Вечный двигателя и его характеристики

Принцип работы вечных двигателей I-го II-го рода.

Вечный двигатель первого рода невозможен. (Под вечным двигателем первого рода понимают машину, которая была бы способна производить работу, не используя никакого источника энергии).

Вечный двигатель второго рода не возможен (под вечным двигателем второго рода понимается машина, которая могла бы превращать всю подводимую к ней теплоту в работу; Такая машина имела бы КПД = 1).

Стопроцентное превращение теплоты в работу посредством тепловой машины — двигателя невозможно. Условия работы тепловых машин:

Тепловая машина всегда работает в определенном перепаде температур. (Это значит, что для работы такой машины необходимо иметь, по крайней мере, 1 источник теплоты, и 1 приемник теплоты).

Любая тепловая машина должна работать циклично, т.е. рабочее тело, совершая за определенный промежуток времени ряд процессов расширения и сжатия, должно возвращаться в исходное состояние.

Что такое помпаж и как его избежать?

Устойчивая работа нагнетателей на сеть.

При монотонной характеристике нагнетателя и любом типе аккумулирующей способности (гидравлика и газовые сети) все режимы являются устойчивыми.

ρ –constQ=Q_c

ρ ≠const;Р=Р_с

На входе в каналы происходит отрыв потока от стенок и запирание каналов вихрем (процесс 7–4). При снижении давления каналы открываются, а подача резко возрастает (процесс 4–6). В дальнейшем цикл повторяется, и возникают автоколебания — ПОМПАЖ.

Способы борьбы с помпажем.

Использование антипомпажного клапана. При нормальной работе компрессора антипомпажный клапан закрыт (рабочий участок характеристики). При сбросе нагрузки и достижении границы помпажа антипомпажный клапан автоматически открывается, обеспечивая минимальный пропуск газа через компрессор за счет сброса газа в атмосферу или на всас компрессора.

Как запускаются мощные центробежные и поршневые компрессоры?

Мощные центробежные и поршневые компрессоры запускаются на холостом ходу, со сбросом газа в атмосферу и последующим подключением к коллектору компрессорной станции по выходе на рабочие параметры.

Для чего служат промежуточные и концевые холодильники в компрессоре?

Так как большинство компрессоров маслонаполненные.

В конце сжатия температура в камере всего на 20-30°С ниже температуры вспышки паров масла поэтому стенку охлаждают.

Основное охлаждение — между ступенями — промежуточное в холодильниках. В объемных компрессорах после каждой ступени, в центробежных, как правило, между группами ступеней (секциями).

Экономически оправдано 1-2 промежуточных охлаждений при числе центробежных ступеней до 10 в одном корпусе. При большем количестве ступеней компрессор многокорпусный.

Кроме того газ охлаждают за компрессором в концевых холодильниках потому что за последней ступенью газ нагрет, объемная подача при этом будет большой. Соответственно велики и транспортные расходы и потребуется трубопровод большего диаметра.

Вечный вопрос вечного двигателя

Вечный двигатель уже многие века не дает покоя ученым и инженерам. Еще бы, идея создать устройство, которое будет постоянно работать, не тратя при этом энергии, кажется очень заманчивой. Реально ли его создать, рассказывают ученые.

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель или Perpetuum Mobile – это устройство воображаемое. Некоторые считают, что теоретически можно создать машину, которая будет бесконечно совершать работу без затрат каких-либо энергетических ресурсов. В то же время, постепенно ученые разочаровывались в этой идее и признавали, что от попыток создать такое устройство лучше отказаться, потому что они бессмысленны. Невозможность создать вечный двигатель постулируется как первое начало термодинамики. Но до сих пор идея вечного двигателя вызывает повышенный интерес.

Идеальный вечный двигатель должен проработать до окончания Большой заморозки (Big Freeze). Сторонники этой теории считают, что до скончания времени Вселенная будет расширяться с очень плавным ускорением. Этот процесс и называется Большой заморозкой, и когда он завершится, наступит конец всего. Когда это произойдет, точно не установлено, но у нас есть еще приблизительно 100 триллионов лет. Так вот, вечный двигатель должен работать как минимум столько же, чтобы считаться настоящим вечным двигателем.

Какими бывают вечные двигатели?

