Википедија

Perpetuum mobile

Perpetuum mobile (lat. Perpetuum mobile) je termin koji opisuje beskonačno kretanje. Takvo kretanje ne protivreči Prvom Njutnovom zakonu, ali je u suprotnosti sa Prvim i/ili Drugim zakonom termodinamike.[2][3][4][5] Ovaj koncept se najčešće odnosi na imaginarni fizički mehanizam ili sistem koji bi proizvodio više (ili jednako) energije nego što se u njega ulaže, a da sistem ostaje nepromenjen. U slučaju mehaničke mašine, ova mašina bi radila bez toplotnih gubitaka uzrokovanih trenjem i otporom vazduha.

Perpetualni motor Roberta Flada iz 1618. godine sa „vodenim zavrtnjem” sa gravure na drvetu iz 1660. godine. Široko se smatra da je to prvi pokušaj da se opiše takav uređaj - ovde za pokretanje mlinskog kamena.[note 1][1]
Nešto za ništa (1940), kratki film sa Rubeom Goldbergom koji ilustruje politiku Patentnog zavoda SAD u pogledu mašinama za perpetualno kretanje (i energetskom efikasnošću benzina)

Ovi zakoni termodinamike važe bez obzira na veličinu sistema. Na primer, kretanja i rotacije nebeskih tela kao što su planete mogu izgledati večno, ali su zapravo podložni mnogim procesima koji polako rasipaju njihovu kinetičku energiju, kao što su solarni vetar, otpor međuzvezdanog medija, gravitaciono zračenje i toplotno zračenje, tako da neće nastaviti da se kreće doveka.[6][7]

Stoga, mašine koje ekstrahuju energiju iz konačnih izvora ne rade beskonačno, jer ih pokreće energija uskladištena u izvoru, koja na kraju biva iscrpljena. Uobičajeni primer su uređaji koji se napajaju okeanskim strujama, čija energija ultimatno potiče od Sunca, koje će i samo na kraju presahnuti. Predložene su mašine koje napajaju manje jasni izvori, ali podležu istim neizbežnim zakonima i na kraju će se ugasiti.

Godine 2016,[8] otkrivena su nova stanja materije, vremenski kristali, u kojima su na mikroskopskoj skali atomi komponenti u neprekidnom ponavljajućem kretanju, zadovoljavajući tako doslovnu definiciju „večnog kretanja“.[9][10][11][12] Međutim, oni ne predstavljaju mašine za perpetualno kretanje u tradicionalnom smislu, niti krše termodinamičke zakone, jer su u svom kvantnom osnovnom stanju, tako da se iz njih ne može ekstrahovati energija; oni ispoljavaju kretanje bez energije.

Osnovni principi uredi

Glavni članak: Termodinamika

O, vi tragači za večnim kretanjem, koliko sujetnih himera ste gonili? Idite i zauzmite svoje mesto sa alhemičarima.

—  Leonardo da Vinči, 1494[13][14]

Postoji naučni konsenzus da večito kretanje u izolovanom sistemu krši ili prvi zakon termodinamike, drugi zakon termodinamike, ili oba. Prvi zakon termodinamike je verzija zakona održanja energije. Drugi zakon se može izraziti na nekoliko različitih načina, od kojih je najintuitivniji da toplota spontano teče od toplijih ka hladnijim mestima; relevantno je da zakon primećuje da u svakom makroskopskom procesu postoji trenje ili nešto slično tome; druga izjava je da nijedan toplotni motor (motor koji proizvodi rad dok prenosi toplotu sa visoke na nisku temperaturu) ne može biti efikasniji od Karnoovog toplotnog motora koji radi između iste dve temperature.

