Но разве они не могут быть большие, как вселенная, и такие же маленькие, как молекулы. Разве все они не движутся безостановочно?
А что такое вечный двигатель?
Многие люди говорят, что вечного двигателя существовать не может, это не соответствует законам физики.
Но почему мир, который мы видим, от размеров космических небесных тел до размеров молекул, постоянно движется?
Первое поколение вечного двигателя.
Вечный двигатель - это не эксклюзивное название определенного вида машины, а идея, которая возникает в головах людей.
Эта идея впервые появилась в Индии. К 1200 году нашей эры группа мусульман отправилась в путешествие по горам и рекам, чтобы донести эту идею до Европы.
В то время во Франции, в Европе, жил человек по имени Хеннеке, которому эта идея показалась очень новой, поэтому он попытался разработать настоящий вечный двигатель.
Судя по рисункам, которые он оставил, этот вечный двигатель очень прост: у него есть вращающееся колесо с равномерно соединенными с ним маленькими качающимися стержнями, а на стержнях установлены тяжелые предметы.
Конструкция проста, и принцип очень прост. Опираясь на опору шестерни на шатун, шарики с обеих сторон колеса не равны центру круга, левая сторона находится близко, а правая - далеко.
Когда он находится близко к центру круга, крутящий момент должен быть меньше, а когда он находится далеко, крутящий момент должен быть больше. Чередуя маленькие и большие колеса, они должны продолжать вращаться.
Идея очень интересная, но он проигнорировал проблему. Из-за конструкции шатуна маленькие шарики не могут равномерно распределиться по обеим сторонам. Однако, несмотря на то, что крутящий момент в этих местах разрывается, плотность маленьких шариков позволяет компенсировать этот разрыв.шарики с обеих сторон не могут быть равномерно распределены. Хотя в крутящем моменте есть разрыв, плотность маленьких шариков компенсирует этот разрыв.
Например, маленький шарик слева имеет небольшой крутящий момент, однако плотный шарик может быть более тяжёлым. То же самое можно сказать и о правом шарике: поскольку маленький шарик менее плотный, он будет легче.
Разница в весе маленького шарика компенсирует разницу в величине крутящего момента, поэтому, если продолжать движение, можно в определённый момент достичь равновесия и вращение остановится.
Так получается, вечный двигатель Хеннеке, очевидно, не работает.
Леонардо да Винчи.
В эпоху Возрождения художник Леонардо да Винчи также сконструировал вечный двигатель. Принцип аналогичен принципу Хеннеке. Это вращающееся колесо с маленькими шариками на нем.
Просто эти маленькие шарики соединены не палочками, а прямо на колесиках, чтобы получилась подвижная дорожка.
Вечный двигатель Леонардо да Винчи также использует движение маленьких шариков для создания различных моментов. Но нет, это все равно закончилось неудачей.
Однако в намерения Да Винчи входила не разработка вечного двигателя, а проверка того, осуществим ли вечный двигатель, поэтому после окончания эксперимента он оставил предложение на рукописи.：
“Для любого движения всегда существует обратная, равная сила реакции.”
Третий закон Ньютона.
Людям, изучавшим Третий закон Ньютона, это предложение покажется немного знакомым, потому что так гласит третий закон Ньютона.：
“Сила и противодействие между двумя взаимодействующими объектами всегда равны по размеру, действуют в противоположных направлениях и по одной прямой.”
Третий закон Ньютона - это прямой удар по вечному двигателю, но именно первый закон термодинамики на самом деле убивает вечный двигатель.
Первый закон термодинамики, в отличие от третьего закона Ньютона, это не заслуга человека.
Доктор Мейер из Германии - один из героев нашей статьи.
Небольшая предистория.
В 1840 году доктор Мейер проследовал за флотилией кораблей весь путь от Германии до Индонезии. Как только он ступил на земли этого странного континента, у многих членов экипажа возникли физические проблемы.
В то время наиболее часто используемым методом спасения людей было кровопускание. После того, как Мейер пустил пациентам кровь, он обнаружил, что их кровь была слишком светлой, что немного отличалось от тёмной крови нормальных людей.
После некоторых исследований Мейер обнаружил, что именно из-за высокого содержания кислорода в крови она была такой светло-красной.
Поэтому он пришел к выводу, что в Индонезии слишком жарко, людям не нужно столько тепла, кислород бесполезен, и он накапливается в крови.
Думая об этом, он снова начал думать, откуда берется тепло тела, и откуда берется энергия от пищи?……
После ряда ассоциаций Мейер пришел к выводу, что энергия не вырабатывается и не исчезает просто так, а претерпевает трансформацию.
Три года спустя другой известный физик, Джоуль, после долгих вычислений выяснил, что эквивалент тепловой работы составляет 428,9 кг.М / ккал, были получены дальнейшие результаты исследований.
Эти две точки зрения были проверены многими физиками и в конечном итоге сформировали первый закон термодинамики：
“Тепло может быть преобразовано в работу, и работа также может быть преобразована в тепло; потребление определенного количества работы приведет к выделению определенного количества тепла, и когда определенное количество тепла исчезнет, также будет произведено определенное количество работы.”
Согласно этому закону, немецкий физик Гельмгольц предположил, что энергия сохраняется и не может ни создаваться из воздуха, ни исчезать.
Эта теорема о сохранении работоспособности стала ярмом, которое не может быть реализовано вечными двигателями.
Второй и третий вечные двигатели.
После того как первый закон термодинамики "порвал в клочья" вечный двигатель, люди предложили новую концепцию вечного двигателя и обратились за помощью к природной энергии.
Таким образом, появился вечный двигатель версии 2.0.
В 1870-1880-х годах изобретатель по имени Каги после многолетних исследований разработал новый вечный двигатель.
