A tudomány fejlődésével törvényei egyre szélesebb területekre terjednek ki, finomodnak, megközelítik a természeti törvényeket, és megfelelővé válnak hozzájuk. Általánosított formában a természet törvényei és a tudomány törvényei közötti kapcsolat jellegét világosan kifejezte A. Einstein: "A fizikai valóságról alkotott elképzeléseink soha nem lehetnek véglegesek, és mindig készen kell állnunk ezen elképzelések megváltoztatására." P. L. Kapitsa, aki szerette a paradoxonokat, még ezt mondta: "Nem maguk a törvények érdekesek, hanem az azoktól való eltérések."
De a perpetuum mobile feltalálói tévednek, a tudomány törvényeinek teljesen lehetséges változásával számolnak, amelyek még nem teszik lehetővé az örökmozgó gépek működését. Az a tény, hogy a tudomány (különösen a fizika) törvényeit nem törlik, hanem kiegészítik és fejlesztik.
N. Bohr általános álláspontot fogalmazott meg (1923), tükrözve a tudomány fejlődésének ezt a szabályszerűségét: a levelezés elvét, amely szerint minden általánosabb törvény a régi törvényt külön esetként tartalmazza; azt (régit) az újatól kapjuk, amikor átadjuk az azt meghatározó mennyiségek egyéb értékeinek.
Az energiamegmaradás törvényének - az első termodinamikai törvény - jóváhagyása abszolút reménytelen próbálkozássá tette az elsőfajta örökmozgás létrehozását. És bár még folytatták, a perpetuum mobile alkotóinak fő gondolatmenete megváltozott. Az örökmozgók új verziói születnek, teljes egyetértésben a termodinamika első törvényével: mennyi energia jut be egy ilyen motorba, pontosan ugyanannyi kialszik.
Mint tudják, az energiamegmaradás törvénye a következő, kissé módosított formában fogalmazható meg: az energiaátalakítás minden folyamatához az ebben a folyamatban részt vevő összes energiafajtának az összegének változatlannak kell maradnia. Egy ilyen megfogalmazás, bár nem engedi meg a semmiből az energia létrehozásának lehetőségét, nyitva hagyja az örökmozgás megvalósításának másik módját, amelynek elve az egyik energiaforma ideális átalakításán alapulna.
Ismert volt, hogy a motorokban akkor végeznek munkát, amikor egy forró test hőt ad le egy gáznak vagy gőznek, és a gőz működik, például mozgat egy dugattyút. Kiderült azonban, hogy semmilyen módon nem lehet a hidegebb test energiáját melegebbé tenni. Az örök mozgógép létrehozásához azonban szükséges, hogy egyidejűleg végezzék a munkát.
A termodinamika fejlesztésének eredményeként, Sadi Carnot munkái alapján, Rudolf Clausius kimutatta, hogy lehetetlen egy olyan folyamat, amelyben a hő spontán átterjed a hidegebb testekről a melegebb testekre. Ebben az esetben nem csak a közvetlen átmenet lehetetlen - hanem a gépek vagy eszközök segítségével sem lehet végrehajtani anélkül, hogy bármilyen egyéb változás bekövetkezne a természetben.
William Thomson (Lord Kelvin) megfogalmazta a második fajta örökmozgás ellehetetlenülésének elvét (1851), mivel a folyamatok lehetetlenek a természetben, amelynek egyetlen következménye egy hőtározó hűtésével végzett mechanikai munka lenne.
Promóciós videó:
Új típusú perpetuum mobile kérdésének vizsgálata a XX. Század elején. a híres német fizikus és vegyész, Wilhelm Ostwald tanult. Hívta az ideális gépet, amely ciklikusan és veszteség nélkül képes átalakítani az energiát egyik formáról a másikra, és egy örökmozgó gépet hívott. Mint látható, az örökmozgás elsőfajta létrehozásának lehetőségének elutasítása után is az örökmozgás problémája továbbra is nyitott marad. Az első és második fajta örökmozgó gépek azonban már jelentősen különböznek egymástól. Ha a tudósok által megvalósíthatatlannak nyilvánított első típusú örökmozgó gép funkciója a hasznos munka folyamatos elvégzéséből állt, a külső forrásokból származó energiatartalékok feltöltése nélkül, akkor a második fajta örökmozgótól csak az energia ideális átalakításának képessége volt szükséges.
