Ein Perpetuum mobile, oder lateinisch "perpetum mobile", ist eine hypothetische Maschine, die nach einem ersten Impuls ewig funktionieren könnte, ohne dass sie später mit Energie versorgt werden müsste.
Die Gesetze der Thermodynamik
Um zu verstehen, ob ein Perpetum mobile möglich oder unmöglich ist, sollte man sich an die ersten beiden Hauptsätze der Thermodynamik erinnern:
- Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt: "Energie wird weder erzeugt noch vernichtet, sie kann nur in verschiedene Zustände und Formen übergehen." Das heißt, wenn an einem gegebenen System Arbeit verrichtet wird oder es Wärme mit der äußeren Umgebung austauscht, dann ändert sich seine innere Energie.
- Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Ihm zufolge "neigt die Entropie des Universums dazu, mit der Zeit zuzunehmen." Dieses Gesetz gibt an, in welche Richtung der thermodynamische Prozess spontan ablaufen wird. Außerdem impliziert dieses Gesetz die Unmöglichkeit der Energieübertragung von einem Typ zum anderen ohne Verlust.
Perpetuum mobile erster und zweiter Art
Perpetuum mobile, oder auf Latein perpetuum mobile, ist von zwei Arten:
- Ein Perpetuum mobile der ersten Art ist eine Maschine, die ständig ohne Zufuhr von Fremdenergie arbeitet und gleichzeitig etwas Arbeit verrichtet. Das heißt, das Perpetum Mobile erster Art widerspricht dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, weshalb man es übrigens auch Motor erster Art nannte.
- Ein Perpetuum Mobile der zweiten Art ist jede Maschine, die mit periodischen Zyklen arbeitet und dabei eine Energieart in eine andere umwandelt, beispielsweise mechanisch in elektrisch und umgekehrt, ohne dabei Verluste zu machen. Das heißt, ein Perpetuum mobile (perpetuum mobile) der zweiten Art widerspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.
Unmöglichkeit der Existenz
Ein Perpetuum Mobile erster Art widerspricht dem physikalischen Grundgesetz der Energieerh altung in einem isolierten System, kann also nicht existieren. Was das Perpetuum Mobile der zweiten Art betrifft, ist es ebenfalls unmöglich, da in jedem laufenden Motor Energie auf verschiedene Weise verteilt wird, hauptsächlich in Form von Wärme.
Angesichts der Tatsache, dass die Gesetze der Thermodynamik durch mehrere Jahrhunderte von Experimenten und Experimenten verifiziert wurden und nie gescheitert sind, können wir mit Sicherheit sagen, dass alle Projekte von Perpetuum-Motion-Maschinen ein Schwindel sind. Solche Projekte entstehen oft in verschiedenen religiösen Kreisen, in denen es Glauben an unendliche Energiequellen und so weiter gibt.
Außerdem verschiedene mentale"Paradoxien", die anscheinend die Effizienz bestimmter Perpetuum Mobiles demonstrieren. In all diesen Fällen sprechen wir von Fehlern beim Verständnis der Gesetze der Physik, daher sind solche mentalen "Paradoxien" aufschlussreich.
Historische Suche nach Perpetuum mobile und ihre Bedeutung für die Entwicklung der Menschheit
Die Gesetze der Thermodynamik wurden schließlich in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts aufgestellt. Demnach kann keine laufende Maschine Energie mit einem Wirkungsgrad von 100% von einem Zustand in einen anderen übertragen, ganz zu schweigen von der ständigen Energieversorgung anderer Systeme, ohne sie der Maschine selbst zuzuführen.
Trotzdem suchten und suchen viele Menschen im Laufe der Geschichte und bis heute nach verschiedenen Bauformen funktionierender Perpetuum Mobiles, die man mit einer Art „Elixier der Jugend“vergleichen kann dem Gebiet der Mechanik.
Alle Konstruktionen solcher Maschinen basieren auf der Verwendung unterschiedlicher Gewichte, Winkel, physikalischer oder mechanischer Eigenschaften bestimmter Substanzen, die sich ständig bewegen und sogar einen Überschuss an nützlicher Energie erzeugen können. Wenn man über die moderne Zeit und ihren enormen Energiebedarf spricht, kann man die Bedeutung des Perpetum Mobile verstehen, das zu einer echten Revolution in der Entwicklung der Menschheit werden sollte.
Wenn wir in die Geschichte zurückgehen, tauchten die ersten bekannten Konstruktionen von Perpetuum-Motion-Maschinen im mittel alterlichen Europa auf. Es wird vermutet, dass die entsprechende Erfindung in Bayern im 8. Jahrhundert zum ersten Modell eines Perpetuum mobile wurde. Jahrhundert n. Chr.
