محرك غير قابل للتحدي ينتهك القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية. جهاز لا يستهلك الطاقة ويمكن أن يعمل إلى الأبد ، إنه ينتهك القانون الأول للديناميكا الحرارية ، لذلك يطلق عليه "النوع الأول من آلة الحركة الدائبة". في غياب اختلاف في درجة الحرارة ، الآلة التي تمتص الحرارة باستمرار من مياه البحر أو الهواء في الطبيعة وتحولها باستمرار إلى طاقة ميكانيكية تنتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، لذلك يطلق عليه "النوع الثاني من آلة الحركة الدائبة".
نشأت فكرة الحركة الدائمة في الهند. حوالي 1200 ميلادي ، تم تمرير هذه الفكرة من الهند إلى العالم الإسلامي وانتقلت من هنا إلى الغرب.
في أوروبا ، كان أحد أشهر تصميمات الحرب المبكرة في الأيام الأولى قد اقترحه فرنسي يدعى هينيسيل في القرن الثالث عشر. كما هو مبين في الشكل: يوجد عمود دوران في مركز العجلة ، و 12 قضيبًا متحركًا قصيرًا مثبت على حافة العجلة ، وأحد طرفي كل قضيب قصير مجهز بكرة حديدية. يعتقد مصمم المخطط أن الكرة على اليمين أبعد من المحور عن الكرة على اليسار ، وبالتالي فإن الكرة على اليمين تنتج لحظة دوران أكبر من الكرة على اليسار. بهذه الطريقة لن تتوقف العجلة أبدًا عن الدوران في الاتجاه المشار إليه بالسهم وتوجيه الماكينة إلى الدوران. لقد تم نسخ هذا التصميم من قبل العديد من الأشخاص بأشكال مختلفة ، ولكنه لم يحقق أبدًا تناوبًا بدون توقف.
تحليل دقيق سيحدث. على الرغم من أن عزم الدوران الذي تولده كل كرة على اليمين كبير ، فإن عدد الكرات صغير. إن عزم الدوران الذي تولده كل كرة على اليسار صغير ، لكن عدد الكرات كبير. لذلك ، لا تستمر العجلة في التدوير وتعمل خارجياً. يتأرجح فقط عدة مرات ويتوقف عند الموضع مرسومة في الصورة على اليمين.
منذ العصر القوطي ، كان هناك المزيد والمزيد من هذه التصاميم. في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، تم اقتراح العديد من مخططات تصميم الحركة الدائمة ، بما في ذلك استخدام "أجهزة تنقية المياه الحلزونية" ، التي تستخدم القصور الذاتي للعجلات ، أو الطفو أو العمل الشعري للمياه ، واستخدام التنافر بين نفس المغناطيسية. أعمدة. من. جمعت المحكمة مجموعة متنوعة من مصممي الغرافيك الذين حاولوا كسب المال باستخدام هذا الاختراع الوهمي. كل من المتعلمين وغير المهرة يعتقدون أن الحركة الدائمة ممكنة. وقد ناشدت هذه المهمة الباحثين مثل سراب ، ولكن كل هذه البرامج انتهت بالفشل دون استثناء. لقد كانوا يدورون حول المكان لسنوات عديدة ، ولم ينتجوا أي نتائج. من خلال الممارسة المستمرة والتجريب ، يدرك الناس تدريجيًا أن أي جهاز يستهلك العمل في العالم الخارجي يستهلك الطاقة. بدون استهلاك الطاقة ، لا يمكن للآلة أن تعمل. في هذا الوقت ، بدأ بعض العلماء المعروفين ، Stavin و Huygens ، يدركون أنه من المستحيل صنع آلة الحركة الدائبة بالطرق الميكانيكية.
في منتصف القرن التاسع عشر ، قدمت سلسلة من العلماء مساهمات كبيرة في الفهم الصحيح لتحويل الوظيفة الحرارية وأشكال أخرى من حركة المواد. بعد فترة وجيزة ، تم اكتشاف قوانين الحفاظ على الطاقة وتحويلها. من المعترف به أن كل المادة في الطبيعة لديها طاقة. هناك أشكال مختلفة من الطاقة التي يمكن تحويلها من شكل إلى آخر ، من كائن إلى آخر ، في عملية التحول والانتقال. المبلغ لا يزال هو نفسه. يوفر قانون الحفاظ على الطاقة أساسًا علميًا أكثر دقة وأكثر ثراءًا للمادية الجدلية. لقد هاجم بفاعلية وجهات النظر المثالية التي تؤمن بأن الحركات المادية يمكن أن تنشأ وتدمر كما تشاء ، الأمر الذي أدى إلى كسر الأحلام الدائمة.
