Ve světě existuje mnoho technických problémů, které stále zůstávají nevyřešené. Jednou z těchto záhad je vytvoření perpetum mobile. Vědecká komunita je však přesvědčena, že taková zařízení jsou fyzicky nemožná. Ale proč?
Je to všechno o termodynamických zákonech, které stanovují limity pro fungování motorů. První a druhý zákon termodynamiky, také známý jako „zákon zachování energie“, jsou zásadní pro pochopení činnosti motorů.
První termodynamický zákon říká, že energii nelze vytvořit ani zničit, může se pouze měnit z jedné formy do druhé. V případě perpetum mobile, aby mohl fungovat donekonečna, musí být energie neustále obnovována. To však odporuje prvnímu zákonu termodynamiky, protože žádný proces nemůže být absolutně účinný a nevyhnutelně dochází ke ztrátám energie.
Proč jsou věčné stroje 1. a 2. druhu nemožné
Koncept perpetum mobile 1. a 2. druhu, které mohou fungovat donekonečna bez vnějšího vlivu, přitahoval pozornost fyziků a inženýrů již dlouho. Navzdory všem pokusům o vytvoření takových zařízení však dnes zůstávají pouze fantastickými nápady, které nelze ve skutečnosti realizovat.
První zákon termodynamiky
Klíčovou překážkou pro vytvoření strojů věčného pohybu je první zákon termodynamiky, známý také jako zákon zachování energie. Uvádí, že energie nemůže být vytvořena nebo zničena, ale může se pouze měnit z jedné formy do druhé nebo být přenášena z jednoho systému do druhého. Na základě tohoto zákona by stroj s věčným pohybem, který by vytvořil užitečnou práci a navždy uložil svou energii, porušil zákon zachování energie.
Druhý zákon termodynamiky
Druhý termodynamický zákon navíc naznačuje, že s každým energetickým procesem narůstá entropie, tedy chaos systému. Tento zákon zakazuje vznik procesů, ve kterých bude užitečná práce vykonávána po neomezenou dobu bez jakýchkoli ztrát. Perpetum mobile 2. druhu, což je zařízení přeměňující teplo zcela na práci bez jakýchkoli ztrát, by odporoval druhému termodynamickému zákonu.
V důsledku toho jsou věčné stroje 1. a 2. druhu fyzikálně nemožné v rámci existujících přírodních zákonů. Přestože je myšlenka takových zařízení atraktivní, je nutné vzít v úvahu energetické zákony a omezení, která existují v reálném světě.
Porušení zákona zachování energie
Zákon zachování energie, známý také jako první termodynamický zákon, říká, že v izolovaném systému nelze energii vytvářet ani ničit, lze ji pouze měnit z jedné formy do druhé. To znamená, že energie je konstantní a zůstává konstantní v systému.
Představme si, že jsme vytvořili perpetum mobile, který neustále generuje energii a funguje bez jakýchkoliv externích zdrojů. To znamená, že energie v systému neustále roste, což odporuje zákonu zachování energie.
Perpetum mobile prvního druhu
Perpetum mobile prvního druhu je zařízení, které produkuje práci z ničeho. To by bylo jako přenášení energie z neexistence do existence, což jasně odporuje zákonu zachování energie. Bohužel takové zařízení není technicky proveditelné.
Perpetum mobile druhého druhu
Perpetum mobile druhého druhu je zařízení, které pracuje bez spotřeby energie, například bez tření nebo ztráty elektrické vodivosti. To však odporuje zákonu zachování energie, protože všechna zařízení mají určité energetické ztráty ve formě tepla nebo jiných nevyhnutelných procesů.
Nemožnost vytvořit perpetum mobile je tedy způsobena porušením zákona zachování energie, který je jedním ze základních principů fyziky. Perpetum mobile zůstávají pouze v teoretických spekulacích a sci-fi.
Potřeba pracovat na zdrojích
Pro začátek uvažujme perpetum mobile 1. druhu. Je to systém, který využívá energii z okolního prostředí a využívá ji k pohonu strojů. Problém je v tom, že životní prostředí není nekonečným zdrojem energie. Pokud například vezmeme v úvahu perpetum mobile napájený solárními bateriemi, pak sluneční energie přijímaná ze Slunce je omezená a může se časem vyčerpat. Věčnost provozu perpetum mobile 1. druhu je tedy nemožná kvůli omezeným zdrojům, které jsou nutné pro jejich fungování.
Nyní zvažte perpetum mobile 2. druhu. Ten se na rozdíl od prvního typu snaží využít principu zachování energie a funguje bez dodávání energie zvenčí. Záleží však také na zdrojích pro jeho práci. Jakýkoli stroj nebo zařízení vyžaduje údržbu, údržbu a opravy. Aby takové zařízení fungovalo donekonečna, je nutné mu neustále poskytovat zdroje: ropu, palivo, elektřinu a tak dále. Postupně se tyto zdroje vyčerpají nebo se stanou nedostupnými, což povede k zastavení perpetum mobile 2. druhu.
Bez ohledu na typ perpetum mobile je tedy jejich práce nemožná bez podpory a neustálého zajišťování zdrojů. Omezené zdroje v našem vesmíru znemožňují věčný provoz motorů 1. a 2. typu.
| Perpetum mobile I. druhu | Perpetum mobile I. druhu |
|---|---|
| Závisí na omezených zdrojích životního prostředí | Vyžaduje neustálé zajišťování zdrojů pro práci |
| Zdroje mohou být časem vyčerpány | Zdroje mohou zmizet nebo se stát nedostupnými |
Problémy s efektivitou
Navzdory technickému pokroku a vědeckému vývoji zůstává vytvoření perpetuum mobile 1. nebo 2. druhu nemožné, především kvůli problémům s efektivitou jeho provozu.
Jeden z hlavních problémů je spojen s tepelnými ztrátami, ke kterým dochází při jakémkoli procesu přeměny energie. Ani s nejmodernějšími materiály a technologiemi se nelze vyhnout tepelným ztrátám při provozu motoru. Tepelné ztráty vedou ke snížení energetické účinnosti systému a omezují možnost vytvoření perpetum mobile.
Kromě toho musí perpetuum mobile typu 1 nebo 2 zajistit nepřetržitý provoz bez jakýchkoliv externích zdrojů energie. Ve skutečnosti však každý systém potřebuje podporu a údržbu. Nedostatek vnějšího zdroje energie znamená, že perpetum mobile musí být zcela soběstačný, což je technicky obtížné a prakticky nemožné.
Také při provozu motoru dochází ke ztrátám v důsledku tření a záření. I při minimálním tření a radiaci se energie postupně ztrácí a nelze ji plně obnovit. To je další důvod, proč se vytvoření perpetum mobile ukazuje jako nemožné.
Navzdory těmto výzvám však výzkum a inženýrství pokračují a možná se v budoucnu najdou nové způsoby, jak zvýšit účinnost a vytvořit energeticky účinné motory s delší životností.