Berühmte Konstruktionen von Perpetuum mobile im Mittel alter
Über die Existenz von Perpetum Mobile-Projekten in Gesellschaften vor dem Mittel alter ist leider nichts bekannt. Es sind keine Informationen darüber erh alten, dass die alten Griechen oder Römer solche Maschinen gebaut haben.
Die älteste der Menschheit bekannte Erfindung des Perpetuum Mobile ist das Zauberrad. Obwohl von dieser Erfindung keine Bilder erh alten sind, geht sie nach historischen Schriftquellen auf die Zeit der Existenz des Merowingerreiches auf dem Gebiet des heutigen Bayern im 8. Jahrhundert zurück. Einige Historiker sagen jedoch, dass diese Maschine nicht wirklich existiert hat und dass alle Informationen darüber eine Legende sind.
Bhaskara war ein berühmter indischer Mathematiker, der auf seinem Kontinent als der einflussreichste Wissenschaftler des Mittel alters gilt. Seine Arbeit über Differentialgleichungen geht 5 Jahrhunderte vor ähnlichen Arbeiten von Newton und Leibniz zurück. Um 1150 erfand Bhaskara ein Rad, das sich ewig drehen sollte. Leider wurde diese Erfindung nie konstruiert, aber sie ist der erste unbestrittene Beweis für Versuche, ein Perpetuum mobile zu schaffen.
Die erste Erfindung eines Perpetuum Mobile in Europa ist das Auto des berühmten französischen Freimaurers und Architekten Villard de Honnecourt aus dem 13. Jahrhundert. Es ist nicht sicher, ob seine Erfindung konstruiert wurde, aber in den Tagebüchern von Villard de Honnecourt findet man ein Bild seines Perpetuum Mobile.
Legendärer Ingenieur und Erfinder aus Florenz, Leonardo da Vinci, erschuf auch mehrere Maschinen - Perpetuum mobile, und in dieser Hinsicht war er seiner Zeit mehrere Jahrhunderte voraus. Diese Maschinen erwiesen sich natürlich als funktionsunfähig, und der Wissenschaftler kam zu dem Schluss, dass Perpetuum mobile in der Physik nicht existieren kann.
Perpetuum Mobile der Neuen Zeit
Mit dem Aufkommen der Neuzeit wurde die Erfindung des Perpetuum Mobile zu einem beliebten Zeitvertreib, und viele Erfinder verbrachten ihre Zeit damit, ein solches Gerät zu entwickeln. Dieser Boom ist vor allem auf die Erfolge in der Entwicklung der Mechanik zurückzuführen.
So entwarf der italienische Erfinder Mark Zimara im 16. Jahrhundert eine ununterbrochen arbeitende Mühle, und der Holländer Cornelius Drebbel widmete dem englischen König eine dieser Erfindungen. 1712 analysierte der Ingenieur Johann Bessler mehr als 300 solcher Erfindungen und beschloss, sein eigenes Perpetum Mobile zu bauen.
Infolgedessen erließen Mitglieder der Königlichen Akademie der Wissenschaften in Paris 1775 einen Erlass, dass sie keine Erfindungen annehmen würden, die mit dem Thema eines Perpetuum Mobile in Verbindung gebracht würden.
Gedankenexperimente
In der theoretischen Physik werden Gedankenexperimente oft verwendet, um grundlegende physikalische Gesetze zu testen. Zum Thema Perpetuum Mobile sind folgende Projekte zu nennen:
Maxwells Dämon. Wir sprechen von einer Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, wenn ein hypothetischer Dämon ein Gasgemisch trennt. Dieses Gedankenexperiment ermöglichtdas Wesen der Entropie des Systems verstehen
Richard Feynmans Perpetuum Mobile, das durch thermische Schwankungen funktioniert und daher ewig laufen kann. Tatsächlich funktioniert es, solange die Umgebung eine höhere Temperatur als der Motor selbst hat
Ist die Hoffnung, ein Perpetuum mobile zu bauen, endgültig tot?
Wir können nicht mit Sicherheit sagen, dass ein Mechanismus, der für immer funktionieren kann, niemals erfunden werden wird, da die Menschheit immer noch nicht viel über das Universum weiß, in dem sie lebt. Vielleicht wird eine Art exotischer Materie entdeckt, wie zum Beispiel schwarze Materie im Weltraum, über die fast nichts bekannt ist. Das Verh alten dieser Materie kann uns zwingen, die Gesetze der Thermodynamik zu überdenken. Diese Gesetze sind so grundlegend, dass jede Änderung ihres Umfangs dem Einfluss von Albert Einsteins Theorie auf die Gesetze der klassischen Mechanik von Isaac Newton und auf die Entwicklung der Physik im Allgemeinen ähnlich sein wird. Es ist auch möglich, dass ein Perpetuum mobile in Objekten existiert, deren Verh alten von der Quantenmechanik bestimmt wird.