Perpetuum Mobile делятся на двигатели первого рода и второго рода. Двигатели первого рода могли бы функционировать без топлива — и вообще без энергетических затрат, которые возникают, например, при трении деталей механизма друг о друга. Двигатели второго рода могли бы извлекать тепло из более холодных окружающих тел и использовать эту энергию в работе.

Есть много проектов в Интернете, которые утверждают, что работают над конструкцией вечного двигателя. Однако если изучить эти проекты внимательно, становится понятно, что они все очень далеки от идеи вечного двигателя. Но если кому-то удастся сделать такое устройство, последствия будут ошеломляющими. Считается, что мы получим вечный источник энергии – бесплатной энергии.

К сожалению, согласно фундаментальным законам физики нашей Вселенной, создание вечного двигателя невозможно.

Почему создание вечного двигателя невозможно?

Вероятно, есть много людей, которые скажут «никогда не говори «никогда», особенно, если речь идет о науке». В какой-то степени это справедливо. Но если окажется, что вечный двигатель создать возможно, это перевернет физику, которую мы знаем. Окажется, что мы во всем были неправы и ни одно из наших предыдущих наблюдений не имеет никакого смысла.

Первый закон термодинамики -– закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена – она просто переходит из одной формы в другую. Для того, чтобы держать механизм в постоянном движении, приложенная энергия должна остаться в этом механизме без каких-либо потерь. Ровно поэтому создание вечного двигателя невозможно.

Для того, чтобы построить вечный двигатель первого рода, мы должны выполнить несколько условий:

1. У машины не должно быть никаких «трущихся» частей, любые движущиеся части не должны касаться других частей, так как иначе между ними возникнет трение. Это трение в конечном счете приведет к тому, что машина начнет терять энергию. При соприкосновении частей возникает тепло, и именно это тепло и есть энергия, потерянная машиной. Вы скажете, что тогда нужно сделать устройство с гладкой поверхностью, чтобы не возникало трение. Но это невозможно, так как не бывает совершенно гладких объектов.
2. Машина должна работать в вакууме, без воздуха. Это исходит из первого условия. Эксплуатация машины в любом месте заставит ее терять энергию из-за трения между движущимися частями и воздуха. Хотя потери энергии из-за трения воздуха очень малы, для вечного двигателя это серьезная проблема. Если есть хотя бы минимальные потери энергии, машина начнет останавливается и в конце концов остановится совсем из-за этих потерь, даже если это займет очень много времени.
3. Машина не должна издавать никаких звуков. Звук также форма энергии, и если машина издает любой звук, это означает, что она также теряет энергию.

Двигатели второго рода, которые используют теплоту окружающих тел, не противоречат закону сохранения энергии. Однако эти хитрые конструкции бессильны против второго начала термодинамики: в замкнутой системе самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к горячим невозможен. Для этого необходим некий посредник. А для работы посредника необходима энергия из внешнего источника. Кроме того, в природе не существует по-настоящему обратимы

Но самое главное, создание вечного двигателя может оказаться бессмысленным. Люди рассчитывают, что если такое устройство будет сделано, мы получим бесплатный источник энергии. Но так ли это? На самом деле, мы получим ровно столько энергии, сколько направим в этот двигатель. Мы ведь помним, что согласно законам физики, которые пока не опровергнуты, энергия не может быть создана из ничего, она может быть только преобразована. Так что, выходит, вечный двигатель – это бесполезное устройство.

Виды вечных двигателей

Сущность вечного двигателя. Самая древняя модель механизма такого типа. Описание особенностей конструкции мнимых вечных двигателей различных авторов и их основные ошибки. Теоретические соображения о принципиальной возможности разработки Рerpetuum mobile.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	презентация
Язык	русский
Дата добавления	16.01.2014

HTML-версии работы пока нет.

Подобные документы

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.

презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016

Рассмотрение идеи разных типов и видов вечных двигателей и суть их устройства. Исследование изобретений различных ученых-изобретателей и исторических личностей, связанных с вечным двигателем. Анализ типичных ошибок и заблуждений при их создании.

курсовая работа [865,7 K], добавлен 22.03.2011

Общие понятия и определение электрических машин. Основные типы и классификация электрических машин. Общая характеристика синхронного электрического двигателя и его назначение. Особенности испытаний синхронных двигателей. Ремонт синхронных двигателей.

