Tieteen kehittyessä sen lait kattavat yhä laajempia alueita, ne puhdistuvat, lähestyvät luonnon lakeja ja tulevat riittäviksi niille. A. Einstein ilmaisi yleisesti luonnolakien ja tiedelakien välisen yhteyden luonteen selvästi: "Fyysistä todellisuutta koskevat ajatuksemme eivät voi koskaan olla lopullisia, ja meidän on aina oltava valmiita muuttamaan näitä ajatuksia." P. L. Paradokseja rakastava Kapitsa sanoi jopa tämän: "Kiinnostavat eivät itse lait, vaan poikkeamat niistä."
Mutta perpetuum mobile keksijät ovat väärässä, luottaen täysin mahdolliseen muutokseen tieteen laeissa, jotka eivät vielä salli ikuisten liikkeiden käyttöä. Tosiasia on, että tieteen lakeja (erityisesti fysiikkaa) ei peruta, vaan täydennetään ja kehitetään.
N. Bohr muotoili yleisen kannan (1923), mikä heijastaa tätä tieteen kehityksen säännöllisyyttä: kirjeenvaihdon periaate, jonka mukaan mikä tahansa yleisempi laki sisältää vanhan lain erityistapauksena; se (vanha) saadaan uudesta, kun se siirretään muille sitä määrittelevien määrien arvoille.
Energiansäästölain - ensimmäisen termodynamiikan lain - hyväksyminen yritti luoda ensimmäisen tyyppisen ikuisen liikkeen koneen täysin toivottomaksi. Ja vaikka ne jatkuivatkin, perpetuum mobile -sovelluksen luojien pääsuunta muuttui. Uudet versiot ikuisista liikekoneista ovat syntyneet täysin sopusoinnussa ensimmäisen termodynamiikan lain kanssa: kuinka paljon energiaa tulee tällaiseen moottoriin, täsmälleen sama määrä sammuu.
Kuten tiedätte, energiansäästölaki voidaan muotoilla seuraavalla jonkin verran muunnetulla tavalla: Kaikissa energianmuunnosprosesseissa kaikkien tähän prosessiin osallistuvien energiamuotojen summan on pysyttävä muuttumattomana. Tällainen muotoilu, vaikka se ei salli mahdollisuutta luoda energiaa tyhjästä, jättää kuitenkin avoimen toisen tavan toteuttaa ikuinen liike kone, jonka periaate perustuisi energiamuotojen ihanteelliseen muuntumiseen toiseen.
Tiedettiin, että moottoreissa tehdään työtä, kun kuuma kappale antaa lämpöä kaasulle tai höyrylle ja höyry toimii, esimerkiksi liikuttamalla mäntää. Kävi kuitenkin ilmi, että ei ollut mitään keinoa saada kylmemmän kehon energia menemään kuumempaan. Mutta ikuisen liikekoneen luomiseksi on välttämätöntä, että samaan aikaan tehdään työtä.
Sadi Carnotin teoksiin perustuvan termodynamiikan kehityksen seurauksena Rudolph Clausius osoitti, että prosessi on mahdoton, jossa lämpö siirtyisi spontaanisti kylmemmistä kappaleista lämpimiin. Tässä tapauksessa paitsi suora siirtyminen on mahdotonta - myös mahdotonta suorittaa se koneiden tai laitteiden avulla ilman muita luonnossa tapahtuvia muutoksia.
William Thomson (Lord Kelvin) muotoili toisenlaisen ikuisen liikekoneen mahdottomuuden periaatteen (1851), koska prosessit ovat luonteeltaan mahdottomia, joiden ainoa seuraus olisi mekaaninen työ, joka suoritetaan jäähdyttämällä lämpösäiliötä.
Mainosvideo:
Tutkitaan uuden tyyppistä perpetuum mobile -mallia XX vuosisadan alussa. kuuluisa saksalainen fyysikko ja kemisti Wilhelm Ostwald opiskeli. Hän kutsui ihanteellista konetta, joka kykenee syklisesti ja menettämättä energiaa muuntamaan muodon toiseen, ja kutsui toisenlaista ikuista liikekonetta. Kuten voidaan nähdä, jopa ikuisen liikkeen koneen luomisen mahdollisuudesta luopumisen jälkeen ikuisen liikkeen ongelma on edelleen avoin. Ensimmäisen ja toisen tyyppiset ikuiset liikekoneet eroavat kuitenkin jo merkittävästi toisistaan. Jos ensimmäisen tyyppisen ikuisen liikkeen koneen toiminto, jonka tutkijat ovat julistaneet toteuttamattomaksi, koostui hyödyllisen työn jatkuvasta suorittamisesta täydentämättä ulkoisista lähteistä peräisin olevia energiavaroja, toisen tyyppisestä ikuisesta koneesta vaadittiin vain kykyä muuttaa energiaa ihanteellisesti.
