1

Perpetuum Mobile Tudor Adrian Clasa: a 10-st

Data: 17.01.2016Profesor indrumator: Ghita Apostol

2

3

Perpetuum Mobile • În accepția modernă, un perpetuum mobile este un

dispozitiv care își menține o mișcare ciclică permanentă încălcând legile de conservare acceptate, sau încălcând ireversibilitatea fenomenelor din natură, ireversibilitate de asemenea acceptată.

• Se discută despre următoarele tipuri de perpetuum mobile:

• Perpetuum mobile de speța întâi, care inițial viza violarea primului principiu al termodinamicii. Actual în această categorie intră toate dispozitivele care violează principiul conservarii energiei indiferent în ce formă.

4

• Perpetuum mobile de speța a doua, care inițial viza violarea celui de al doilea principiu al termodinamicii. Actual în această categorie intră toate dispozitivele care violează comportarea statistica  a materiei la nivel molecular.

• Perpetuum mobile de speța a treia, concept de dată recentă. În această categorie intră dispozitivele care, deși nu schimbăenergie cu exteriorul (sunt sisteme izolate), violează ireversibilitatea fenomenelor.

5

• Motivul pentru care mecanismele în mişcare perpetuă nu pot funcţiona şi nu vor funcţiona niciodată ar trebui să fie evident; dar din moment ce această convingere nejustificată continuă să existe, ea merită să fie analizată. Un mecanism în mişcare continuă ar contrazice principiile termodinamicii. Cu toate acestea nu se poate afirma cu certitudine absolută cum că niciun perpetuum mobile nu va funcţiona vreodată; însă legile fundamentale ale fizicii sunt definite cu un grad atât de mare de certitudine, încât este un risc pe care sunt dispus să mi-l asum. Mai concret: primul principiu al termodinamicii afirmă că energia internă a unui sistem izolat este constantă.

6

• Dacă o parte din energie este folosită – de exemplu pentru a învârti un rotor – atunci sistemul trebuie să primească cel puţin aceeaşi cantitate de energie. Al doilea principiu al termodinamicii spune că într-un sistem izolat niciun proces nu poate duce la scăderea entropiei, ci doar la creşterea ei; în fond orice sistem caută să ajungă la echilibru termic. Această lege scoate din discuţie procesele în care singurul rezultat este migrarea căldurii dintr-o zonă cu temperatură mai mică spre o zonă cu temperatură mai mare sau transformarea căldurii în lucru mecanic fără pierderi. Conceptul deperpetuum mobile este imposibil, căci prin definiţie violează unul sau ambele principii ale termodinamicii

7

• Cel mai des întâlnit model pentru mişcarea perpetuă este motorul magnetic: o grupare de magneţi permanenţi ce are rolul de a învârti un rotor, de a împinge o bilă de-a lungul unui traseu sau de a menţine o anumită componentă în mişcare continuă. În zilele noastre acest model este combinat cu un motor acţionat electric, iar inventatorii acestei variante susţin că după ce mecanismul este pus în mişcare energia cinetică a motorului depăşeşte energia electrică folosită. Internetul este plin cu mii de exemple de mecanisme în mişcare perpetuă, multe dintre ele incluzând şi materiale video ce prezintă maşinile funcţionând. 

8

Scurt istoric • În jurul anului 500 î.Hr. filozoful grec Anaxagora afirmă că din nimic

nu se obține nimic, și nimic nu poate fi anihilat.• În jurul anului 300 î.Hr. filozoful grec Aristotel afirmă că natura are

oroare de vid, concept care a dus la stagnarea științifică timp de aproape 2000 de ani.

• În 1685 Denis Papi propune un perpetuum mobile care violează echilibrul lichidelor în tuburi comunicante.

• În 1686 Gottfried Wilhelm Leibniz relevă erorile lui Descartes și definește energia potențială drept produsul forței și a înălțimii.

• În 1712 Johann Ernst Elias Bessler, zis Orffyreus prezintă în Germania prima sa mașină cu mișcare continuă. Primește bani pentru a construi alte mașini și scrie o carte, Perpetuum Mobile Triumphans. Descrierea mașinii îi este trimisă lui Isaac Newton, care însă nu răspunde. Frauda este descoperită în 1727

9

• În 1880 Rudolf Clausius formulează primele două legi ale termodinamicii în forma cunoscută astăzi.

• În jurul anului 1900 biroul de patente german refuză cca. 320 de cereri de brevete pentru mașini cu mișcare perpetuă.

