열역학의 기본 법칙을 위반하는 실행 불가능한 엔진. 에너지를 소비하지 않고 영원히 일할 수있는 기계는 열역학의 첫 번째 법칙을 위반하기 때문에 "영구 운동 기계의 첫 번째 유형"이라고 불립니다. 온도차가 없으면 자연적으로 바닷물이나 공기의 열을 연속적으로 흡수하여 기계적 에너지로 변환하는 기계가 열역학 제 2 법칙을 위반하므로 "두 번째 유형의 영구 동작 기계"라고합니다.
영원한 운동에 대한 아이디어는 인도에서 시작되었습니다. 광고 약 1200 년,이 아이디어는 인도에서 이슬람 세계로 전달되었으며 여기에서 서쪽으로 전달되었습니다.
유럽에서는 초기에 가장 유명한 초기 전쟁 중 하나였던 디자인은 13 세기에 Hennessel이라는 프랑스 인이 제안했습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 바퀴의 중앙에는 회전축이 있고 바퀴의 가장자리에는 12 개의 이동 가능한 짧은 막대가 장착되어 있고 각각의 짧은 막대의 한쪽 끝에는 철구가 있습니다. 이 스킴의 설계자는 오른쪽 볼이 왼쪽 볼보다 축에서 멀어 졌다고 생각하므로 오른쪽 볼이 왼쪽 볼보다 큰 회전 모멘트를 생성합니다. 이렇게하면 휠이 화살표로 표시된 방향으로 회전을 멈추지 않고 기계가 회전합니다. 이 디자인은 많은 사람들이 다른 형태로 복사했지만 논스톱 로테이션을 결코 달성하지 못했습니다.
신중한 분석이 이루어질 것입니다. 오른쪽에있는 각 볼에 의해 생성 된 토크가 크지 만 볼 수는 적습니다. 왼쪽의 각 볼에 의해 생성 된 토크는 작지만 볼의 수가 많습니다. 따라서 바퀴가 계속 회전하지 않고 외부에서 작동합니다. 그것은 단지 몇 번 스윙하고 오른쪽 그림에 그려진 위치에서 멈 춥니 다.
고딕 시대 이후, 그런 디자인이 점점 더 많아졌습니다. 17 세기와 18 세기에는 바퀴의 관성, 물의 부력 또는 모세관 작용을 활용하는 "나선형 정수기"의 사용과 동일한 자성체 사이의 반발의 사용을 포함하여 다양한 영원한 운동 설계 기법이 제안되었습니다 폴. 의. 법원은이 환상적인 발명으로 돈을 벌려고 시도한 다양한 그래픽 디자이너들을 모았습니다. 교육받은 사람과 비 숙련 된 사람 모두 영원한 운동이 가능하다고 믿습니다. 이 작업은 신기루와 같은 연구자들에게 호소했지만이 모든 프로그램은 예외없이 종료되었습니다. 그들은 수년 동안 제자리에서 돌아 다니고 있으며 결과를 얻지 못했습니다. 지속적인 연습과 실험을 통해 사람들은 외부 세계에서 작업하는 모든 기계가 에너지를 소비한다는 사실을 점차 깨닫습니다. 에너지 소비가 없다면 기계는 일을 할 수 없습니다. 현재 유명한 과학자 인 스타 빈 (Stavin)과 호이겐스 (Huygens)는 기계적인 방법으로 영원한 운동 기계를 만드는 것은 불가능하다는 것을 깨닫기 시작했습니다.
19 세기 중엽에 일련의 과학자들이 열 기능의 변형과 다른 형태의 물질 이동에 대한 올바른 이해에 큰 공헌을했습니다. 얼마 후, 훌륭한 에너지 보존 및 변혁 법이 발견되었습니다. 자연의 모든 물질은 에너지를 가지고 있음이 인정됩니다. 변환과 전송의 과정에서 하나의 형식에서 다른 형식으로 변환 될 수있는 다양한 형태의 에너지가 있습니다. 합계는 동일하게 유지됩니다. 에너지 보존 법칙은 변증 법적 유물론에 대해보다 정확하고 풍부한 과학적 기반을 제공합니다. 물질적 인 움직임이 창조되고 파괴 될 수 있다고 생각하는 이상 주의적 견해를 효과적으로 공격했습니다. 그것은 영원한 꿈을 완전히 깨뜨 렸습니다.
