Что нужно чтобы сделать вечный двигатель

Что нужно чтобы сделать вечный двигатель

О “вечном двигателе”, “вечном движении” часто говорят и в прямом и в переносном смысле слова, но не все отдают себе отчет, что, собственно, надо подразумевать под этим выражением. Вечный двигатель – это такой воображаемый механизм, который безостановочно движет сам себя и, кроме того, совершает еще какую-нибудь полезную работу (например, поднимает груз). Такого механизма никто построить не смог, хотя по пытки изобрести его делались уже давно. 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.

Рис. Мнимое вечно движущееся колесо, придуманное в средние века

На рис. изображен мнимый самодвижущийся механизм – один из древнейших проектов вечного двигателя, иногда и теперь возрождаемый неудачливыми фанатиками этой идеи. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой его стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна всегда перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно, по крайней мере до тех пор, пока не перетрется его ось. Так думал изобретатель. Между тем, если сделать такой двигатель, то он вращаться не будет. Почему же расчет изобретателя не оправдывается?
Вот почему: хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, но неизбежно такое положение, когда число этих грузов меньше, чем на левой.
Взгляните на рис.: справа всего 4 груза, слева же – 8. Оказывается, что вся система уравновешивается; естественно, что колесо вращаться не станет, а, сделав несколько качаний, остановится в таком положении [Движение такой системы описывается с помощью так называемой теоремы моментов.].
Теперь доказано непреложно, что нельзя построить механизм, который вечно двигался бы сам собой, выполняя еще при этом какую-нибудь работу. Совершенно безнадежно трудиться над такой задачей. В прежнее время, особенно в средние века, люди безуспешно ломали головы над ее разрешением и потратили на изобретение “вечного двигателя” (по латыни perpetuum mobile [Произносится “перпетуум мобиле”]) много времени и труда. Обладание таким двигателем представлялось даже более заманчивым, чем искусство делать золото из дешевых металлов.
У Пушкина в “Сценах из рыцарских времен” выведен такой мечтатель в лице Бертольда.
“ – Что такое perpetuum mobile? – спросил Мартын.
– Perpetuum mobile, – отвечает ему Бертольд, – есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому… Видишь ли, добрый мой Мартын! Делать золото – задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное и выгодное, но найти perpetuum mobile… О!…”.
Были придуманы сотни “вечных двигателей”, но ни один не двигался. В каждом случае, как и в нашем примере, изобретатель упускал из виду какое-нибудь обстоятельство, которое и разрушало все планы.
Вот еще образчик мнимого вечного двигателя: колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. Изобретатель воображал, что шары на одной стороне колеса, находясь всегда ближе к краю, своим весом заставят колесо вертеться.

Рис. Мнимый вечный двигатель с перекатывающимися шариками.

Разумеется, этого не произойдет – по той же причине, как и с колесом, изображенным на рис. Тем не менее в одном из городов Америки устроено было ради рекламных целей, для привлечения внимания публики к кафе, огромное колесо именно подобного рода. Конечно, этот “вечный двигатель” незаметно приводился в действие искусно скрытым посторонним механизмом, хотя зрителям казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезах тяжелые шары. В том же роде были и другие мнимые образцы вечных двигателей, выставлявшиеся одно время в витринах часовых магазинов для привлечения публики: все они незаметно приводились в движение электрическим током.

Рис. Мнимый вечный двигатель в городе Лос-Анжелесе (Калифорния), устроенный ради рекламы.

Один рекламный “вечный двигатель” доставил мне однажды немало хлопот. Мои ученики-рабочие были им настолько поражены, что оставались холодны к моим доказательствам невозможности вечного двигателя. Вид шариков, которые, перекатываясь, вращали колесо и тем же колесом поднимались вверх, убеждал их сильнее моих доводов; они не хотели верить, что мнимое механическое чудо приводится в действие электрическим током от городской сети. Выручило меня то, что в выходные дни ток тогда не подавался. Зная это, я посоветовал слушателям наведаться к витрине в эти дни. Они последовали моему совету.
– Ну, что, видели двигатель? – спросил я.
– Нет, – ответили мне сконфуженно. – Его не видно: прикрыт газетой…
Закон сохранения энергии вновь завоевал у них доверие и более уже не утрачивал его.

© 2004—2021 «Занимательная физика», при использовании материалов сайта активная ссылка обязательна.

ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА, ЭНЕРГЕТИКА И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ФИЗИКА, ЭНЕРГЕТИКА И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Всякое ложное искусство, всякое суемудрие длится лишь положенное ему время, так как в конце концов оно разрушает само себя и высшая точка его развития есть вместе с тем начало его крушения.