Drugim rečima:

  1. U bilo kom izolovanom sistemu ne može se stvoriti nova energija (zakon održanja energije). Kao rezultat, toplotna efikasnost — proizvedena radna snaga podeljena sa ulaznom snagom grejanja — ne može biti veća od jedan.
  2. Izlazna radna snaga toplotnih motora je uvek manja od ulazne snage grejanja. Ostatak dovedene toplotne energije se rasipa kao toplota u okolinu. Toplotna efikasnost stoga ima maksimum, dat Karnotovom efikasnošću, koja je uvek manja od jedan.
  3. Efikasnost pravih toplotnih motora je čak niža od Karnoove efikasnosti zbog nepovratnosti koja proizilazi iz brzine procesa, uključujući trenje.

Izjave 2 i 3 se odnose na toplotne motore. Druge vrste motora koji pretvaraju npr. mehaničku u elektromagnetnu energiju, ne mogu da rade sa 100% efikasnosti, jer je nemoguće dizajnirati bilo koji sistem bez disipacije energije.

Mašine koje su u skladu sa oba zakona termodinamike tako što pristupaju energiji iz nekonvencionalnih izvora ponekad se nazivaju mašinama za večno kretanje, iako ne ispunjavaju standardne kriterijume za taj naziv. Na primer, satovi i druge mašine male snage, kao što je Koksov hronometar, dizajnirani su da rade na razlikama u barometarskom pritisku ili temperaturi između noći i dana. Ove mašine imaju izvor energije, iako on nije odmah neposredno očigledan, tako da samo izgleda da krše zakone termodinamike.

Čak i mašine koje ekstrahuju energiju iz dugovečnih izvora - kao što su okeanske struje - će se istrošiti kada njihovi izvori energije neizbežno presahnu. To nisu mašine sa večnim kretanjem, jer troše energiju iz spoljašnjeg izvora i nisu izolovani sistemi.

Klasifikacija uredi

Jedna klasifikacija mašina za večno kretanje odnosi se na dati zakon termodinamike koji mašine navodno krše:[15]

  • Perpetuum mobile prve vrste bi proizvodio više energije nego što dobija od okoline. Ova mašina bi bila neograničeni izvor energije u koliziji sa Zakonom o održanju energije (ili, ekvivalentno, sa Prvim zakonom termodinamike).
  • Perpetuum mobile druge vrste bi bila mašina koja bi spontano prevodila termičku energiju u mehanički rad. Ovaj princip nije u suprotnosti sa Zakonom o održanju energije, ali nije u skladu sa Drugim zakonom termodinamike. Perpetuum mobile druge vrste bi crpeo toplotnu energiju iz izvora toplote, a ne bi imao hladnjak na koji bi se ta toplota prenosila.
  • Perpetualni motor treće vrste je obično (ali ne uvek)[16] definisan kao onaj koji potpuno eliminiše trenje i druge disipativne sile, da bi zauvek održavao kretanje zbog svoje inercije mase (treći u ovom slučaju se odnosi isključivo na poziciju u gornjoj klasifikacionoj šemi, a ne na treći zakon termodinamike). Nemoguće je napraviti takvu mašinu,[17][18] pošto disipacija nikada ne može biti potpuno eliminisana u mehaničkom sistemu, bez obzira koliko se sistem približi ovom idealu (pogledajte primere u odeljku o niskom trenju).

Napomene uredi

  1. ^ Iako mašina ne bi radila, ideja je bila da voda iz gornjeg rezervoara okreće vodeni točak (dole levo), koji pokreće komplikovanu seriju zupčanika i vratila koji na kraju rotiraju Arhimedov zavrtanj (odozdo od centra ka gore desno) za pumpanje vode radi dopunjavanja rezervoara. Rotaciono kretanje vodenog točka takođe pokreće dva brusna točka (dole desno) i prikazano je kao da obezbeđuje dovoljan višak vode za njihovo podmazivanje.