Ensimmäisen termodynamiikan lain mukaan lämpö vastaa mekaanista energiaa, joten on täysin mahdollista rakentaa kone, joka ottaa lämpöä kehosta, jolla on ympäröivän ilman lämpötila, tai esimerkiksi ottaa lämpöä suurista säiliöistä peräisin olevasta vedestä ja toimii tämä mekaaninen työ. Jos muunnamme nyt vastaanotetun mekaanisen energian takaisin lämmöksi, syntyy suljettu energianmuunnosjakso, joka perustuu toisen tyyppiseen ikuisen liikkeen koneeseen.
Tällaisia ilmiöitä ei kuitenkaan koskaan kohdata jokapäiväisessä elämässä. Lämmin huone, jääkaapista otettu maitopullo lämpenee, ja lasillinen kuumaa teetä jäähtyy. Lisäksi kylmä neste kuumennettaessa laskee huomaamattomasti huoneen ilman lämpötilaa ja kuuma nostaa sitä. Samaan aikaan ei koskaan tapahdu, että kylmä runko jäähtyy itsestään tai kuuma lämpenee. Tällaiseen jäähdytykseen käytetään erityisiä jäähdytysyksiköitä, jotka tarvitsevat kuitenkin jatkuvaa energian syöttöä ulkoisista lähteistä. Samaan aikaan kylmän spontaani jäähdytys tai kuuman ruumiin lämmitys ei ole lainkaan ristiriidassa termodynamiikan ensimmäisen lain kanssa. Siksi on ilmeistä, että tämän lain sanamuotoa pitäisi jotenkin selventää ja täydentää.
Termodynamiikan toinen laki eliminoi energiansäästölain epätäydellisyyden, joka ei erottanut palautuvia ja peruuttamattomia prosesseja ja jätti siten harhaisen toivon niille, jotka eivät halunneet sietää perpetuum-matkapuhelimen luomisen mahdottomuutta. Tämä fyysinen periaate rajoittaa termodynaamisissa järjestelmissä tapahtuvien prosessien suuntaa. Termodynamiikan toinen laki kieltää niin sanotut toisenlaiset ikuiset liikkeenkoneet, mikä osoittaa, että hyötysuhde ei voi olla yhtä suuri kuin yhtenäisyys, koska pyöreässä prosessissa jääkaapin lämpötila ei voi olla yhtä suuri kuin absoluuttinen nolla (on mahdotonta rakentaa suljettua sykliä, joka kulkee nollalämpötilan pisteen läpi).
Termodynamiikan toisesta laista on useita vastaavia muotoiluja:
Clausiuksen postulaatti: "Pyöreä prosessi on mahdoton, jonka ainoa tulos on lämmön siirtyminen vähemmän lämmitetystä kappaleesta kuumempaan" (tätä prosessia kutsutaan Clausius-prosessiksi).
Thomsonin (Kelvinin) postulaatti: "Pyöreä prosessi on mahdoton, jonka ainoa tulos olisi työn tuottaminen jäähdyttämällä lämpösäiliötä" (tätä prosessia kutsutaan Thomsonin prosessiksi).
Toinen termodynamiikan lain muotoilu perustuu entropian käsitteeseen:
"Eristetyn järjestelmän entropia ei voi laskea" (ei-vähenevän entropian laki). Makroskooppiset peruuttamattomat prosessit (ja lämmönsiirtoprosessi on aina peruuttamaton Clausius-postulaatin vuoksi) ovat mahdottomia tilassa.
Kun luotiin tilastollinen termodynamiikka, joka perustui molekyylikäsitteisiin, kävi ilmi, että termodynamiikan toisella lailla on tilastollinen luonne: se pätee järjestelmän todennäköisimpään käyttäytymiseen. Vaihteluiden olemassaolo estää sen tarkan toteutuksen, mutta merkittävän rikkomuksen todennäköisyys on erittäin pieni. Toisin sanoen lämmön siirtyminen kylmästä kehosta kuumempaan on mahdollista, mutta tämä on erittäin epätodennäköinen tapahtuma. Ja luonnossa todennäköisimmät tapahtumat tapahtuvat.
Lue myös "Ensimmäisen tyyppinen jatkuva kone" ja "Kolmannen tyyppinen jatkuva kone"