Приступая к разбору истории вечного двигателя, нужно, по-видимому, начать с того, откуда взялось это понятие и что, собственно, оно означает.

Идея об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды, возникла впервые, насколько известно, в Индии в XII в. Однако практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в XIII в. Это не было случайностью: универсальный двигатель, способный работать в любом месте, был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках. Говоря современным языком, создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом. Средневековая наука не была готова к тому, чтобы хоть как-то помочь этим поискам. Привычных нам представлений, связанных с энергией и законами ее превращений, в то время еще не было. Естественно поэтому, что люди, мечтавшие создать универсальный двигатель, опирались прежде всего на то вечное движение, которое они видели в окружающей природе: движение солнца, луны и планет, морские приливы и отливы, течение рек. Такое вечное движение называлось «perpetuum mobile naturae» — естественное, природное вечное движение. Существование такого природного вечного движения со средневековой точки зрения неопровержимо свидетельствовало о возможности создания и искусственного вечного движения — «perpetuum mobile artificae». Надо было только найти способ перенести существующие в природе явления на искусственно созданные машины.

Читать еще:  Что такое брызговики двигателя

В результате такого переноса слово «perpetuum» («вечный») приобрело в этом термине несколько иной смысл. Применительно к технике оно уже означало не «бесконечный», а скорее «непрерывный», «постоянно действующий». Было очевидно, что любая искусственная машина, созданная человеком, не вечна, она в конце концов неизбежно износится. Но пока двигатель существует — он постоянно должен действовать.

В этом смысле — как обозначение постоянно, самого по себе действующего двигателя — сочетание «perpetuum mobile ariificae» дожило и до наших дней. Слово «artificae» постепенно исчезло, так как ясно было, что термин относится к искусственному устройству. Для краткости «perpetuum mobile» часто пишут сокращенно — ppm.

Таким образом, русский термин «вечный двигатель» не совсем точно отражает понятие ppm. Однако, поскольку он вошел во всеобщий обиход, мы будем им пользоваться наряду с сокращенным обозначением ppm. Кроме того, мы по возможности постараемся избегать частого упоминания перед словами «вечный двигатель» прилагательных типа «воображаемый», «нереализуемый», «неосуществимый» и т.д., так как это подразумевается с самого начала. По этой же причине словосочетание «вечный двигатель» везде, начиная с заголовка, пишется без кавычек. Ведь упоминают же в литературе без кавычек чертей, ведьм и всякую прочую нечистую силу, хотя прекрасно известно, что в настоящем виде они не существуют, как и вечный двигатель.

Представление о вечном двигателе со временем существенно менялось в соответствии с развитием науки, в частности физики, и задачами, которые возникали перед энергетикой.

В первый период развития ppm (XIII-XVIII вв.) его изобретатели не понимали принципиальной разницы между вечным движением небесных тел и связанных с ним явлений (например, морских приливов) и тем движением, посредством которого они хотели производить работу в двигателях. Как это ни покажется странным теперь, вопрос о том, откуда должна была взяться эта работа, тогда вообще не возникал. Только примерно с XVI в., когда постепенно начала формироваться мысль о некой «силе» как источнике движения и о том, что эта сила не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть бесследно, появились сомнения в возможности, а затем и убеждение в невозможности создания ppm. Однако, как мы увидим далее, этого мнения придерживался очень небольшой круг наиболее квалифицированных ученых-физиков и механиков. Общим достоянием такое понимание не стало. Все же официальным решением Парижской академии наук в 1775 г. было прекращено рассмотрение любых проектов perpetuum mobile. На этом закончился первый период истории ppm.

Второй период продолжался примерно до последней четверти XIX в. За это время было определено понятие энергии, и закон ее сохранения получил окончательное научное оформление. Были заложены основы термодинамики — науки об энергии и ее превращениях. Однако усилия изобретателей, работающих над созданием различных вариантов ppm, нисколько не ослабели.

Создалась интересная ситуация — сосуществование (правда, совсем не мирное) науки и антинаучной изобретательской деятельности. Этот парадокс объяснялся, с одной стороны, возросшими требованиями к энергетике, потреблявшей много топлива, и с другой — тем, что первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) не был еще достаточно хорошо известен широкому кругу людей, занимавшихся техникой.