Reference uredi

  1. ^ Angrist, Stanley (januar 1968). „Perpetual Motion Machines”. Scientific American. 218 (1): 115—122. Bibcode:1968SciAm.218a.114A. doi:10.1038/scientificamerican0168-114. 
  2. ^ Derry, Gregory N. (2002-03-04). What Science Is and How It Works. Princeton University Press. str. 167. ISBN 978-1400823116. 
  3. ^ Roy, Bimalendu Narayan (2002). Fundamentals of Classical and Statistical Thermodynamics. John Wiley & Sons. str. 58. Bibcode:2002fcst.book.....N. ISBN 978-0470843130. 
  4. ^ „Definition of perpetual motion”. Oxforddictionaries.com. 2012-11-22. Arhivirano iz originala 16. 06. 2020. g. Pristupljeno 2012-11-27. 
  5. ^ Sébastien Point, Free energy: when the web is freewheeling, Skeptikal Inquirer, January February 2018
  6. ^ Taylor, J. H.; Weisberg, J. M. (1989). „Further experimental tests of relativistic gravity using the binary pulsar PSR 1913 + 16”. Astrophysical Journal. 345: 434—450. Bibcode:1989ApJ...345..434T. doi:10.1086/167917. 
  7. ^ Weisberg, J. M.; Nice, D. J.; Taylor, J. H. (2010). „Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16”. Astrophysical Journal. 722 (2): 1030—1034. Bibcode:2010ApJ...722.1030W. S2CID 118573183. arXiv:1011.0718  . doi:10.1088/0004-637X/722/2/1030. 
  8. ^ „Physicists Create World’s First Time Crystal”. 
  9. ^ Grossman, Lisa (18. 1. 2012). „Death-defying time crystal could outlast the universe”. New Scientist. Arhivirano iz originala 2017-02-02. g. 
  10. ^ Cowen, Ron (27. 2. 2012). „"Time Crystals" Could Be a Legitimate Form of Perpetual Motion”. Scientific American. Arhivirano iz originala 2017-02-02. g. 
  11. ^ Powell, Devin (2013). „Can matter cycle through shapes eternally?”. Nature. ISSN 1476-4687. S2CID 181223762. doi:10.1038/nature.2013.13657. Arhivirano iz originala 2017-02-03. g. 
  12. ^ Gibney, Elizabeth (2017). „The quest to crystallize time”. Nature. 543 (7644): 164—166. Bibcode:2017Natur.543..164G. ISSN 0028-0836. PMID 28277535. S2CID 4460265. doi:10.1038/543164a. 
  13. ^ Simanek, Donald E. (2012). „Perpetual Futility: A short history of the search for perpetual motion”. The Museum of Unworkable Devices. Donald Simanek's website, Lock Haven University. Arhivirano iz originala 23. 04. 2012. g. Pristupljeno 3. 10. 2013. 
  14. ^ quote originally from Leonardo's notebooks, South Kensington Museum MS ii p. 92 McCurdy, Edward (1906). Leonardo da Vinci's note-books. US: Charles Scribner's Sons. str. 64. 
  15. ^ Rao, Y. V. C. (2004). An Introduction to Thermodynamics. Hyderabad, India: Universities Press (India) Private Ltd. ISBN 978-81-7371-461-0. Pristupljeno 1. 8. 2010. 
  16. ^ An alternative definition is given, for example, by Schadewald, who defines a "perpetual motion machine of the third kind" as a machine that violates the third law of thermodynamics. See Schadewald, Robert J. (2008), Worlds of Their Own - A Brief History of Misguided Ideas: Creationism, Flat-Earthism, Energy Scams, and the Velikovsky Affair, Xlibris, ISBN 978-1-4363-0435-1. str. 55–56.
  17. ^ Wong, Kau-Fui Vincent (2000). Thermodynamics for Engineers. CRC Press. str. 154. ISBN 978-0-84-930232-9. 
  18. ^ Akshoy, Ranjan Paul; Sanchayan, Mukherjee; Pijush, Roy (2005). Mechanical Sciences: Engineering Thermodynamics and Fluid Mechanics. Prentice-Hall India. str. 51. ISBN 978-8-12-032727-6. 

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Perpetuum mobile na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Перпетуум_мобиле&oldid=27553697”