Человечество всегда мечтало о таком устройстве, которое бы позволило выполнять работу, не затрачивая при этом силы и энергию. Проще говоря, вечный двигатель, который бы не нуждался в энергетических ресурсах. Есть идея, которая состоит не в полной самостоятельности двигателя, а в максимальной его эффективности.
Поговорим о КПД.
Простыми словами, коэффициент полезного действия - это отношение полезной работы (та, которая действительно пошла на совершение необходимой работы) к затраченной (вся приложенная энергия с учётами потерь различного рода). КПД не может быть больше единицы, потому что работы не может в итоге оказаться больше, чем изначально приложили. На практике, невозможно достичь значения КПД, равного 1. К примеру, потери линий электропередач, по которым в ваш дом идёт электричество, составляют 2-3%. И даже такие небольшие потери инженеры-энергетики стремятся уменьшить.
А что такое работа?
Это необходимая энергия, для совершения чего-либо. К примеру, в классической механике, работа расходуется на перемещение объектов в поле тяжести. В электростатике работа требуется для перемещения заряда. Человек совершает работу благодаря запасённой в мышцах энергии. Энергию мы получаем с питанием. На продуктах из магазинов обозначается количество калорий и рядом указывается значение в джоулях (те, кто знаком с физикой знают, что это единица измерения энергии). Если вы никогда не обращали внимания, то теперь можете легко пронаблюдать это. Вся наша жизнь и весь наш мир это большой круговорот энергии. И здесь мы сталкиваемся с противоречием:
"Энергия замкнутой системы не возникает из ничего и не исчезает в никуда." - закон сохранения энергии
Можем ли мы считать всю вселенную замкнутой системой? :)
Иными словами, энергия (работа) не может постоянно увеличиваться, не убывая где-то в другом месте.
А как же маятник Ньютона?
Увы, но он тоже не может работать бесконечно. Энергия передаётся от одного шарика к другому и "по дороге" её часть из энергии движения становится тепловой энергией. Шарики нагреваются и замедляются. Так же, необходимо учитывать трение о воздух, на преодоление которого тоже расходуется энергия. В конце концов шарики остановятся.
Мир изменчив. Природное топливо заканчивается, и появляются новые направления в энергетике. Кто знает, может учёные обнаружат новый вид энергии и научатся ей управлять?