بعد أن فشلت جميع المحاولات لجعل النوع الأول من الحركة الدائبة ، كان يحلم البعض بجعل آلة حركة دائمة أخرى ، على أمل أنه لن ينتهك القانون الأول للديناميكا الحرارية ، وأنه سيكون اقتصاديًا ومريحًا. على سبيل المثال ، يمكن لمحرك الحرارة هذا أن يرسم الحرارة مباشرة من المحيط أو الغلاف الجوي لتحويلها بالكامل إلى عمل ميكانيكي. نظرًا لأن طاقة المحيط والجو لا ينضب ، فإن هذا النوع من المحركات الحرارية لا يمكن أن يتوقف عن العمل ، وهو أيضًا آلة حركة دائمة. كما هو موضح على اليسار:
ومع ذلك ، بناءً على قدر كبير من الخبرة العملية ، اقترح الفيزيائي البريطاني كلفن مبدأًا عالميًا جديدًا عام 1851: يستحيل على المادة استخراج الحرارة من مصدر حراري واحد ، مما يجعلها مفيدة تمامًا وبدون تأثيرات أخرى. بهذه الطريقة ، تكون فكرة النوع الثاني من الحركة الدائمة مفلسة أيضًا.
استمرت فكرة الحركة الدائمة لمئات السنين في تاريخ البشرية. إن تفنيد هذه الأسطورة لا يفضي فقط إلى فهم الناس الصحيح للعلم ، ولكن أيضًا لفهم الناس الصحيح للعالم.
الطاقة لا يمكن أن تنتج من فراغ ولا تختفي من الهواء. يمكن فقط تحويلها من نموذج إلى آخر أو من كائن إلى آخر. إن مجموع الطاقة في عملية التحويل والتحويل ثابت. هذا هو قانون الحفاظ على الطاقة. لا يمكن صنع آلة الحركة الدائمة
إن تحويل الطاقة ونقلها اتجاهي ، تماماً كما يمكن للحرارة أن تنتقل تلقائياً من جسم ساخن إلى جسم بارد ، لكن لا يمكن أن تنتقل تلقائياً من جسم بارد إلى جسم ساخن دون إحداث تغييرات أخرى. إنه أيضا إبادة حلم صنع حركة دائمة لا يمكن إجراؤها.
مصطلح آلة الحركة الدائبة ليست مناسبة للغاية. مثل حذافة ، عندما تبدأ الحركة ، إذا لم يكن هناك مقاومة الاحتكاك ، يمكن أن تستمر في ممارسة لفترة طويلة ، والتي يصعب تحقيقها في الممارسة ، ولكن من المنطقي في الحقيقة ، يمكن اعتبار الحد العملي موقف. ما يسمى جهاز الحركة الدائبة لا يشير إلى هذا الوضع. لا تحاول الحفاظ على حركة أبدية. وبدلاً من ذلك ، فإنها تتوقع الاستمرار في الحصول على عمل مفيد بدون إمدادات الطاقة الخارجية ، أي دون استهلاك أي وقود أو قوة. إذا كان بالإمكان فعلاً تصنيع هذا النوع من الآلات الدائبة ، يمكنك الحصول على قوة غير محدودة بدون أي طاقة طبيعية. عندما لم يتقن الناس القوانين الأساسية للطبيعة ، فقد جربت هذه الفكرة العديد من الأشخاص ذوي المواهب الإبداعية المتميزة. لقد كرسوا قدرا كبيرا من الحكمة واليد العاملة لتحقيق هذا الحلم. ومع ذلك ، لم يتم تصنيع أي آلة حركة دائمة ، ولا يمكن لأي تصميم لآلة الحركة الدائمة أن يخضع للمراجعة العلمية.