• În 1903 John William Strutt (Lord Rayleigh) construiește un ceas cu radiu, a cărei funcționare a fost explicată doar prin teoria relativității a lui Albert Einstein

• În 1910 Walther Nernst formulează a treia lege a termodinamicii, lege reformulată ulterior de Max Planck.

• În 1955 rusul Belousov descoperă o reacție chimică oscilantă, care pare a contrazice principiul al doilea al termodinamicii. Cercetările sunt continuate în 1968 de Jabotinski.

• În 1995 Aldo Costa depune o cerere de brevet pentru o roată cu mișcare perpetuă gravitațională, obținută prin „unificarea mecanicilor clasică și cuantică”.

• În 2003 Mihail Smeretcianski obține un brevet francez pentru o mașină de tip perpetuum mobile, bazată pe flotabilitate.

10

Tipuri de Perpetuum Mobile• În accepție termodinamică se discută doar despre perpetuum mobile de

speța întâi și a doua, corespunzător echivalenței dintre lucru mecanic și căldură. În sens larg, expresia este folosită la toate dispozitivele cu mișcare perpetuă, indiferent de formele de energie (electrică, magnetică etc.) care intervin. Definitorii sunt legea conservării energiei și problema ireversibilității. Unele dispozitive își obțin mișcarea din surse de energie neconvențională „ecologice, însă, deși apar ca noi surse de mișcare, evident, nu sunt niște perpetuum mobile.

• Perpetuum mobile de speța întâi• Un perpetuum mobile de speța întâi este un sistem fizico-chimic care ar

funcționa ciclic și ar efectua, într-un număr de cicluri complete, lucru mecanic, fără a primi din exterior energie sub formă de lucru mecanic sau căldură. Imposibilitatea de a realiza un astfel de sistem este o consecință a primului principiu al termodinamicii. Din acesta rezultă imposibilitatea realizării, atât a acestui perpetuum mobile, cât și a reciprocului său, adică a unui sistem care să funcționeze ciclic și să primească, într-un număr de cicluri complete, lucru mecanic, fără să cedeze în exterior energie sub formă de lucru mecanic sau căldură.

11

• Perpetuum mobile de speța a douaUn perpetuum mobile de speța a doua este un sistem fizico-chimic care ar funcționa ciclic și ar efectua, într-un număr de cicluri complete, lucru mecanic, schimbând căldură cu o singură sursă de căldură, sursa fiind un sistem fizico-chimic de temperatură uniformă. Imposibilitatea de a realiza un astfel de sistem este o consecință a celui de al doilea principiu al termodinamicii. Problema demonului lui Maxwell este până azi un obiect de discuție.

• Perpetuum mobile de speța a treia• Expresia perpetuum mobile de speța a treia este de dată recentă,

nu este legată de termodinamică și se referă la sisteme fizico-chimice izolate care, odată puse în mișcare, Deoarece nu schimbă energie cu mediul ambiant și nu-și schimbă forma energiilor din sistem (în jargon tehnic sunt lipsite de pierderi) își păstrează mișcarea pe timp nelimitat. Imposibilitatea de a realiza un astfel de sistem derivă din ireversibilitatea fenomenelor.

12

Perpetuum Mobile care nu functioneaza

• Roata dezechilibrată. Se presupunea că masele dintr-o parte a roții (bile pe tije, bile libere, ciocane, mercur etc.) pot dezechilibra roata, care se va roti, producând lucru mecanic. Echilibrul forțelor și al momentelor unei astfel de roți (figura alăturată) a fost demonstrat de Leonardo da Vinci. Situația este comună tuturor roților mecanice „magice”.

13

• •

14

• Curea care plutește. Corpurile galbene sunt corpuri flotante, care sunt împinse în sus în ramura cu lichid de forța arhimedică, acționând roțile. Introducerea corpurilor în partea de jos necesită însă o forță care echilibrează exact flotabilitatea. Frecările și neetanșeitățile opresc mișcarea.

15

16

• Cupa lui Boyle. Ideea se baza pe capilaritate. Lichidul trebuia să aibă o tensiune superficială mai mică decât forța de adeziune la pereți (de exemplu apă în vas de sticlă), ceea ce duce la ridicarea lichidului în tubul capilar C. Acesta readuce lichidul în vas, realizând o mișcare perpetuă. Dispozitivul nu fucționează deoarece forțele capilare rețin lichidul în tubul capilar, nu-l eliberează în vas. Tubul capilar poate fi înlocuit cu corpuri poroase (fitile, bureți), cu același rezultat și motiv de nefuncționare.

17

18

Bibliografie

• 1.Wikipedia• 2.Scientia• 3.Tehnocultura