Вечный двигатель
Вечный двигатель — воображаемое устройство, позволяющее получать полезной работы больше, чем количество сообщённой ему энергии.
Существует два рода вечных двигателей, каждый из них тем или иным образом нарушает законы термодинамики, поэтому в реальности их не может существовать.
Первый закон термодинамики, известный также как закон сохранения энергии, утверждает, что количество энергии, является постоянным, она не может появляться и исчезать, а лишь переходить из одного вида в другой.
Вечный двигатель первого рода — устройство, способное бесконечно совершать работу без дополнительных затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно первому закону термодинамики, все попытки создать такой двигатель обречены на провал.
Вечный двигатель второго рода — машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из формулировок второго закона термодинамики.
Второй закон, также известный как закон энтропии, утверждает, что количество энергии, вложенной в системе всегда будет больше, чем количество энергии, отдаваемое системой. Иными словами, коэффициент полезного действия не может равняться единице, либо превышать ее. А также указывает на невозможность теплопередачи от холодного тела к горячему напрямую, без изменения вида энергии (внутренняя->механическая->внутренняя).
Существует понятие – Демон Максвела – мысленный эксперимент 1867 года, а также его главный персонаж — воображаемое разумное существо микроскопического размера, придуманное британским физиком Джеймсом Максвеллом с целью проиллюстрировать парадокс второго закона термодинамики.
Мысленный эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газом разделён непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке есть отверстие с устройством (Демон Максвелла), которое позволяет пролетать быстрым (горячим) молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медленным (холодным) молекулам — только из правой части сосуда в левую. Тогда через большой промежуток времени «горячие» (быстрые) молекулы окажутся в правом сосуде, а «холодные» останутся в левом.
Таким образом, получается, что Демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах, он же второй закон термодинамики.
Данный парадокс удалось разрешить с развитием теории информации, было установлено, что процесс измерения скоростей не приводит к увеличению энтропии при условии, что он является термодинамически обратимым. Однако в этом случае демон должен запоминать все результаты измерения скоростей. Поскольку память конечна, в определённый момент демон вынужден стирать старые результаты, что делает процесс необратимым, а значит энтропия всей системы в целом возрастает.
Несмотря на то, что вечный двигатель не может существовать, его до сих пор можно запатентовать в США и Канаде. Ни одна из стран не требует рабочую модель двигателя в качестве доказательства для получения патенте. Согласно существующему законодательству (см. 608.03): “…За исключением случаев, связанных с вечным двигателем, модель двигателя не нуждается в демонстрации работоспособности. В случае, если работоспособность устройства ставится под сомнение, заявитель должен пояснить все аспекты, вызывающие вопросы у эксперта бюро…”. Несмотря на кажущуюся глупость данного мероприятия, в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических и электродинамических вечных двигателей. Порой в таких устройствах удается найти совершенно новый подход и более эффективное решение давно существовавших проблем.
Перейти на главную