اقترح الفرنسي هينسل في القرن الثالث عشر تصميماً مشهوراً مبكراً لآلة الحركة الدائمة. الجهاز الذي صممه Henneke لم يكن يسمى آلة الحركة الدائبة في ذلك الوقت ، ولكن كان يسمى "عجلة سحرية" وفقا لطبيعة جذابة بشكل خاص. قام بتركيب 12 قضيبًا قصيرًا نشطًا بشكل متساوٍ على حافة عجلة مع كرة ثقيلة على كل طرف. وبغض النظر عن المكان الذي يتم فيه تدوير العجلة ، فإن الكرات الثقيلة الفردية الموجودة على اليمين تكون دائماً بعيدة عن المحور أكثر من الكرات الثقيلة الموجودة على اليسار. يتصور Henneke أن التأثير الأكبر على الجانب الأيمن ، خاصة إذا كانت الكرة الثقيلة في الماضي تعمل على مسافة من المحور ، ستجبر العجلة على الدوران في الاتجاه المشار إليه بالسهم ، على الأقل إلى المحور. عندما تهالك. ومع ذلك ، في الواقع ، توقفت العجلة بعد واحد أو اثنين من المنعطفات.
في وقت لاحق ، قدم ليوناردو دا فينشي (1452-1519) من عصر النهضة إيطاليا جهازًا مشابهًا. صمم أن الكرة الثقيلة على الجانب الأيمن أبعد من مركز العجلة من الكرة الثقيلة على الجانب الأيسر. تحت تأثير غير متوازن على كلا الجانبين ، سوف تدور العجلة في اتجاه السهم ، ولكن النتيجة التجريبية سلبية. انتهى دا فينشي بشكل قاطع إلى أن الحركة الدائمة مستحيلة.
في الواقع ، من مبدأ توازن الرفع ، في التصاميم أعلاه ، على الرغم من أن وزن كل الوزن الذي يتم تطبيقه على العجلة على الجانب الأيمن كبير ، فإن عدد الأوزان صغير. يمكن للحسابات الدقيقة أن تثبت أنه سيكون هناك دائما موضع مناسب ، بحيث تكون التدوير (عزم الدوران) في الاتجاه المعاكس للأوزان المطبقة على العجلات على الجانبين الأيمن والأيسر متساوية تمامًا ، وإلغاء بعضها البعض ، والوصول إلى العجلات التوازن والوقوف بلا حراك.
يمكن للفرق في تشغيل المياه دفع التوربينات لتوفير الطاقة الخارجية. هل يمكننا تصميم آلة الحركة الدائبة بمياه جارية؟ في 1670s ، اقترح ميكانيكي إيطالي ، ستير ، تصميم لآلة الحركة الدائبة. لقد صمم أن الماء المتدفق من الخزان العلوي سيؤثر على عجلة المياه لتدويرها ، وأن عجلة المياه ستدفع مطحنة الماء إلى الدوران ، ثم تدفع المصفق الحلزوني من خلال مجموعة من التروس لرفع المياه في الخزان إلى الخزان. الخزان العلوي. اعتقد أن الجهاز كله يمكن أن يظل يعمل بهذه الطريقة وأن يعمل بشكل فعال خارجيا. في الواقع ، يتدفق الماء المتدفق إلى الحوض أقل وأقل ، وسرعان ما يتدفق الماء في الحوض إلى الخزان أدناه ، وتوقف التوربين الدوران.
الطفو هو أيضا مساعد جيد لتصميم الحركة الدائمة. وهو تصميم الحركة الدائمة الطفو الشهيرة. يمكن تدوير سلسلة من الكرات ، حول الجرح حول العجلات العلوية والسفلية ، مثل سلسلة. توضع بعض الكرات الموجودة على اليمين في حاوية مليئة بالماء. يعتقد المصمم أنه إذا لم تكن هناك حاوية ماء على الجانب الأيمن ، فإن عدد الكرات على الجانبين الأيمن والأيسر متساوٍ ، وستكون السلسلة متوازنة. ومع ذلك ، فإن الكرات الموجودة على اليمين مغمورة في الماء ، وعندما يتعرضون لطفو الماء ، سيتم دفعهم بالماء ، مما سيقود الكرة بأكملها حول العجلات العلوية والسفلية. هناك كرة فوق سطح الماء. أدناه ، هناك كرة يمر عبر أسفل الحاوية ويضاف.