На этом, по существу, заканчивается история так называемого вечного двигателя первого рода — ppm-1, изобретатели которого пытались нарушить первый закон термодинамики. Напомним, что он требует, чтобы общее количество энергии, поступающей в двигатель, было в точности равно общему количеству выходящей из него; энергия не может исчезать или возникать из ничего. А ppm-1 производил бы работу, вообще не получая энергии извне!

Третий период развития ppm продолжается и теперь. Этот период характерен тем, что современные изобретатели ppm в отличие от своих коллег, работавших в предыдущие времена, знают о существовании научных законов, исключающих возможность его создания. Поэтому они пытаются создать ppm совсем другого рода. Такой вечный двигатель не должен нарушать закон сохранения энергии — первый закон термодинамики. Здесь все в порядке. Но он должен действовать вопреки второму закону термодинамики. Этот закон определенным образом ограничивает превращаемость одних форм энергии в другие. Такой двигатель был назван вечным двигателем второго рода — ppm-2.

Простейшим ppm-2 был бы такой, который, получая тепло от окружающей среды (например, от воды или атмосферного воздуха), полностью или частично превращал бы его в работу. Он позволил бы обойтись не только без затраты органического или ядерного топлива, но и без загрязнения окружающей среды. Есть за что бороться! Но второй закон термодинамики это превращение запрещает, а поскольку этот закон известен и существует, изобретателям ppm-2 не остается ничего другого, как бороться именно с ним. Нападки на второй закон ведутся ими с самых разных сторон — физической, философской и даже политической. Эта борьба вокруг второго закона термодинамики составляет, по существу, основное содержание третьего периода истории ppm.

На начальном этапе истории ppm дискуссии вокруг него способствовали в определенной степени прогрессу физики, а на последующих этапах — и развитию термодинамики, и прогрессу энергетики. Более того, оба закона термодинамики родились из положения о невозможности осуществления вечного двигателя. В целом эти этапы истории ppm можно характеризовать как движение от утопии к науке. В конечном счете сам вечный двигатель породил, если так можно выразиться, те фундаментальные научные положения, которые вырвали из-под него почву и обусловили конец его многовековой истории.

Читать еще:  Электромагнитного двигателя как сделать

К сожалению, современные попытки возродить ppm на новой основе уже ничего науке не дают и дать не могут.

Напротив, они только вносят путаницу и отвлекают людей от настоящего дела. Теперешний этап истории вечного двигателя характеризуется попытками продвинуться в обратном направлении — от науки к утопии.

Чтобы разобраться во всех этапах истории ppm и двинуться дальше, надо обязательно сформулировать определение того, о чем пойдет речь. Итак, вечный двигатель — это воображаемое устройство, способное производить работу в нарушение первого (ppm-1) или второго (ppm-2) законов термодинамики.

Займемся подробнее как этими двигателями, так и соответствующими законами — сначала первым, а затем и вторым.

Вечный вопрос вечного двигателя

Вечный двигатель уже многие века не дает покоя ученым и инженерам. Еще бы, идея создать устройство, которое будет постоянно работать, не тратя при этом энергии, кажется очень заманчивой. Реально ли его создать, рассказывают ученые.

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель или Perpetuum Mobile – это устройство воображаемое. Некоторые считают, что теоретически можно создать машину, которая будет бесконечно совершать работу без затрат каких-либо энергетических ресурсов. В то же время, постепенно ученые разочаровывались в этой идее и признавали, что от попыток создать такое устройство лучше отказаться, потому что они бессмысленны. Невозможность создать вечный двигатель постулируется как первое начало термодинамики. Но до сих пор идея вечного двигателя вызывает повышенный интерес.

Идеальный вечный двигатель должен проработать до окончания Большой заморозки (Big Freeze). Сторонники этой теории считают, что до скончания времени Вселенная будет расширяться с очень плавным ускорением. Этот процесс и называется Большой заморозкой, и когда он завершится, наступит конец всего. Когда это произойдет, точно не установлено, но у нас есть еще приблизительно 100 триллионов лет. Так вот, вечный двигатель должен работать как минимум столько же, чтобы считаться настоящим вечным двигателем.

Какими бывают вечные двигатели?

Perpetuum Mobile делятся на двигатели первого рода и второго рода. Двигатели первого рода могли бы функционировать без топлива — и вообще без энергетических затрат, которые возникают, например, при трении деталей механизма друг о друга. Двигатели второго рода могли бы извлекать тепло из более холодных окружающих тел и использовать эту энергию в работе.

