Perpetual Motion-Maschinen. Sind sie reine Science-Fiction? Oder könnten wir jemals wirklich eine bauen?
Es gab viele Ansprüche solcher Geräte In der Vergangenheit haben sich alle als nicht so beworben erwiesen - gelinde gesagt. Aber könnten unsere derzeitigen Kenntnisse der Physik und des Universums tatsächliche Möglichkeiten für den Bau eines Perpetual-Motion-Geräts in der Zukunft eröffnen?
Lass es uns herausfinden.
VERBINDUNG: 9 GEGENSTÄNDE, DIE ERFINDET WURDEN, UM PHYSIK ZU VERWEIGERN
Was ist eine Perpetual Motion Maschine?
Diese Maschinentypen bewegen sich ständig, was bedeutet, dass sie niemals aufhören. Wenn Sie heute eine erstellen könnten, setzen Sie sie in Bewegung und lassen Sie sie in Ruhe. Sie sollte bis zum Ende der Tage in Bewegung bleiben, auch bekannt als "" Big Freeze ".
Der "Big Freeze" ist das theoretische Ende von allem, wenn sich das Universum so weit ausgedehnt hat, dass es einen Zustand von null thermodynamischer freier Energie erreicht.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Kosmos keine Bewegung mehr aufrechterhalten, und im Allgemeinen ist alles tot. Der Raum und alles darin erreichen den absoluten Nullpunkt.
Dies wird eine Zeit ewiger, nie endender, völliger Dunkelheit sein. Gut zu wissen, aber nicht den Schlaf verlieren - es geht nur darum 100 Billionen Jahre oder so weg. Es gibt eine Fülle von andere Theorien vom Ende von allem, aber dieses wird von Experten am meisten akzeptiert.
Zum Glück werden unsere Spezies und alles Leben im Universum wahrscheinlich sein zu diesem Zeitpunkt ausgestorben .
Perpetual Motion: "Das Schlangenöl der Physik"
Sie werden wahrscheinlich viele Designs im Internet finden, die behaupten, Prototypen oder Beweise für ständige Bewegung zu sein. Einige dieser Designs sehen bei einer Erstinspektion sicherlich überzeugend aus. Sie könnten ein Design wahrscheinlich selbst entwickeln, und wenn es möglich wäreum es zu konstruieren, könnte es sich auch für alle Zeiten bewegen.
Wenn ein echtes Perpetual-Motion-Gerät erreicht werden könnte, hätte dies enorme Auswirkungen. Sie könnten eine ewige Energiequelle für die Kosten des Maschinenbaus darstellen - nicht allzu schäbig.
Leider haben die reale Welt und die Grundgesetze der Physik andere Ideen für Perpetual-Motion-Maschinen. Sie sind per Definition unmöglich.
Zumindest angesichts unserer vorhandenen Kenntnisse der Physik. Es könnte möglich sein, dass sich in Zukunft neue Wissensgebiete ergeben und unser derzeitiges Verständnis der Physik auf den Kopf stellen, aber dies erscheint unwahrscheinlich.
Immerhin kann man nie möglicherweise wissen, was Sie nicht wissen .
Aber nehmen wir einfach an, dass Perpetual-Motion-Maschinen nicht unmöglich sind, und schauen wir uns einige mögliche Beispiele an und wie sie theoretisch funktionieren könnten.
Ein Perpetuum Motion Stone sammelt kein Moos
Wir sind sicher, dass Sie mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik vertraut sind. Dies ist der Hauptsatz der Energieerhaltung.
Dies besagt, dass Energie immer erhalten bleibt und weder erzeugt noch zerstört werden kann, obwohl Sie ihre Form ändern können. Damit eine Maschine in Bewegung bleibt, muss der Energieeintrag in das System jedoch verlustfrei im System bleibenallein macht die Idee von Perpetual-Motion-Maschinen strittig.