영구 운동의 첫 번째 유형을 만들려고 시도한 모든 시도가 실패한 후, 일부 사람들은 열역학의 첫 번째 법칙을 위반하지 않기를 바라고 또 다른 영구적 인 운동 기계를 만드는 것을 꿈꿨으며 경제적이며 편리했습니다. 예를 들어, 그러한 열 엔진은 바다 나 대기에서 열을 직접 끌어 와서 완전히 기계적인 작업으로 변형시킬 수 있습니다. 바다와 대기의 에너지가 무한하기 때문에 이러한 종류의 열 엔진은 결코 작동을 멈추게 할 수 없으며 영구 작동 기계이기도합니다. 왼쪽 그림과 같이
그러나 영국의 물리학 자 켈빈 (Kelvin)은 많은 경험을 토대로 1851 년에 새로운 보편적 원리를 제안했다. 단일 열원에서 열을 추출하여 다른 효과없이 완전히 유용하게 만드는 것은 불가능하다. 이런 식으로 두 번째 유형의 영원한 운동에 대한 아이디어도 파산합니다.
영원한 운동에 대한 생각은 인류 역사에서 수백 년 동안 지속되었습니다. 이 신화에 대한 반박은 과학에 대한 사람들의 정확한 이해뿐만 아니라 사람들의 올바른 세계 이해에 도움이 될 것입니다.
에너지는 얇은 공기에서 생성되거나 공기에서 사라지지 않습니다. 그것은 한 형식에서 다른 형식으로 또는 한 대상에서 다른 대상으로 만 변형 될 수 있습니다. 변환과 전달 과정에서 에너지의 합은 일정합니다. 이것은 에너지 보전의 법칙입니다. 클래스 영구 운동 기계를 만들 수 없습니다.
변환 및 에너지 이동은 열이 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 자발적으로 이동할 수있는 것처럼 방향이 있습니다. 그러나 다른 변화를 일으키지 않으면 서 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 자발적으로 전송할 수 없습니다. 그것은 또한 만들 수없는 영원한 움직임을 만드는 꿈의 소멸이기도합니다.
영구 운동 기계라는 용어는 그다지 적합하지 않습니다. 플라이휠과 같이 일단 운동이 시작되면 마찰 저항이 없으면 실제로는 달성하기 어려운 오랜 시간 동안 운동을 계속할 수 있지만 진실에서는 의미가 있습니다. 실제적인 한계로 간주 될 수 있습니다 상태. 이른바 영구 운동 기계는이 상황을 언급하지 않습니다. 그것은 영원한 운동을 유지하려고하지 않습니다. 대신, 그것은 외부 에너지 공급없이, 즉 연료와 전력을 소비하지 않고 유용한 작업을 계속할 것으로 기대합니다. 이런 종류의 영원한 운동 기계가 실제로 만들어 질 수 있다면 자연 에너지가없이 무한한 힘을 얻을 수 있습니다. 사람들이 자연의 기본 법칙을 마스터하지 못했을 때,이 아이디어는 뛰어난 창조적 인 재능을 가진 많은 사람들을 유혹했습니다. 그들은이 꿈의 실현에 많은 지혜와 노동을 기울였습니다. 그러나, 영원한 운동 기계는 실제로 제조되지 않았으며 영원한 운동 기계의 설계는 과학적 검토의 대상이 될 수 없습니다.
영원한 모션 기계의 초기 유명한 디자인은 13 세기 프랑스의 Hennessel에 의해 제안되었습니다. Henneke가 디자인 한 장치는 그 당시 영원한 동작 기계로 불리지 않았지만 특히 매력적인 자연에 따르면 "마법의 바퀴"라고 불 렸습니다. 그는 양 끝에 무거운 공이있는 휠의 가장자리에 등 간격으로 12 개의 활성 짧은 막대를 장착했습니다. 휠이 돌리는 위치에 관계없이 오른쪽의 개별 무거운 볼은 왼쪽의 무거운 볼보다 항상 축에서 멀리 떨어져 있습니다. Henneke는 오른쪽 측면의 더 큰 효과, 특히 과거의 무거운 공이 축에서 떨어진 거리에서 작용하면 바퀴가 화살표로 표시된 방향으로, 적어도 축에 대해 회전하도록합니다. 마모되었을 때. 그러나 사실, 휠은 1 ~ 2 회전 후에 멈췄습니다.
나중에, 르네상스 이탈리아의 Leonardo da Vinci (1452-1519)도 비슷한 장치를 만들었습니다. 그는 오른쪽에있는 무거운 공이 왼쪽에있는 무거운 공보다 휠 중심에서 더 멀리 떨어져 있도록 설계했습니다. 양측의 불균형 효과 아래에서 휠은 화살표 방향으로 회전하지만 실험 결과는 부정적입니다. Da Vinci는 영속적 인 운동이 불가능하다고 날카롭게 주장합니다.
실제로, 레버리지 밸런스의 원리로부터, 위의 2 가지 설계에서, 우측의 휠에 적용되는 각각의 중량의 중량은 크지 만, 중량의 수는 적다. 정확한 계산은 항상 적당한 위치가 있다는 것을 증명할 수 있으므로 왼쪽과 오른쪽의 바퀴에 적용된 가중치의 반대 방향으로의 회전 (토크)이 정확히 동일하고 서로 상쇄되고 바퀴가 도달합니다 평형과 정지.