Есть много проектов в Интернете, которые утверждают, что работают над конструкцией вечного двигателя. Однако если изучить эти проекты внимательно, становится понятно, что они все очень далеки от идеи вечного двигателя. Но если кому-то удастся сделать такое устройство, последствия будут ошеломляющими. Считается, что мы получим вечный источник энергии – бесплатной энергии.

К сожалению, согласно фундаментальным законам физики нашей Вселенной, создание вечного двигателя невозможно.

Почему создание вечного двигателя невозможно?

Вероятно, есть много людей, которые скажут «никогда не говори «никогда», особенно, если речь идет о науке». В какой-то степени это справедливо. Но если окажется, что вечный двигатель создать возможно, это перевернет физику, которую мы знаем. Окажется, что мы во всем были неправы и ни одно из наших предыдущих наблюдений не имеет никакого смысла.

Первый закон термодинамики -– закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена – она просто переходит из одной формы в другую. Для того, чтобы держать механизм в постоянном движении, приложенная энергия должна остаться в этом механизме без каких-либо потерь. Ровно поэтому создание вечного двигателя невозможно.

Для того, чтобы построить вечный двигатель первого рода, мы должны выполнить несколько условий:

  1. У машины не должно быть никаких «трущихся» частей, любые движущиеся части не должны касаться других частей, так как иначе между ними возникнет трение. Это трение в конечном счете приведет к тому, что машина начнет терять энергию. При соприкосновении частей возникает тепло, и именно это тепло и есть энергия, потерянная машиной. Вы скажете, что тогда нужно сделать устройство с гладкой поверхностью, чтобы не возникало трение. Но это невозможно, так как не бывает совершенно гладких объектов.
  2. Машина должна работать в вакууме, без воздуха. Это исходит из первого условия. Эксплуатация машины в любом месте заставит ее терять энергию из-за трения между движущимися частями и воздуха. Хотя потери энергии из-за трения воздуха очень малы, для вечного двигателя это серьезная проблема. Если есть хотя бы минимальные потери энергии, машина начнет останавливается и в конце концов остановится совсем из-за этих потерь, даже если это займет очень много времени.
  3. Машина не должна издавать никаких звуков. Звук также форма энергии, и если машина издает любой звук, это означает, что она также теряет энергию.

Двигатели второго рода, которые используют теплоту окружающих тел, не противоречат закону сохранения энергии. Однако эти хитрые конструкции бессильны против второго начала термодинамики: в замкнутой системе самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к горячим невозможен. Для этого необходим некий посредник. А для работы посредника необходима энергия из внешнего источника. Кроме того, в природе не существует по-настоящему обратимы

Но самое главное, создание вечного двигателя может оказаться бессмысленным. Люди рассчитывают, что если такое устройство будет сделано, мы получим бесплатный источник энергии. Но так ли это? На самом деле, мы получим ровно столько энергии, сколько направим в этот двигатель. Мы ведь помним, что согласно законам физики, которые пока не опровергнуты, энергия не может быть создана из ничего, она может быть только преобразована. Так что, выходит, вечный двигатель – это бесполезное устройство.

Читать еще:  Kia rio не заводиться двигатель

С вечным двигателем не входить!

За неприметной дверью на четвёртом этаже седьмого корпуса ЛЭТИ хранится интеллектуальное достояние наших учёных – описание изобретений, компьютерных программ, баз данных и выданные на них патенты и свидетельства. Корреспондент «Электрика» выяснил, кто отвечает за охрану научных разработок и помогает оформить необходимые документы.

Много лет в ЛЭТИ существовал патентный отдел. До недавнего времени он носил название «Центр коммерциализации и трансфера технологий» (оно по-прежнему обозначено на сайте университета), в нынешнем году стал называться Центром интеллектуальной собственности (ЦИС). Поскольку перед вузом стоит глобальная цель войти в число национальных университетов, изменились и задачи Центра.

Основная функция Центра – охрана объектов интеллектуальной собственности, которые создаются в результате выполнения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ (НИОКР и ТР) при выполнении университетом договоров и контрактов, а также результатов, созданных работниками и студентами университета в связи с творческим применением знаний, то есть по личной инициативе (например, для целей эффективного контракта или защиты диссертаций и дипломных работ).

В Центре работают пять человек: все они окончили ЛЭТИ, при этом каждый из них представляет один из пяти технических факультетов нашего вуза. Кроме того, все сотрудники имеют второе высшее образование – юридическое, в сфере интеллектуальной собственности.

Разумеется, научная работа на гуманитарном факультете и в ИНПРОТЕХе также ведётся, но оформляется преимущественно в виде научных статей. Специальная регистрация для них не требуется. Все объекты патентного права (изобретения, полезные модели, промышленные образцы), товарные знаки, топология интегральных микросхем, а также программы для ЭВМ и базы данных становятся предметом пристального внимания специалистов Центра.

