Amžinasis judėjimas – apibrėžimas, tipai ir termodinamikos pažeidimai

Amžinasis judėjimas: kas tai, tipai ir kaip pažeidžiami termodinamikos dėsniai. Aiškus paaiškinimas, mitai, istorija ir moksliniai argumentai.

Amžinasis judėjimas - tai judėjimas, kuris prasidėjęs tęsiasi amžinai be papildomos energijos. Vieną kartą paleista mašina judėtų amžinai. Toks įrenginys ar sistema prieštarautų energijos išsaugojimo dėsniui. Šis dėsnis teigia, kad energija negali būti nei sukurta, nei sunaikinta, tačiau viena energijos forma gali būti paversta kita.

Amžinojo judėjimo mašinos jau seniai domina išradėjus, ir nors įrodyta, kad tokios mašinos negali būti, žmonės vis tiek bando jas konstruoti.

Amžinojo judėjimo mašinos skirstomos į skirtingus tipus. Kiekvienas tipas pažeidžia skirtingą termodinamikos dėsnį:

Tipai ir ką jie reiškia

• I tipo (perpetuum mobile pirmos rūšies) – įrenginys, kuris duotą momentą išskirtų daugiau energijos, negu į ją buvo įdėta. Toks prietaisas tiesiogiai pažeidžia energijos išsaugojimo dėsnį.
• II tipo (perpetuum mobile antros rūšies) – sistema, kuri visiškai paverčia šiluminę energiją į mechaninį darbą be jokių nuostolių arba perkelia šilumą iš šaltesnio kūno į šiltesnį be darbo sąnaudų. Tai prieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui (entropijos didėjimo principui).
• III tipo (perpetuum mobile trečios rūšies) – „visiškai be nuostolių“ sistema, kurioje nėra trinties ar kitų disipatinių procesų, tad judėjimas tęsiasi amžinai. Nors tokia idėja tiesiogiai negali pažeisti energijos išsaugojimo dėsnio (jei sistema neduoda naudingos energijos), praktiškai neįmanoma pašalinti visų nuostolių dėl realių fizinių procesų.

Termodinamikos dėsniai – trumpas paaiškinimas

• Pirmasis termodinamikos dėsnis (energijos išsaugojimas) – energija sistemoje gali keistis formais, bet jos kiekis uždaroje sistemoje nekinta. I tipo mašina bandytų sukurti papildomą energiją, kas yra neįmanoma pagal šį dėsnį.
• Antrasis termodinamikos dėsnis – entropija uždarose sistemose linkusi didėti; negalima pilnai paversti šilumos į darbą be išmetimo ar nuostolių. II tipo mašinos, kurios „išgauna“ 100 % efektyvumą iš vieno šilumos šaltinio arba nukreipia šilumą iš šaltesnio į šiltesnį be sąnaudų, pažeidžia būtent šį dėsnį. Tai taip pat apima Kelvino–Planko ir Klauziuso (Clausius) formuluotes.
• Statistinė prigimtis: antrasis dėsnis yra statistinis — entropijos didėjimas yra labai tikėtinas makroskopinėje sistemoje. Kai kurie idėjiniai „apvalinimai“ (pvz., Maxwello demonas) atrodo prieštaraujantys antrajam dėsniui, tačiau informacijos ir matavimo sąnaudos (Landauerio principas) paprastai atkuria entropijos balansą ir neleidžia išgauti nemokamos energijos.

Kodėl praktikoje amžinasis judėjimas neįmanomas

Realiuose įrenginiuose visada yra nuostolių: trintis, šiluminiai nuostoliai, elektromagnetiniai praradimai, net kvantinio lygmens sąveikos. Net labai gerai izoliavus ir sumažinus trintį iki minimumo (pvz., panaudojant magnetinius guolius ar vakuumą), vis tiek lieka mechaniniai, elektromagnetiniai arba kvantiniai nuostoliai, kurie laikui bėgant išnaudoja energiją.

Be to, dauguma „ilgai veikiančių“ sistemų, kurios iš išorės atrodo tarsi amžinos, remiasi išoriniais energijos šaltiniais ar energijos rezervais (pvz., saulės energija, cheminė energija baterijose arba pradiniu inercijos rezervu). Yra ir kvantinių reiškinių, pavyzdžiui, neužgestančios srovės superlaidininkų kilpose, kurios gali kisti labai mažai ilgais intervalais, bet jos negali nei neribotai atlikti darbo, nei pateikti „nemokamos“ energijos be išorinių priežasčių.

Istorija, pavyzdžiai ir išimtys

Amžinojo judėjimo idėjos siekia senovę. Leonardo da Vinci ir kiti mokslininkai kritikavo tokias idėjas, pastebėdami trintį ir nuostolius. Istoriniai bandymai apima svorio perskirstymo ratus (pvz., senovinius „svorio ratus“), XVIII a. išradėjo Johanno Besslerio (dar žinomo kaip Orffyreus) teiginius apie judantį ratą ir daug kitų konstruktorių bandymų. Daugelis tokių prietaisų pasirodė apgaulingi arba jų veikimas laikui bėgant nutrūko.

Šiuolaikinės technologijos leidžia sukurti labai mažų nuostolių sistemas — pvz., superlaidininkų rinkinius, praktiškai be trinties guolius, vakuuminius ratų įrengimus ar palydovus su labai mažais pasipriešinimo nuostoliais. Tačiau nė vienas iš šių įrenginių nesuteikia galimybių nuolatos duoti naudingos energijos be tiekimo ar palaikymo. Jie nebūna „išjungę“ nuostolių — tiesiog nuostoliai yra labai maži.

Patarimai, kaip vertinti teiginius apie „amžiną judėjimą“

• Prašykite aiškaus energijos balanso: kiek energijos įdėta ir kiek išimama per laiką.
• Reikalaukite nepriklausomų matavimų ir stebėjimų (laboratoriniai bandymai, recenzuojami tyrimai).
• Ypatingai skeptiškai žiūrėkite į teiginius be aiškaus paaiškinimo, koks fizikinis mechanizmas leistų apeiti pirmą ar antrą termodinamikos dėsnį.
• Atkreipkite dėmesį į galimus paslėptus energijos šaltinius — magnetus, slėgio skirtumus, chemines reakcijas arba elektros tiekimą.

Išvada

Amžinasis judėjimas kaip idėja padėjo geriau suprasti termodinamikos principus ir paskatino daug eksperimentų, tačiau dabartiniai fizikos dėsniai (pirmasis ir antrasis termodinamikos dėsnis) ir empiriniai stebėjimai rodo, kad tikros amžinos judėjimo mašinos, gebančios nuolat duoti naudingą energiją be įnašo, neegzistuoja. Yra ilgai veikiančių sistemų ir kvantinių išimčių, bet jos nesiūlo „nemokamos“ energijos ir paprastai negali atlikti neriboto kiekio darbo.

Paieška pagal raidę