흐르는 물의 차이는 외부 전원을 제공하기 위해 터빈을 구동 할 수 있습니다. 우리는 흐르는 물로 영원한 동작 기계를 설계 할 수 있습니까? 1670 년대에 이탈리아의 정비사 인 Ster는 영원한 동작 기계 설계를 제안했습니다. 그는 상부 탱크에서 흘러가는 물이 수차에 영향을 주어 수차가 회전하도록 설계하고 기어 세트를 통해 나선형 데칸 터를 구동하여 저수지의 물을 상부 탱크. 그는 전체 장치가 이와 같이 계속 실행되고 효과적으로 외부에서 작업을 수행 할 수 있다고 생각했습니다. 실제로 싱크대로 되돌아가는 물의 양이 점점 줄어들고 곧 싱크대의 물이 아래의 저장소로 흘러 들어가 터빈이 회전을 멈 춥니 다.
부력은 또한 영구 동작을 설계하는 데 도움이됩니다. 그것은 유명한 부력 영구 모션 디자인입니다. 상부 및 하부 바퀴 둘레에 권취 된 일련의 볼은 체인처럼 회전 될 수 있습니다. 오른쪽 공 중 일부는 물이 담긴 용기에 담겨 있습니다. 설계자는 오른쪽에 물의 용기가 없으면 왼쪽과 오른쪽의 볼 수가 같고 체인이 균형을 이룰 것이라고 생각합니다. 그러나 오른쪽의 볼은 물속에 잠겨 있습니다. 물의 부력에 시달 리면 물에 의해 위로 밀려 올라가며, 이는 볼을 상하부 바퀴 주위로 몰아 갈 것입니다. 물 표면 위에 공이 있습니다. 아래에는 컨테이너 하단을 통과하여 추가되는 볼이 있습니다.
그런 영원한 운동 기계는 만들어지지 않았습니다. 아래의 볼이 물의 새어 나오지 않고 용기 바닥을 통과 할 수 있기 때문입니까? 기술적으로 제조가 어렵습니까? 기술적 어려움이 주요한 문제는 아니지만, 주요한 문제는 여전히 설계 원칙에 있습니다. 하부 볼이 용기의 바닥을 통과 할 때, 용기의 바닥과 동일한 압력을 받게되고, 이는 물의 최하부에 있기 때문에 큰 압력을 받게된다. 이 하향 압력은 위의 볼의 부력을 상쇄하며 물의 동기는 영원히 움직이지 않습니다.
또한 바퀴의 관성,가는 관의 모세관 현상 및 유효 동력을 얻기위한 전자기력을 활용 한 다양한 영구 운동 설계 기법이 제안되었지만 예외없이 모두 실패합니다. 사실, 모든 영구 모션 디자인에서 우리는 항상 균형 위치를 찾을 수 있습니다. 각 위치에서 각 힘은 서로 오프셋되고 더 이상 움직일 수있는 원동력이 없습니다. 모든 영속적 인 운동 기계는 필연적으로이 평형 상태에 놓이고 비 동기가됩니다.
끊임없는 영속적 인 모션 디자인 스킴은 과학에 대한 엄격한 심사와 무자비한 실천 테스트에서 실패했습니다. 프랑스 과학 아카데미는 1775 년에 "과학 아카데미가 미래의 모든 영구 기계 설계를 검토하지 않을 것"이라고 발표했습니다. 이것은 당시 과학 공동체에서 장기간의 경험을 통해 영속적 인 운동 기계를 창조하려는 시도는 성공의 희망이 없음을 보여주었습니다.
다양한 영원한 모션 디자인 방식의 실패와 영구적 인 모션 머신을 만드는 꿈의 파열은 영원한 모션을 찾는 모든 사람들에게 큰 타격입니다. 그러나이 탐험 과정의 실패를 반영하여, 그것은 인류를 반대편에서부터 고무시킨다. 일부 과학자들은이 부정적인 결론에서 생각하기 시작했고 영속적 인 운동 기계가 만들어 질 수 없는지 또는 본질적으로 법이 존재하는지 여부에 대한 질문을 제기합니다. 그것은 우리가 아무 것도없이 에너지를 얻는 것을 불가능하게 만듭니다! 즉, 자연의 다양한 에너지 사이에는 특정한 변환 관계가 있습니다. 이 분야에서의 사고는 에너지 변환 및 보전 원칙 수립의 단서 중 하나입니다. 유명한 독일의 물리학 자이자 생리학 자 H. Helmholtz (1821-1894)는 영원한 운동을 실현할 수 없다는 사실로부터 에너지 전환 및 보존의 원리를 연구하기 시작했습니다. 그는 자신의 논문에서 이렇게 썼다 : "이전 실험의 실패를 고려하여, 사람들은 더 이상 '어떻게하면 영원한 운동을 만들기 위해 다양한 자연력 사이의 알려지지 않은 관계를 사용할 수 있는가'를 묻지 않고 '영원한 운동이라면 다양한 자연적 힘 사이에 어떤 종류의 관계가 있어야 하는가? "
19 세기 중반에, 에너지 전환과 보존의 원칙은 과학계에서 널리 인정 받았다. 이 원리는 본질적으로 모든 물질이 다른 형태의 운동에 상응하는 에너지를 가지고 있으며, 에너지는 운동 에너지 및 기계 운동의 잠재적 에너지, 열 운동의 내부 에너지, 전자기 운동의 전자기 에너지 및 화학 물질과 같은 다른 형태를 가짐을 지적합니다 운동. 기다릴 수 있습니다. 다양한 스포츠 형식의 특정 상태 매개 변수로 표시됩니다. 운동의 형태가 바뀌거나 운동의 양이 바뀔 때 에너지는 한 체계에서 다른 체계로 한 형태에서 다른 형태로 변형됩니다. 전체 에너지는 변환 및 전송을 통해 일정합니다.
