Pe măsură ce știința se dezvoltă, legile sale acoperă domenii din ce în ce mai largi, sunt rafinate, abordează legile naturii și devin adecvate acestora. Într-o formă generalizată, natura legăturii dintre legile naturii și legile științei a fost clar exprimată de A. Einstein: „Ideile noastre despre realitatea fizică nu pot fi niciodată definitive și trebuie să fim întotdeauna gata să schimbăm aceste idei”. P. L. Kapitsa, care iubea paradoxurile, chiar a spus acest lucru: „Nu legile în sine sunt interesante, ci abaterile de la ele”.
Dar inventatorii perpetuum mobile greșesc, bazându-se pe o schimbare complet posibilă a legilor științei, care nu permit încă funcționarea mașinilor de mișcare perpetuă. Faptul este că legile științei (în special fizica) nu sunt anulate, ci completate și dezvoltate.
N. Bohr a formulat o poziție generală (1923), reflectând această regularitate a dezvoltării științei: principiul corespondenței, care spune că orice lege mai generală include vechea lege ca un caz special; acesta (vechi) se obține din cel nou atunci când se trece la alte valori ale mărimilor care îl definesc.
Aprobarea legii conservării energiei - prima lege a termodinamicii - a făcut încercări de a crea o mașină de mișcare perpetuă de primul fel absolut fără speranță. Și, deși erau încă în desfășurare, principala linie de gândire a creatorilor de perpetuum mobile s-a schimbat. Noile versiuni ale mașinilor de mișcare perpetuă se nasc în deplin acord cu prima lege a termodinamicii: câtă energie intră într-un astfel de motor, exact aceeași cantitate se stinge.
După cum știți, legea conservării energiei poate fi formulată în următoarea formă oarecum modificată: pentru toate procesele de conversie a energiei, suma tuturor tipurilor de energie care participă la acest proces trebuie să rămână neschimbată. O astfel de formulare, deși nu permite posibilitatea de a crea energie din nimic, lasă însă deschis un alt mod de realizare a unei mașini de mișcare perpetuă, principiul căreia s-ar baza pe transformarea ideală a unei forme de energie în alta.
Se știa că lucrul la motoare se face atunci când un corp fierbinte degajă căldură unui gaz sau abur și aburul funcționează, de exemplu, mutând un piston. Cu toate acestea, s-a dovedit că nu există nicio modalitate de a face ca energia unui corp mai rece să meargă la unul mai fierbinte. Dar pentru a crea o mașină de mișcare perpetuă, este necesar ca în același timp să se lucreze.
Ca rezultat al dezvoltării termodinamicii, pe baza lucrărilor lui Sadi Carnot, Rudolph Clausius a arătat că este imposibil un proces în care căldura ar trece spontan de la corpuri mai reci la corpuri mai calde. În acest caz, nu numai o tranziție directă este imposibilă - este, de asemenea, imposibil să o efectuați cu ajutorul mașinilor sau dispozitivelor fără a avea loc alte modificări în natură.
William Thomson (Lord Kelvin) a formulat principiul imposibilității unei mașini de mișcare perpetuă de al doilea fel (1851), deoarece procesele sunt imposibile în natură, a căror singură consecință ar fi munca mecanică efectuată prin răcirea unui rezervor de căldură.
Video promotional:
Investigarea problemei unui nou tip de perpetuum mobile la începutul secolului XX. celebrul fizician și chimist german Wilhelm Ostwald a studiat. El a numit mașina ideală, capabilă să ciclic și fără pierderi, să transforme energia de la o formă la alta, a numit o mașină de mișcare perpetuă de al doilea fel. După cum se poate observa, chiar și după abandonarea posibilității de a crea o mașină de mișcare perpetuă de primul fel, problema mișcării perpetue rămâne încă deschisă. Cu toate acestea, mașinile de mișcare perpetuă de primul și al doilea tip sunt deja semnificativ diferite între ele. Dacă funcția mașinii de mișcare perpetuă de primul fel declarată de oamenii de știință a fi irealizabilă a constat în efectuarea continuă a muncii utile fără completarea rezervelor de energie din surse externe, atunci numai capacitatea de a transforma în mod ideal energia a fost necesară de la mașina de mișcare perpetuă de al doilea fel.