A wahr Perpetual Motion Machine muss folgendes beachten :
1. Reibung muss beseitigt werden - Es kann keine Reibung zwischen beweglichen Teilen geben. Reibung würde der Maschine Energie rauben, die als Wärme verloren gehen würde, oder wenn es heiß genug wird, leicht. Sie könnten die Oberflächen der Teile so glatt wie möglich machen, aberEs würde immer noch mikroskopische Unvollkommenheiten geben, die Reibung erzeugen würden. Immer wenn zwei Teile aneinander reiben, wird Wärme erzeugt. Nach den Gesetzen der Thermodynamik wird kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und geht aus dem System verloren. Nicht kühl, kein Wortspiel beabsichtigtvorgeschlagene Perpetual Motion Maschine.
2. Die Maschine muss im Vakuum betrieben werden, dh ohne Luft - Luft reibt wie andere bewegliche Teile an der beweglichen Maschine und erzeugt Reibung, was zu einem kleinen, aber bedeutenden Energieverlust der Maschine führt. Mit der Zeit würde die Maschine, selbst wenn dies die einzige Reibung wäre, alles verlierenseine kinetische Energie aus dieser Reibung. Dies würde lange dauern, aber die Maschine würde lange vor dem Ende der Tage zum Stillstand kommen.
3. Die Maschine muss leise sein, absolut leise - Jede Tonerzeugung ist auch ein Energieverlust des Systems. Dies würde, wie die beiden anderen oben genannten Punkte, die Maschine letztendlich ihrer kinetischen Energie berauben.
Siehe das Wunder der ständigen Bewegung
Selbst mit der vorgeschlagenen Unfähigkeit der ständigen Bewegung, die Gesetze der Physik zu brechen, hat dies ehrgeizige Erfinder nicht davon abgehalten, dies zu erreichen.
Simaneks Online-Museum enthüllt einige der ersten Maschinen, die vom indischen Mathematiker und Astronomen entworfen wurden Bhaskara im 12. Jahrhundert Das Design einer Maschine war so beschaffen, dass sie sich angeblich aufgrund eines Ungleichgewichts, das durch Quecksilberbehälter am Rand verursacht wurde, auf unbestimmte Zeit drehte. Weitere Beispiele für Versuche mit einer Perpetual-Motion-Maschine sind Windmühlen aus dem 16. Jahrhundert, Siphons aus dem 17. Jahrhundert und einige Wasserradkonstruktionen.
Es muss angemerkt werden, dass einige Perpetual-Motion-Maschinen wirklich im Geiste der Neugier und der Wissenschaft entwickelt wurden. Andere waren direkte Versuche, den Geldgewinn zu täuschen.
Der wahrscheinlich berühmteste Scherz ist der von Charles Redheffer aus dem Jahr 1812. Wir werden dies später genauer besprechen.
Amerika des 19. Jahrhunderts war wie viele andere Orte ein erstklassiger Ort für solche Scherze. In seinem Buch " Pranksters: Unfug in der modernen Welt machen "Kimbrew McLeod enthüllt uns viele der Menschen, die vom 17. Jahrhundert bis in die Gegenwart unterwegs waren.
Während die gewissenhafteren die Wahrheit mit der wissenschaftlichen Methode suchten, war für andere der Weg, Geld zu verdienen, die Pseudowissenschaft.
Beispiele für Perpetual Motion-Maschinen
Hier sehen wir uns einige der interessantesten Beispiele für vorgeschlagene Perpetual-Motion-Maschinen in der Geschichte an. Einige sind Scherze, während andere echte Versuche sind, diese fantastischen Maschinen zu erschaffen.
Diese Liste ist alles andere als vollständig und in keiner bestimmten Reihenfolge.
1. Der sogenannte "Redheffer's Hoax" war ein interessanter Vorschlag
Quelle : Charles Redheffer / Wikimedia
Philadelphia und New York waren begeistert von Mr. Redheffers Perpetual Motion Machine als es 1812 enthüllt wurde. Seine Demonstrationsshows brachten ihm Tausende von Dollar ein, eine enorme Geldsumme zu dieser Zeit. Die Geschichte wird in WJD Ord-Humes Buch ausführlich behandelt " Perpetual Motion: Die Geschichte einer Obsession ".