에너지 전환 및 보존의 원칙을 위반하지 않는 또 다른 환상적인 환상이 있습니다. 공기 또는 바닷물의 열에너지가 영리한 기계를 통해 필요한 기계적 작업으로 변형 될 수 있다면 무한한 에너지 원이 될 수 있습니다. 그러한 기계를 발명하는 아이디어는 얇은 공기에서 에너지를 생성하는 아이디어보다 훨씬 현명합니다. 이런 종류의 기계가 발명 될 수 있다면 또 다른 이점이 있습니다. 한편으로 우리는 한 가지 일에서 열 에너지를 꺼내 그것을 할 수 있고 동시에 같은 일의 온도를 낮출 수 있습니다. 이런 식으로 우리는 해수에있는 열에너지를 사용하여 전기를 생산하는 등 다양한 종류의 작업을 수행하여 바다에 거대한 공장을 설립 할 수 있습니다. 한 배는 석탄이나 타는 기름을 태우지 않고 해수에서 열을 사용할 수 있습니다. 전 세계를 항해 할 수있는 것은 좋은 일이 아닙니다! 이것은 두 번째 종류의 영원한 운동 기계로 불릴 수 있습니다. 열역학 제 2 법칙에 위배되므로 달성하기가 불가능합니다.
열역학 제 2 법칙은 수없이 많은 연습에 의해 입증 된 객관적인 법칙입니다. "하나의 열원에서 열을 추출하여 다른 영향없이 유용한 작업으로 전환하는 것은 불가능합니다."라고 표현할 수 있습니다. 말하자면, 열 엔진은 100 % 효율을 가질 수 없으며 고온에서 가져와야합니다. 열원에 흡수 된 열의 일부가 유용하지만 열의 다른 부분이 저온 열원에 놓입니다.
영원한 동의의 실패 경험을 추구하는 것은 우리에게 두 가지 영감을 줄 수 있습니다. 첫째, 실패 경험은 긍정적 인 과학 연구 가치를 가지고 있습니다. 영원한 동의의 다양한 디자인 계획의 실패는 사람들의 반성을 불러 일으켰고 에너지 변형과 보전이라는 아이디어에 영감을 불어 넣었습니다. 그것은 에너지 변환과 보존의 원리를 수립하는 단서 중 하나이다. 둘째, 그것은 과학적 법칙에 근거해야합니다. 역사 속에서 영원한 운동을 추구하는 사람들은 좋은 욕구가 없기 때문에가 아니라 부지런한 연구 정신이 없기 때문에가 아니라 객관적인 법률을 위반하는 작업을하고 있기 때문입니다. 사람들이 에너지 전달 및 변환의 법칙을 이해하기 전에 영구 운동을 추구하는 사람들의 실패를 후회할 수 있습니다. 그러나 누군가 다른 사람이 오늘 영원한 움직임을 디자인한다면 그는 어리 석다. 과학의 법칙을 위반하는 사람들은 절대로 성공하지 못할 것입니다.
영원한 운동 기계의 형태는 존재하지 않습니다. 영구 자석 발전의 원리는 자력선을 자르는 와이어이다. 자기장에서 자기 선을 절단하는 것은 자기장의 반응에 영향을 받기 때문에 와이어의 절단 동작에 계속해서 전력을 공급해야합니다. 이를 간단히 말하면 발전기에서 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정입니다. 유일한 차이점은 누가 운동 에너지를 제공하는지입니다. 수력 발전소의 경우, 중력 위치 에너지가 운동 에너지로 변환된다고한다. 화력 발전소에서 석탄의 화학 에너지는 열에너지로 변환 된 후 물의 상 변화를 통해 운동 에너지로 변환된다.