لم يتم إجراء هذه آلة الحركة الدائبة. هل لأن الكرة أدناه يمكن أن تمر من خلال أسفل الحاوية دون ترك تسرب المياه؟ هل من الصعب تقنيا التصنيع؟ الصعوبات التقنية ليست هي المشكلة الرئيسية ، المشكلة الرئيسية لا تزال في مبدأ التصميم. عندما تمر الكرة السفلية عبر قاع الوعاء ، فإنها تخضع لنفس الضغط مثل أسفل الحاوية ، ولأنها في الجزء السفلي من الماء ، فإنها تخضع لضغط كبير. سيعوض هذا الضغط النزولي طفو الكرات المذكورة أعلاه ، ولن يتحرك دافع الماء إلى الأبد.
بالإضافة إلى ذلك ، تم اقتراح أنواع مختلفة من مخططات تصميم الحركة الدائمة التي تستخدم القصور الذاتي للعجلة ، والعمل الشعري للأنبوب الرفيع ، والقوة الكهرومغناطيسية للحصول على طاقة فعالة ، ولكن كل ذلك فشل دون استثناء. في الواقع ، في كل تصميم الحركة الدائمة ، يمكننا دائمًا العثور على وضع توازن ، حيث تقوم كل قوة بالتعويض لبعضها البعض فقط وليس لديها أي قوة دافعة لتحريكها. جميع أجهزة الحركة الدائبة ستستقر حتمًا في وضع التوازن هذا وتصبح غير محفزة.
أخفق الدفق اللامتناهي من مخططات تصميم الحركة الدائبة في الفحص الدقيق للعلوم واختبار الممارسة بلا رحمة. في عام 1775 ، أعلنت الأكاديمية الفرنسية للعلوم أن "أكاديمية العلوم لن تقوم بمراجعة جميع تصاميم آلات الحركة الدائبة في المستقبل". هذا يدل على أنه في المجتمع العلمي في ذلك الوقت ، تم الاعتراف من خلال التجربة طويلة الأمد أن محاولة إنشاء آلة الحركة الدائبة ليس لها أي أمل في النجاح.
إن فشل العديد من مخططات تصميم الحركة الدائمة وانفجار حلم إنشاء آلة الحركة الدائمة يعد ضربة كبيرة لكل من يبحث عن حركة دائمة. ومع ذلك ، في التفكير في فشل هذه العملية الاستكشافية ، فإنها تلهم البشرية من الجانب الآخر. وقد بدأ بعض العلماء يفكرون في هذا الاستنتاج السلبي ويثيرون مسألة ما إذا كان لا يمكن صنع آلة الحركة الدائمة ، أو ما إذا كان هناك قانون في الطبيعة. يجعل من المستحيل بالنسبة لنا الحصول على الطاقة من لا شيء! وهذا يعني ، أن هناك علاقة تحول معينة بين مختلف الطاقات في الطبيعة. التفكير في هذا المجال هو واحد من القرائن على إنشاء مبادئ تحويل الطاقة والحفاظ عليها. بدأ عالم الفيزياء والفنان الألماني الشهير هـ. هيلمهولتز (1821-1894) بدراسة مبدأ تحويل الطاقة والمحافظة عليها من حقيقة أن الحركة الدائمة لا يمكن أن تتحقق. وكتب في ورقته: "في ضوء فشل التجارب السابقة ، لم يعد الناس يسألون" كيف يمكنني استخدام العلاقة المعروفة وغير المعروفة بين قوى طبيعية مختلفة لخلق حركة أبدية "، ولكن اسأل" إذا كانت الحركة الأبدية مستحيل ، أي نوع من العلاقة يجب أن يكون بين قوى طبيعية مختلفة؟
في منتصف القرن التاسع عشر ، تم الاعتراف بمبادئ تحويل الطاقة والحفاظ عليها على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. يشير هذا المبدأ إلى أن كل المادة في الطبيعة لها طاقة ، تقابل الأشكال المختلفة للحركة ، وأن الطاقة لها أشكال مختلفة ، مثل الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للحركة الميكانيكية ، والطاقة الداخلية للحركة الحرارية ، والطاقة الكهرومغناطيسية للحركة الكهرومغناطيسية ، والمواد الكيميائية اقتراح. يمكن الانتظار ، فهي ممثلة بمعلمات حالة محددة من أشكال الرياضة المختلفة. عندما يتغير شكل الحركة أو يتغير مقدار الحركة ، يتم تحويل الطاقة أيضًا من شكل إلى آخر ، من نظام إلى آخر ؛ الطاقة الكلية ثابتة طوال عملية التحويل والانتقال.