Laut Ord-Hume wissen Historiker vor dem Scherz nur sehr wenig über Redheffers Geschichte. Er tauchte erstmals 1812 auf und eröffnete ein Haus in der Nähe des Flusses Schuylkill, um seine Wundermaschine vorzuführen. Redheffer behauptete, die "Gubbins" der Maschine könnten esfür immer in Bewegung bleiben, ohne jemals berührt oder unterstützt zu werden.
Die Maschine arbeitete angeblich nach dem "angenommenen Prinzip der fortwährenden Bewegung durch kontinuierliche Abwärtskraft auf einer schiefen Ebene". Dies würde eine kontinuierliche horizontale Kraftkomponente erzeugen. Redheffer konstruierte laut Ord-Hume eine Maschine, die durch eine Schwerkraft betrieben wurde.angetriebenes Pendel mit einem großen horizontalen Zahnrad unten.
Dies verriegelte mit einem anderen kleineren Zahnrad. Diese Doppelzahnräder und die zugehörige Welle drehten sich getrennt. Zwei Rampen wurden auf dem größeren Zahnrad platziert und auf den Rampen waren auch Gewichte. Diese Gewichte drückten das große Zahnrad von der Welle weg. Die resultierende Reibung würdeZahnrad und Welle drehen lassen.
Dieses sich drehende Zahnrad würde das kleinere Zahnrad antreiben, wenn die Gewichte entfernt würden. Die Maschine würde zum Stillstand kommen. Redheffer war so zufrieden mit seiner Maschine, dass er sich für den Bau eines größeren im Bundesstaat Pennsylvania einsetzte. Der Staat, ziemlich weise wie erstellte sich heraus, schickte zwei Inspektoren, um die mögliche Investition zu untersuchen.
Hier ist Redheffer Handlung begann sich zu entwirren.
Als die Inspektoren ankamen, fanden sie die Maschine in einem verschlossenen Raum, der nur durch ein Fenster sichtbar war. Einer der Inspektoren, Nathan Seller, hatte auch seinen Sohn mitgebracht.
Der Sohn des Inspektors bemerkte, dass die Zahnräder in der Maschine nicht genau wie angegeben funktionierten. Die Zahnräder und Zahnräder schienen auf der falschen Seite abgenutzt zu sein. Dies würde bedeuten, dass die Welle, die Gewichte und das Zahnrad das kleinere Zahnrad nicht antreibendie Seite. Es schien in der Tat, dass das Gegenteil der Fall war.
Nathan glaubte seinem Sohn und stellte fest, dass die Maschine ein Scherz war. Anstatt mit seiner Vermutung an die Öffentlichkeit zu gehen, beauftragte er Isaiah Lukens, einen lokalen Ingenieur, mit dem Bau seiner eigenen Version der Maschine. Die Aufgabe bestand darin, dass sie aussah und funktionierte"wie Redheffer es sollte. Lukens konstruierte erfolgreich ein ähnliches Gerät mit einer scheinbar soliden Basis und einem quadratischen Stück Glas oben. Das Gerät hatte vier Holzklammern, die auf dem an Holzpfosten befestigten Glas dekorativ sein sollten.
Lukens platzierte einen Uhrwerkmotor an der Basis. Eine dieser Abschlüsse war tatsächlich eine Wickelvorrichtung. Sie konnte den Motor den ganzen Tag lang mit Strom versorgen. Dieser Motor würde die Welle drehen und somit die Zahnräder antreiben. Lukens zeigteRedheffer, die Replik-Maschine, die von dem Anblick, dass sie funktionierte, so überwältigt war, bot Geld an, um zu wissen, wie sie funktionierte. Verkäufer und Lukens ließen die Nachricht von dem Scherz verbreiten, anstatt Redheffer sofort zu konfrontieren.
Die Maschine wurde ein zweites Mal entlarvt, woraufhin die Menge Blut roch. Als sie dies bemerkte, wurde die Menge ballistisch und zerstörte Redheffers Arbeit. Redheffer machte verständlicherweise einen schnellen Ausstieg, um nie wieder gesehen zu werden. Hier ist ein Modell in Aktion, obwohl esDiese Maschine und Redheffers Schicksal sind eine Warnung aus der Geschichte, weil sie falsche Behauptungen über die Schaffung einer Perpetual-Motion-Maschine aufstellte.