дипломная работа [602,2 K], добавлен 03.12.2008

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения потока возбуждения. Максимально-токовая защита электропривода. Скоростные характеристики двигателя. Схемы силовых цепей двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей.

курсовая работа [2,5 M], добавлен 30.03.2014

История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.

презентация [419,0 K], добавлен 05.05.2011

Создание вечного двигателя. Вечный двигатель как воображаемый, но неосуществимый двигатель, который совершает работу неограниченно долгое время. Виды моделей вечного двигателя. Основа работы двигателя – энергия. Исключение создания перпетуум-мобиле.

контрольная работа [50,9 K], добавлен 17.11.2010

История и разнообразие гипотез о создании вечного двигателя. Магнитный двигатель как вариант вечного двигателя, работающего непрерывно посредством излучения магнитной энергии. Примерная схема магнитного двигателя и его модель, воплощенная на практике.

доклад [1,2 M], добавлен 23.12.2010

Электрический привод с тиристорными преобразователями и двигателями постоянного тока как основной тип привода станков с ЧПУ. Основные характеристики электропривода и тип двигателя постоянного тока. Достоинства и недостатки высокомоментных двигателей.

курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.12.2012

Приведение переменных и параметров рабочего механизма к валу исполнительного двигателя. Основные характеристики и параметры электропривода. Силовые полупроводниковые преобразователи, принцип их действия и структура. Схемы двигателей постоянного тока.

дипломная работа [1,0 M], добавлен 30.04.2011

История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.

презентация [1,3 M], добавлен 23.02.2011

Вечный двигателя и его характеристики

Изучая на уроках физики тему «Основы термодинамики», меня особо заинтересовал вопрос о вечном двигателе, и я решила изучить эту тему более подробно.

Актуальность данного исследования заключается в том, что технология вечного двигателя привлекала людей во все времена. Сегодня она считается скорее псевдонаучной и невозможной, нежели наоборот, но это не останавливает людей от создания все более диковинных штуковин и вещиц в надежде нарушить законы физики и произвести мировую революцию.

Что же касается вечного двигателя — «perpetuum mobile», — то, несмотря на открытие в середине XIX века закона сохранения энергии, полностью исключающего возможность создания такого устройства, попытки работы в этой области продолжаются и в наши дни. Повышение интереса к проблеме «вечного двигателя» в последнее время не случайно. Оно определяется не только современной ситуацией в энергетике, но и актуальными проблемами экологии, тесно с ней связанными. Планета Земля не вечна, ее ресурсы истощаются, и людям нужно искать другие источники материалов.

В связи с этим я выдвинула гипотезу о том, какое значение в науке имеет вечный двигатель. Возможно ли создание такого двигателя, одного из нетрадиционных источников энергии.

Цель моей работы: узнать, что же такое вечный двигатель, какие виды вечного двигателя существуют и можно ли его создать.

Выяснить, что такое вечный двигатель.

Рассмотреть более подробно некоторые модели вечных двигателей.

Сконструировать и провести испытания вечного двигателя.

Практическая значимость темы объясняется повышенным интересом к проблеме создания вечного двигателя и созданию альтернативных источников, заменяющих его.

Объект исследования: вечный двигатель.

Предмет исследования: происхождение вечного двигателя и его концепции.

Проблематика: возможно ли создание вечного двигателя.

Основная часть

Понятие вечного двигателя

Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое неограниченно долго действующее устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему извне энергии (вечный двигатель первого рода) или позволяющее получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу (вечный двигатель второго рода) (1).

Современная классификация вечных двигателей такова:

Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно. В частности, второе начало термодинамики может быть сформулировано как один из следующих постулатов:

Постулат Кельвина — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счёт охлаждения теплового резервуара.

Постулат Клаузиуса — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

Демон Максвелла и броуновский храповик, если бы такие устройства были осуществимы, позволили бы реализовать вечный двигатель второго рода. Однако доказано, что работа таких систем как замкнутых (без обмена энергией с внешней средой) невозможна.

История создания вечных двигателей

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла. К самым ранним сведениям о двигателе относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в., хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия. Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью.

Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. К XVI—XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран.

Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.

Различные виды вечных двигателей

Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечного двигателя попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.

Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII в.

Вечные двигатели обычно конструировали на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:

– подъём воды с помощью архимедова винта;

– подъём воды с помощью капилляров;

– использование колеса с не уравновешивающимися грузами;

– пар или сжатый воздух.

Самая древняя модель вечного двигателя, упоминается в рукописи XII века Бхаскары. Колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Принцип действия этого первого вечного двигателя был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса. Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.

Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, — для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция. Попытка создать вечный двигатель была безуспешной, т.к. сумма моментов силы тяжести равна нулю. Для запуска колеса необходимо приложить силу, но колесо не будет вращаться вечно. (3)

Колесо Бхаскары

Н е менее старая модель вечного двигателя, это колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит колесо должно вращаться вечно.

Колесо с шариками

Исследовательская часть

Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Изучая различные источники информации, мне стало интересно, а можно ли вообще сделать вечный двигатель и что он под собой подразумевает. И сколько будет работать колесо, если попробовать воссоздать уже существующие модели?

Конструирование и испытания колеса Бхаскара

Изучив литературу по созданию колеса Бхаскара, мы с папой приступили к его конструированию. Правда мы внесли некоторые изменения в конструкцию, взяв вместо ртути обычную воду и поменяв трубки на пластиковые бутылки.

На колесо от велосипеда с 36 спицами мы прикрепили по всему ободу пластиковые бутылки – 6 штук, заполнив их водой объемом 750 мл. Эту конструкцию жестко закрепили в центре колеса и начали эксперимент. (Приложение 1). Колесо в результате одинаково вращалось и по и против часовой стрелки. Один раз выведя его из положения равновесия наш «вечный двигатель» смог вращаться 8 секунд!

Следующий эксперимент мы провели с феном, создавая поток воздуха от него и заставляя колесо вращаться. Время его вращения увеличилось ровно на столько пока действовал воздушный поток.

Вечный двигатель у нас конечно не получился, но прикоснуться к созданию таких машин было очень интересно.

Конструирование и испытания механического двигателя

Следующее колесо, которое мы воссоздали, это было колесо с шариками. Нам понадобился плотный картон, оргстекло, шарики.

Из картона и оргстекла мы вырезали круг диаметром 22 см. На одинаковых расстояниях расположили семь направляющих для движения шариков и закрепили эту конструкцию. Шарики в наше колесо были взяты из подшипника в количестве 7 штук. (Приложение 2). Начали эксперимент. Но наш «вечный двигатель» не хотел вращаться бесконечно. Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов было меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжести грузов на плечо этих сил (проекция радиуса, перпендикулярная к направлению силы тяжести) справа и слева были равны.

Все проекты механических perpetuum mobile как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли одну и ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться.

Тогда вечный двигатель должен совершать полезную работу, не имея никаких внешних источников энергии. Проще сказать, в нем не должно сжигаться топливо и к нему не должны прикладываться механические усилия. Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея никакого внешнего источника.

Существует ряд свидетельств, что именно поиски такой нереализуемой машины заложили фундамент механики как науки. Великие ученные прошлого приняли как аксиому невозможность создания Perpetuum Mobile и тем помогли пробиться росткам новой науки. Закон сохранения энергии стал неизбежным препятствием для изобретателей Perpetuum Mobile .

Значение «вечного двигателя» как источника энергии весьма велико. Если бы у нас был такой двигатель, то, автоматизировав многие процессы, человечество могло бы перейти от физического труда к умственному, к творчеству. Мы могли бы получать энергию в любых количествах, в зависимости от мощности генерирующей установки.

Ученые говорят, что создать вечный двигатель невозможно, но люди, не обращая внимания на их высказывания, продолжают пытаться создать Perpetuuum Mobile . Я же соглашаюсь с мнением ученых, но верю, что изобрести такой механизм, который будет работать очень долго под силу человеческим возможностям.

Список литературы

Большая Советская Энциклопедия / ред. О.Ю. Шмидт. — М.: Советская Энциклопедия, 1992. — 921 c.

Бродянский В.М. Вечный двигатель — прежде и теперь. — Гостехиздат, ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 264с.

Перельман, Я.И. Занимательная физика. Книга первая / Я.И. Перельман. — М.: Центрполиграф, 2017. — 252с.