هناك خيال رائع آخر لا ينتهك مبادئ تحويل الطاقة والمحافظة عليها. إذا كان يمكن تحويل الطاقة الحرارية في الهواء أو مياه البحر إلى العمل الميكانيكي الذي نحتاج إليه من خلال آلة ذكية ، يمكن أن يكون مصدر طاقة لا ينضب. إن فكرة اختراع هذه الآلة أكثر ذكاء بكثير من فكرة توليد الطاقة من الهواء الرقيق. إذا كان من الممكن اختراع هذا النوع من الآلات ، فهناك ميزة أخرى. من ناحية ، يمكننا إخراج الطاقة الحرارية في شيء واحد والقيام بذلك ، وفي الوقت نفسه تقليل درجة حرارة هذه الأشياء. وبهذه الطريقة ، يمكننا إنشاء بعض المصانع الضخمة في المحيط ، باستخدام الطاقة الحرارية في مياه البحر لتنفيذ أنواع مختلفة من العمل ، مثل استخدامها لتوليد الكهرباء. يمكن لسفينة واحدة استخدام الحرارة في مياه البحر دون حرق الفحم أو حرق النفط. ليس من الجيد أن تكون قادرًا على الإبحار حول العالم! يمكن أن يسمى هذا النوع الثاني من آلة الحركة الدائمة ، ويستحيل تحقيقه لأنه مخالف للقانون الثاني للديناميكا الحرارية.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية هو قانون موضوعي ثبت من خلال أوقات لا تحصى من الممارسة. يمكن التعبير عنها على النحو التالي: "من المستحيل استخراج الحرارة من مصدر حراري واحد وتحويلها إلى عمل مفيد دون أي تأثير آخر." وهذا يعني أن المحرك الحراري لا يمكن أن يكون بكفاءة 100٪ ، ويجب أن يؤخذ من درجة الحرارة المرتفعة. في حين أن جزء من الحرارة التي يمتصها مصدر الحرارة يصبح مفيدا ، يتم وضع جزء آخر من الحرارة في مصدر حرارة درجة الحرارة المنخفضة.
إن متابعة تجربة الإخفاق في الحركة الدائمة يمكن أن تعطينا إلهامين: أولاً ، تجربة الفشل لها أيضاً قيمة بحث علمي إيجابية. أدى فشل مخططات التصميم المختلفة للحركة الدائمة إلى تأمل الناس وإلهام فكرة تحويل الطاقة والحفاظ عليها. إنها واحدة من القرائن التي تثبت مبدأ تحويل الطاقة والمحافظة عليها ؛ وثانياً ، يجب أن تستند إلى قوانين علمية. إن الأشخاص الذين يتابعون الحركة الدائبة في التاريخ ليسوا لأنهم ليس لديهم رغبة جيدة ، ولا لأنهم يفتقرون إلى روح الدراسة الدؤوبة ، بل لأنهم يقومون بعمل ينتهك قوانين موضوعية. قبل أن يفهم الناس قوانين نقل الطاقة والتحول ، لا يسعنا إلا أن نأسف لفشل أولئك الذين يسعون إلى حركة دائمة. ومع ذلك ، إذا قام شخص آخر بتصميم حركة دائمة ، فهو غبي. أولئك الذين ينتهكون قوانين العلم لن ينجحوا أبداً.
لا يوجد أي شكل من أشكال آلة الحركة الدائمة. مبدأ توليد الطاقة المغناطيس الدائم هو خط مغناطيسي لقطع الأسلاك. يخضع قطع الخط المغناطيسي في المجال المغناطيسي إلى تفاعل الحقل المغناطيسي ، لذلك من الضروري الاستمرار في عمل القطع للاسلاك. ببساطة ، في المولد ، هي عملية تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية. والفرق الوحيد هو من يقدم الطاقة الحركية. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرمائية ، يقال إن طاقة الجاذبية الكامنة تتحول إلى طاقة حركية ؛ في محطات الطاقة الحرارية ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية للفحم إلى طاقة حرارية ، ثم تتحول إلى طاقة حركية من خلال تحويل طور الماء.
