När vetenskapen utvecklas täcker dess lagar allt större områden, förfinas, närmar sig naturlagarna och blir adekvata för dem. I en generaliserad form uttrycktes tydligheten av sambandet mellan naturlagarna och vetenskapens lagar av A. Einstein: "Våra idéer om fysisk verklighet kan aldrig vara slutgiltiga, och vi måste alltid vara redo att ändra dessa idéer." P. L. Kapitsa, som älskade paradoxer, sade till och med detta: "Det är inte själva lagarna som är intressanta, utan avvikelserna från dem."
Men uppfinnarna av perpetuum mobile har fel och räknar med en helt möjlig förändring av vetenskapens lagar, som ännu inte tillåter drift av maskiner för evig rörelse. Faktum är att vetenskapens lagar (särskilt fysik) inte upphävs utan kompletteras och utvecklas.
N. Bohr formulerade en allmän ståndpunkt (1923), som återspeglar denna regelbundenhet inom vetenskapens utveckling: korrespondensprincipen, som säger att någon mer allmän lag inkluderar den gamla lagen som ett specialfall; den (gammal) erhålls från den nya när den överförs till andra värden för de kvantiteter som definierar den.
Godkännandet av lagen om bevarande av energi - den första lagen om termodynamik - gjorde försök att skapa en maskin för evig rörelse av den första typen helt hopplös. Och även om de fortfarande pågår, förändrades huvudtanken för skaparna av perpetuum mobile. Nya versioner av maskiner för evig rörelse föds helt i överensstämmelse med termodynamikens första lag: hur mycket energi går in i en sådan motor, exakt samma mängd går ut.
Som ni vet kan lagen om energibesparing formuleras i följande något modifierade form: för alla energiomvandlingsprocesser måste summan av alla typer av energi som deltar i denna process förbli oförändrad. En sådan formulering, även om den inte tillåter möjligheten att skapa energi från ingenting, lämnar emellertid ett annat sätt att förverkliga en evighetsmaskin, vars princip skulle baseras på den ideala omvandlingen av en form av energi till en annan.
Det var känt att arbete i motorer utförs när en varm kropp avger värme till en gas eller ånga och ånga fungerar, till exempel för att flytta en kolv. Det visade sig dock att det inte fanns något sätt att få energin från en kallare kropp att gå till en varmare. Men för att skapa en maskin för evig rörelse är det nödvändigt att det samtidigt görs arbete.
Som ett resultat av utvecklingen av termodynamik, baserat på Sadi Carnots verk, visade Rudolf Clausius att en process är omöjlig där värme spontant skulle passera från kallare kroppar till varmare kroppar. Samtidigt är inte bara en direkt övergång omöjlig - det är också omöjligt att utföra den med hjälp av maskiner eller enheter utan att ytterligare förändringar sker i naturen.
William Thomson (Lord Kelvin) formulerade principen om omöjligheten för en maskin för evig rörelse av den andra typen (1851), eftersom processer är omöjliga till sin natur, vars enda konsekvens skulle vara mekaniskt arbete som utförs genom kylning av en värmebehållare.
Kampanjvideo:
Undersöker frågan om en ny typ av perpetuum-mobil i början av XX-talet. den berömda tyska fysikern och kemisten Wilhelm Ostwald studerade. Han kallade den ideala maskinen, som kan cykliskt och utan förlust, omvandla energi från en form till en annan, han kallade en maskin för evig rörelse av det andra slaget. Som du kan se, även efter avvisandet av möjligheten att skapa en maskin för evig rörelse av första sorten, förblir problemet med evig rörelse fortfarande öppet. Emellertid skiljer sig maskiner för evigt rörelse av första och andra typen redan avsevärt från varandra. Om funktionen för den eviga rörelsemaskinen av det första slaget, som av forskare förklaras vara orealiserbar, bestod i kontinuerligt utförande av användbart arbete utan att fylla på energireserver från externa källor, var det bara förmågan att idealiskt omvandla energi krävdes från den andra slagets maskin för evig rörelse.
Enligt termodynamikens första lag är värme ekvivalent med mekanisk energi, så utan att motsäga den första principen är det ganska möjligt att bygga en maskin som tar värme från en kropp som har temperaturen i den omgivande luften, eller till exempel tar värme från vatten från stora reservoarer och utför på grund av detta mekaniska arbete. Om vi omvandlar den nu mottagna mekaniska energin tillbaka till värme, uppstår en sluten cykel av energiomvandling, baserad på principen om en evighetsmaskin av det andra slaget.
Sådana fenomen påträffas dock aldrig i vardagen. I ett varmt rum värms en flaska mjölk ut ur kylskåpet och ett glas varmt te svalnar. Dessutom sänker en kall vätska, när den värms upp, märkbart lufttemperaturen i ett rum, medan en varm vätska ökar den. Samtidigt händer det aldrig att en kall kropp svalnar av sig själv eller en varm värmer upp. För sådan kylning används speciella kylenheter, som emellertid behöver en konstant tillförsel av energi från externa källor. Samtidigt motsäger inte spontan kylning av en förkylning eller uppvärmning av en het kropp alls termodynamikens första lag. Därför är det uppenbart att formuleringen i denna lag på något sätt bör förtydligas och kompletteras.
Den andra lagen om termodynamik eliminerar ofullständigheten av lagen om energibesparing, som inte skilde mellan reversibla och irreversibla processer och därmed lämnade ett illusoriskt hopp för dem som inte ville stå ut med omöjligheten att skapa en perpetuum-mobil. Denna fysiska princip inför en begränsning av riktningen för processer som kan förekomma i termodynamiska system. Den andra lagen om termodynamik förbjuder så kallade maskiner för permanent rörelse av det andra slaget, vilket visar att effektiviteten inte kan vara lika med enhet, eftersom kylskåpets temperatur inte kan vara lika med absolut noll för en cirkulär process (det är omöjligt att bygga en sluten cykel som passerar genom en punkt med noll temperatur).
Det finns flera likvärdiga formuleringar av termodynamikens andra lag:
Clausius postulat: "En cirkulär process är omöjlig, vars enda resultat är överföring av värme från en mindre uppvärmd kropp till en mer uppvärmd" (denna process kallas Clausius-processen).
Thomsons (Kelvins) postulat:”En cirkulär process är omöjlig, det enda resultatet av detta är produktion av arbete genom att kyla värmebehållaren” (denna process kallas Thomson-processen).
En annan formulering av termodynamikens andra lag bygger på begreppet entropi:
"Entropin för ett isolerat system kan inte minska" (lagen om icke-minskande entropi). I ett tillstånd med maximal entropi är makroskopiska irreversibla processer (och värmeöverföringsprocessen alltid irreversibla på grund av Clausius postulat) omöjliga.
När statistisk termodynamik skapades, som baserades på molekylära begrepp, visade det sig att termodynamikens andra lag har en statistisk karaktär: den är giltig för systemets mest troliga beteende. Förekomsten av fluktuationer förhindrar dess korrekta implementering, men sannolikheten för någon betydande överträdelse är extremt liten. Det vill säga övergången av värme från en kall kropp till en varmare är möjlig, men detta är en extremt osannolik händelse. Och i naturen äger de mest troliga händelserna rum.
Läs också "Perpetual motion machine of the first sort" och "Perpetual motion machine of the first sort"