Работа над оформлением патента может начаться двумя разными способами, в зависимости от пути создания нового объекта интеллектуальной собственности. Чаще всего изобретение появляется в ходе выполнения научно-исследовательских работ, при этом их количество может быть строго запланировано. В этом случае работа по плану возможна и у сотрудников ЦИС, которым остаётся только связаться с учёными на разных этапах их исследования.

Второй путь создания и регистрации изобретения – инициативный. Авторы «незапланированного» изобретения заполняют специальную форму уведомления об изобретении, которая заверяется заведующим кафедрой. ЦИС направляет уведомление директору Департамента науки С.А. ТАРАСОВУ. Сергей Анатольевич рассматривает уведомление и принимает решение о целесообразности оформления патента от имени университета. Бывает, что новый потенциальный объект патентного права совершенно не соответствует тематике научной работы ЛЭТИ, в этом случае патент на него оформлен не будет. К примеру, студенты могут создать компьютерные программы, посвящённые вязанию спицами или расчёту спроса на гостиничные услуги.

В случае принятия решения о целесообразности патентования, эксперты-патентоведы ЦИС вместе с автором проводят проверку изобретения, чтобы установить, можно ли его запатентовать. Критерии патентоспособности содержатся в четвёртой части Гражданского кодекса Российской Федерации: мировая новизна, изобретательский уровень и промышленная применимость. Благодаря третьему критерию однажды удалось отказать в регистрации патента автору идеи вечного двигателя для летающей тарелки, который на полном серьёзе пришёл с ней в седьмой корпус ЛЭТИ.

Основное место в пакете документов, направляемых для оформления патента, занимает описание результата интеллектуальной деятельности, которое его автор составляет вместе с экспертом – одним из работников Центра. Помимо описания собираются заявления, ходатайства, заключение о секретности, документы визируются руководством университета, оплачивается государственная пошлина, и пакет направляется в Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС).

Более 98 процентов заявок, подготовленных в ЦИС, становятся патентами Российской Федерации. Единичные отказы связаны, как правило, с критерием мировой новизны результата интеллектуальной деятельности. «Мы ведём поиск, но найти абсолютно всё невозможно, – отмечает директор ЦИС Елена ИВАНОВА. – Много изобретений содержится в китайских базах, в которых мы можем что-то пропустить».

Если раньше полученный патент клали на полку, то теперь запатентованная разработка должна быть действительно применима в промышленности и приносить доход университету. В связи с этим с 2020 году Центр интеллектуальной собственности входит в новый Офис Коммерциализации разработок, задача которого – поиск заинтересованных предприятий, готовых использовать охраняемые патентом разработки. Ещё одно новое направление работы – продвижение отечественных научно-технических разработок на мировой рынок и необходимое для этого, хотя и недешёвое, международное патентование изобретений.

Специфика оформления международного патента заключается не только в его стоимости (на всю процедуру необходимо предусмотреть миллион рублей), но и в процедуре: напрямую подать документы на его получение нельзя, необходимо действовать через посредника – патентного поверенного. В настоящее время от имени ЛЭТИ оформлены 1 американский, 1 европейский и 3 евразийских патента.

За последние три года благодаря труду сотрудников университета получено более 70 патентов и более 380 свидетельств на регистрацию программ. Только за 2019 год получены патенты на 9 изобретений, 15 полезных моделей, 2 промышленных образца, а также 183 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ, топологий интегральных микросхем и баз данных. В ходе работы по коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности университетом заключено 68 лицензионных договоров, при этом 20 из них – в 2020 году. Также для нужд ЛЭТИ зарегистрированы три товарных знака.

А вот работа с секретными изобретениями не входит в перечень функций ЦИС. Права на такие изобретения принадлежат Министерству обороны РФ в лице конкретных воинских частей, которые заключают контракты с университетом.

Регистрация компьютерных программ, или, как указано в Гражданском кодексе, «программ для ЭВМ», относится к сфере не патентного, а авторского права, но является большим отдельным направлением работы Центра. Процесс изучения новой программы экспертами и заполнения заявки полностью компьютеризирован, поэтому он не прерывался в период самоизоляции.

«А ещё, – подытоживает Елена Иванова, – посмотрите, какие умницы и красавицы у нас работают! Мы всех встречаем с улыбкой, всегда доброжелательны, готовы помочь и ответить на любые вопросы!».

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector