Цели изучить историю создания проектов вечных двигателей; рассмотреть различные проекты вечных двигателей; ответить на вопрос: «Почему невозможно создать вечный двигатель?»

Вечный двигатель, перпетуум-мобиле (лат. perpetuum mobile, буквально - вечное движение), воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Вечный двигатель противоречит закону сохранения и превращения энергии и неосуществим. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего. Первые проекты вечного двигателя относятся к 13 в. Широкую популярность эта идея получила в вв., в эпоху перехода к машинному производству; до 19 в. количество проектов вечных двигателей неуклонно возрастало. В середине 19 в., с установлением закона сохранения энергии, была доказана принципиальная неосуществимость вечного двигателя.

Вечные двигатели обычно конструируют на основе использования следующих приемов или их комбинаций: 1)подъем воды с помощью архимедова винта; 2) подъем воды с помощью капилляров; 3)использование колеса с неуравновешивающимися грузами; 4)природные магниты; 5)электромагнетизм; 6)пар или сжатый воздух.

Архимедов винт Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струёй, ударяющей в лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает... тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо - винт! Этот проект скрупулезно рассмотрел и опроверг в середине 17 века Джон Уилкинс, епископ Честерский. Уилкинс обнаружил, что поднимаемая вода не образует значительного потока и не сможет вращать винт.

Колесо с неуравновешенными грузами. Это самая «долгоживущая» идея вечного двигателя. По замыслу изобретателя шары на одной стороне колеса, находясь ближе к краю, своим весом заставят колесо вертеться. Однако в рассуждении есть физическая ошибка. Ее обнаружил Симон Стевин. Он пришел к выводу, что система может быть уравновешена, если брать проекции на интересующие нас направления.

Вечный двигатель, основанный на законе Архимеда. В этих конструкциях используется замкнутая в кольцо цепочка из тел легче воды, часть из которых находится в воде, а часть вне ее. Автор проекта уверял, что правые шары, всплывая под действием силы Архимеда, заставят вращаться колеса. В действительности этот двигатель работать не будет. Входящие в воду шары движутся против архимедовой силы, к тому же входят в воду они внизу, где на них действует сила давления всего столба воды, которая больше, чем сила Архимеда.

Природные магниты

Все рассмотренные проекты вечных двигателей относятся к двигателям первого рода. Вечный двигатель первого рода предполагал работать без извлечения энергии из окружающей среды. Принцип их работы нарушает I закон термодинамики: любая машина может совершать работу над внешними телами только за счет получения из вне количества теплоты Q или уменьшения своей внутренней энергии U. Вечный двигатель второго рода - это машина, которая уменьшает энергию теплового резервуара и целиком превращает ее в работу без каких либо изменений в окружающей среде.

Вечный двигатель так никто построить и не смог, хотя попытки изобрести его делались уже давно и продолжают делать в настоящее время. Бесплодность этих попыток привела к твердому убеждению в невозможности вечного двигателя и к установлению закона сохранения энергии - фундаментального утверждения современной науки. Что касается вечного движения, то под этим выражением подразумевается непрекращающееся движение без совершения работы.

Итоги Возможность создания вечного двигателя противоречит двум основным законам физики: закону сохранения энергии и I закону термодинамики. Все известные на сегодня результаты опытов свидетельствуют о том, что невозможно создать вечные двигатели ни первого, ни второго рода. Этот опытный факт принят в термодинамике в качестве второго закона термодинамики.