько нам известно, вечный двигатель нарушил бы законы термодинамики, раздела физики, который описывает взаимосвязь между различными формами энергии. На самом деле обычно классифицируют конструкции с вечным двигателем, используя определенный закон, который они нарушают. Большинство конструкций вечных двигателей от средневековья до девятнадцатого века нарушают первый закон термодинамики, который гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена.Следовательно, общая энергия, присутствующая в процессе, всегда остается неизменной, она всегда изменяется только по форме.
От Бхаскары было внесено много изменений в колесо с отягощением с использованием воды, шариков или даже булавок. Однако ни один из них не смог решить проблему движущегося вниз центра масс. Поэтому было предпринято множество других попыток создания машин с автономным питанием. Физик и философ Роберт Бойль исследовал, например, возможность самополивающегося горшка, в то время как другие ученые изучали такие механизмы, как самовдувающиеся вентиляторы или самонасосные водяные насосы.Еще одним популярным методом было использование магнитов. Магнит наверху рампы притягивает шар внизу, но прямо перед тем, как мяч достигнет вершины, он упадет в отверстие, ведущее обратно к основанию рампы, создавая порочный круг. Однако все эти идеи не работают, поскольку сила, заставляющая движущиеся части преодолевать силу тяжести (например, магнит), не позволит движущимся частям снова упасть. Чтобы все эти машины продолжали двигаться, необходима дополнительная энергия, чтобы подтолкнуть устройство к точке остановки и, следовательно, нарушить первый закон термодинамики.
Рампа Джона УилкинсаПервый закон термодинамики также немедленно исключает любой полезный вечный двигатель. Мечта о том, что однажды мы сможем получить энергию из таких устройств, всегда останется именно мечтой. Конечно, тот факт, что вечный двигатель бесполезен, не означает, что мы должны немедленно остановиться в погоне за вечным двигателем. Остается еще много возможностей для изучения. К сожалению, законы физики – опять же – положили конец такому оптимистическому мышлению.В случае, если вечный двигатель не нарушает первый закон термодинамики, он почти наверняка нарушит второй закон термодинамики. Второй закон гласит, что энтропия изолированной системы, не находящейся в равновесии, будет иметь тенденцию увеличиваться со временем, приближаясь к максимальному значению в состоянии равновесия. Энтропия – это, по сути, мера беспорядка и случайности в системе. Таким образом, второй закон термодинамики по существу влечет за собой тенденцию к распространению энергии, и, следовательно, в вечном двигателе почти всегда есть некоторая энергия, которая тратится впустую.Возьмем, к примеру, орбитальное движение планет. Орбитальное движение Земли вокруг Солнца похоже на вечное движение. Однако, когда планеты вращаются вокруг своего общего центра тяжести, они излучают гравитационные волны, и эти волны медленно истощают энергию орбитального движения. Однако планеты могут показаться системами вечного движения, потому что время, необходимое для того, чтобы увидеть какие-либо изменения в орбитальном движении, огромно.
Следовательно, для предотвращения выхода энергии из процесса вечный двигатель должен удовлетворять нескольким требованиям.Во-первых, машина не должна иметь трущихся частей, потому что трение между этими частями будет генерировать тепло и, следовательно, утечку энергии из системы.