Его конструкция очень проста. Он ставит на корабль контейнер с жидким аммиаком большой емкости. После того как тепло воздуха испарят жидкий аммиак, аммиак приводит поршень к работе.
После этого аммиак попадет в охлаждающую трубу, тепло будет поглощено морской водой, и она снова превратится в жидкий аммиак.
В этом цикле он может работать вечно.
Эта конструкция имеет очевидный недостаток. Аммиак должен находиться в среде с температурой -33 ℃, прежде чем он снова сможет превратиться в жидкий аммиак. Обычная морская вода естественно не соответствует этому требованию.
Если поместить его в кубик льда, температура которого составляет -33 ℃, то окружающий воздух не сможет достичь необходимой температуры для газификации.
Еще несколько десятилетий назад теорема Карно, предложенная французским ученым по имени Карно, доказала, что его подход является безуспешным.
Согласно теореме Карно, тепловой КПД идеального теплового двигателя равен：
η=1-T2/T1 (1)
η - КПД тепловой машины, T2 - низкотемпературный источник тепла, а T1 - высокотемпературный источник тепла (абсолютная температура).
Согласно формуле, тепловой коэффициент полезного действия теплового двигателя можно достичь только при наличии разницы температур между высокой и низкой температурой.
После смерти Карно ученый по имени Клапейрон, прочитав теорему Карно, далее установил уравнение состояния идеального газа：
PV= nRT (2)
P представляет давление газа, V представляет объем, n представляет количество молей, R - молярная газовая постоянная, а T - абсолютная температура.
Это уравнение заложило основу для термодинамического анализа.
К 1850 году ученый Рудольф Клаузиус изучил результаты Бенуа Поль Эмиль Клапейрона и пришел к выводу, что для реализации закона Карно необходимо выполнить одно условие：
“Невозможно передавать тепло от низкотемпературных объектов к высокотемпературным объектам, не вызывая других изменений.”
Это знаменитый второй закон термодинамики, который в дальнейшем был предложен Клаузиусом：
“Чем выше температура системы, тем более хаотично движение молекул, тем выше значение энтропии, и наоборот, тем ниже значение энтропии.”
Поэтому второй закон термодинамики называется законом возрастания энтропии.
Появление второго закона термодинамики полностью уничтожило второе поколение вечных двигателей.
Однако люди все равно не отказались от этого. Позже они предложили версию вечного двигателя 3.0.
Тепловой КПД этой машины достигает 100%, а теплопотери отсутствует вообще.
Вечный двигатель 3.0.
Но в 1912 году немецкий химик Эрнст указал, что, какие бы усилия ни прилагались, изотерму нельзя превратить в 0, то есть абсолютного нуля достичь невозможно.
Затем ученый по имени Планк добавил, что энтропия равна 0 при абсолютном нуле.
Последний ученый по имени Вальтер Нернст обобщил и вывел третий закон термодинамики：
"Абсолютный ноль недостижим, то есть энтропия любого вещества стремится к фиксированному значению при абсолютном нуле. Для цельных кристаллов это фиксированное значение равно нулю.”
Появление третьего закона термодинамики также полностью свело на нет возможность существования вечного двигателя.
Все движется, почему это нельзя назвать вечным движением?
В 1826 году ботаник Роберт Броун наблюдал пыльцу через микроскоп и обнаружил, что она движется нерегулярно, впервые разгадав тайну движения микроскопического мира.
Ведь можно видеть, что те объекты, которые нам кажутся неподвижными, на самом деле находятся в движении.
Есть два типа этих, казалось бы, неподвижных объектов, первый заключается в том, что они слишком велики, чтобы обнаружить их движение, такое как вращение земли.
Другая заключается в том, что они слишком малы, чтобы игнорировать их движения, например, молекул.
Мы не можем видеть движение молекул. Молекулы газа, жидкости и твердого вещества вокруг нас находятся в постоянном движении.
Поскольку молекулы газа имеют большие зазоры и небольшие межмолекулярные взаимодействия, они обладают сильной текучестью и могут перемещаться вверх и вниз влево и вправо.
Молекулярный зазор между жидкостями гораздо меньше, чем у воздуха. Гравитационное отталкивание влияет на движение молекул, и они могут перемещаться только в одной плоскости, не перемещаясь вверх или вниз.
Промежутки между твёрдыми молекулами ещё меньше, чем между молекулами жидкости. А сила их взаимодействия больше, поэтому они могут двигаться в фиксированном положении только неравномерно.
Проще говоря, будь то огромная планета или маленькая молекула, будь то ветер или неподвижный кирпич, он постоянно движется.
”Нон-стоп" плюс “физические упражнения”, разве это не вечное движение? Значит, ты и я, как и все в этом мире, являемся вечным двигателем?
Если вы так думаете, то это неправильное понимание вечного двигателя.
Как упоминалось ранее, вечный двигатель был предложен, а затем отвергнут первым, вторым и третьим законами термодинамики. Мы пришли к выводу, что так называемый вечный двигатель означает не то, что он всегда движется, а то, что он всегда выполняет работу.
Теперь становится ясно, почему молекулы, постоянно находящиеся в движении, не могут служить примером вечного двигателя.
Поскольку молекулам также необходимо поглощать энергию при движении, они не могут двигаться без участия каких-либо внешних факторов.
Для того чтобы молекулы перестали двигаться, необходимо достичь температуры абсолютного нуля. При любой температуре выше абсолютного нуля молекулы будут продолжать двигаться.
Можно заметить, что точка зрения о невозможности существования вечных двигателей остаётся неизменной. Некоторые люди, стремящиеся бросить вызов общепринятым авторитетам, на самом деле не до конца понимают суть вопроса и не могут опровергнуть его с научной точки зрения.
Подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