Conform primei legi a termodinamicii, căldura este echivalentă cu energia mecanică, prin urmare, fără a contrazice primul principiu, este destul de posibil să construim o mașină care preia căldură dintr-un corp care are temperatura aerului înconjurător sau, de exemplu, preia căldură din apa din rezervoare mari și funcționează datorită această lucrare mecanică. Dacă convertim energia mecanică acum primită înapoi în căldură, atunci apare un ciclu închis de conversie a energiei, bazat pe principiul unei mașini de mișcare perpetuă de al doilea fel.
Totuși, astfel de fenomene nu se întâlnesc niciodată în viața de zi cu zi. Într-o cameră caldă, o sticlă de lapte scoasă din frigider se încălzește și un pahar de ceai fierbinte se răcește. În plus, un lichid rece, când este încălzit, scade imperceptibil temperatura aerului dintr-o cameră, în timp ce unul fierbinte o mărește. În același timp, nu se întâmplă niciodată ca un corp rece să se răcească singur sau să se încălzească unul fierbinte. Pentru o astfel de răcire, se utilizează unități speciale de refrigerare, care, totuși, au nevoie de o alimentare constantă de energie din surse externe. În același timp, răcirea spontană a unui frig sau încălzirea unui corp fierbinte nu contrazice deloc prima lege a termodinamicii. Prin urmare, este evident că formularea acestei legi ar trebui cumva clarificată și completată.
A doua lege a termodinamicii elimină incompletitudinea legii conservării energiei, care nu făcea distincția între procesele reversibile și ireversibile și, astfel, a lăsat o speranță iluzorie pentru cei care nu doreau să suporte imposibilitatea creării unui perpetuum mobile. Acest principiu fizic impune o restricție asupra direcției proceselor care pot apărea în sistemele termodinamice. A doua lege a termodinamicii interzice așa-numitele mașini de mișcare perpetuă de al doilea fel, arătând că eficiența nu poate fi egală cu unitatea, deoarece pentru un proces circular temperatura frigiderului nu poate fi egală cu zero absolut (este imposibil să se construiască un ciclu închis care trece printr-un punct cu temperatura zero).
Există mai multe formulări echivalente ale celei de-a doua legi a termodinamicii:
Postulatul lui Clausius: „Un proces circular este imposibil, al cărui singur rezultat este transferul de căldură de la un corp mai puțin încălzit la unul mai încălzit” (acest proces se numește procesul Clausius).
Postulatul lui Thomson (al lui Kelvin): „Un proces circular este imposibil, al cărui singur rezultat ar fi producerea de muncă prin răcirea rezervorului de căldură” (acest proces se numește procesul Thomson).
O altă formulare a celei de-a doua legi a termodinamicii se bazează pe conceptul de entropie:
„Entropia unui sistem izolat nu poate scădea” (legea entropiei nedescrescătoare). Într-o stare cu entropie maximă, procesele ireversibile macroscopice (și procesul de transfer de căldură este întotdeauna ireversibil datorită postulatului Clausius) sunt imposibile.
Când a fost creată termodinamica statistică, care se baza pe concepte moleculare, sa dovedit că a doua lege a termodinamicii are un caracter statistic: este valabilă pentru cel mai probabil comportament al sistemului. Existența fluctuațiilor împiedică punerea sa în aplicare corectă, dar probabilitatea oricărei încălcări semnificative este extrem de mică. Adică, transferul de căldură de la un corp rece la unul mai fierbinte este posibil, dar acesta este un eveniment extrem de puțin probabil. Și în natură au loc cele mai probabile evenimente.
Citiți și „Mașină de mișcare perpetuă de primul tip” și „Mașină de mișcare perpetuă de a treia natură”