A termodinamika első törvénye szerint a hő egyenértékű a mechanikai energiával, ezért az első elv ellentmondása nélkül teljesen lehetséges olyan gépet építeni, amely olyan testből veszi fel a hőt, amelynek a környező levegő hőmérséklete van, vagy például nagy tározókból származó vízből veszi fel a hőt, és ezt a mechanikus munkát. Ha a most kapott mechanikus energiát visszaállítjuk hővé, akkor az örökmozgás második típusú elve alapján zárt energiaátalakítási ciklus keletkezik.
Ilyen jelenségekkel azonban soha nem találkozunk a mindennapi életben. Egy meleg szobában a hűtőből kivett üveg tej felmelegszik, és egy pohár forró tea lehűl. Ezenkívül egy hideg folyadék melegítve észrevétlenül csökkenti a helyiség levegő hőmérsékletét, a forró pedig megnöveli azt. Ugyanakkor soha nem fordul elő, hogy a hideg test magától lehűl, vagy a forró felmelegszik. Az ilyen hűtéshez speciális hűtőegységeket használnak, amelyekhez azonban külső forrásokból származó állandó energiaellátásra van szükség. Ugyanakkor a hideg spontán lehűlése vagy a forró test felmelegedése egyáltalán nem mond ellent a termodinamika első törvényének. Ezért nyilvánvaló, hogy e törvény megfogalmazását valamilyen módon pontosítani és kiegészíteni kell.
A termodinamika második törvénye kiküszöböli az energiamegmaradás törvényének hiányosságát, amely nem tett különbséget a visszafordítható és a visszafordíthatatlan folyamatok között, és ezáltal illuzórikus reményt hagyott azok számára, akik nem akarták beletörődni a perpetuum mobile létrehozásának lehetetlenségébe. Ez a fizikai elv korlátozza a termodinamikai rendszerekben előforduló folyamatok irányát. A termodinamika második törvénye tiltja az úgynevezett örökmozgó gépeket, amelyek megmutatják, hogy a hatékonyság nem lehet egyenlő az eggyel, mivel egy körkörös folyamat esetében a hűtőszekrény hőmérséklete nem lehet egyenlő az abszolút nulla értékkel (lehetetlen zárt ciklust építeni, amely áthalad egy nulla hőmérsékletű ponton).
A termodinamika második törvényének több egyenértékű megfogalmazása van:
Clausius posztulátuma: „Lehetetlen egy körfolyamat, amelynek egyetlen eredménye a hő átadása egy kevésbé fűtött testből egy fűtöttebbé” (ezt a folyamatot Clausius-folyamatnak nevezzük).
Thomson (Kelvin) posztulátuma: „Lehetetlen egy körfolyamat, amelynek egyetlen eredménye a hőtároló hűtésével történő munka előállítása lenne” (ezt a folyamatot Thomson-folyamatnak hívják).
A termodinamika második törvényének egy másik megfogalmazása az entrópia koncepcióján alapszik:
"Egy elszigetelt rendszer entrópiája nem csökkenhet" (a nem csökkenő entrópia törvénye). A maximális entrópiával rendelkező állapotban a makroszkopikus irreverzibilis folyamatok (és a hőátadás folyamata a Clausius-posztulátum miatt mindig irreverzibilis) lehetetlenek.
A molekuláris koncepciókon alapuló statisztikai termodinamika létrehozásakor kiderült, hogy a termodinamika második törvényének statisztikai jellege van: a rendszer legvalószínűbb viselkedésére érvényes. Az ingadozások megléte megakadályozza annak pontos végrehajtását, de bármely jelentős jogsértés valószínűsége rendkívül kicsi. Vagyis lehetséges a hő átadása egy hideg testből egy melegebbé, de ez rendkívül valószínűtlen esemény. És a természetben a legvalószínűbb események játszódnak le.
Olvassa el még az "Örökmozgó első típusú gépeket" és a "Harmadik típusú örökmozgató gépeket"