2. Bischof John Wilkins 'Perpetual Motion Device
Bischof John Wilkins , Gründer und erster Sekretär der British Royal Society, hat ein Buch über "Mathematische Magie" zusammengestellt. Seine Arbeit fiel mit der Zeit in der Geschichte zusammen, in der "magische Künste" im Zeitalter der Aufklärung durch die wissenschaftliche Methode ersetzt wurden.Ein Zeitalter, das wir jetzt kaum verstehen konnten, als die Mythologie durch die Vernunft ersetzt wurde.
Anfang 1600, William Gilberts Buch " De Magnete "wurde veröffentlicht. Den Lesern wurde ein faszinierender Bericht über Gilberts Experimente mit magnetischen Logensteinen und eine Einführung in das neue Feld des Magnetismus angeboten.
Dies weckte große Begeisterung und großes Interesse an Experimenten auf diesem aufstrebenden Gebiet. Viele haben dieses mysteriöse Phänomen jedoch missverstanden. Johannes Kepler versuchte, die Theorie anzuwenden, um die Bewegung von Planeten zu erklären, erst später, um sie zu ignorieren.
Kepler spielte mit der Idee, dass die Sonne ein riesiger Magnet sei, dessen Felder die Umlaufbahnen des Planeten beeinflussten, aber er lehnte diese Vorstellung später ab. Anton Mesmer glaubte, dass Magnete möglicherweise den menschlichen Körper beeinflussten, und dachte, dass sie einen magnetischen Einfluss innerhalb der Menschen erzeugen könnten.Es wird spekuliert, dass Antons Arbeit die Sätze "Tiermagnetismus" und "Mesmerismus" geprägt hat.
Wilkins erörterte die Schwierigkeit, eine ewige Bewegung zu erreichen. Er betrachtete ein Gerät, das Schott oft Johannes Taisnierus zuschrieb. Dieses Gerät bestand aus zwei geneigten Rampen, einer Eisenkugel und einem magnetischen Lodestone, der oben klebte. Der Lodestone war ein großes Stück NaturStein in einer Eisenkugel eingeschlossen.
Der Ball wurde die Rampe in Richtung des Lodestone hochgezogen, wo er später durch ein Loch in Richtung einer unteren Rampe fiel. Von hier aus rollte er durch ein weiteres Loch zurück zur geraden Rampe, wo er wieder hochgezogen wurde. Dieses Grundkonzept offensichtlichbrauchte weitere Arbeit und Verfeinerung.
Wie verhindern Sie beispielsweise, dass der Ball vom Magneten auf der Rampe an Ort und Stelle gehalten wird? Es ist für uns heute schwierig zu verstehen, warum dieses Gerät zu dieser Zeit ernst genommen wurde. Auch heute noch wird dieses Grundkonzept in Betracht gezogenzeitgenössische Perpetual Motion-Lösungen, sogenannte Magnetmotoren.
Wilkins betrachtete das Gerät und bot eine ausführliche Diskussion und praktische Schwierigkeiten des Geräts an. Seine Diskussion betrachtete eine große Schwierigkeit darin, dass der Ball nicht bis zur unteren Rampe herunterfiel, sondern vom Magneten an Ort und Stelle gehalten wurde. Vielleichtwürde sogar von der unteren Rampe aufsteigen.
Wilkins Maschine ist ein gutes Beispiel dafür, wie wir uns bewusst sein sollten, dass einige Vorschläge uns vor der Sinnlosigkeit dieser Suche warnen könnten.
3. Einige behaupten, dass "Drinking Birds" Perpetual Motion-Maschinen sind
" Trinkvögel "oder" Sipping Birds "oder" Insatiable Birds ", wie auch immer Sie sie nennen möchten, sind ziemlich interessante Geräte. Auf den ersten Blick scheint dies ein guter Konkurrent zu sein, dessen Design sich von den meisten" Motoren "für ewige Bewegungen unterscheidet.
Diese frechen kleinen Partytricks haben einen vogelförmigen Hebel, der ein Getränk "nimmt" und dann in eine vertikale Position zurückkehrt und so weiter. Aber wie?
Das grundlegende Design dieser Spielzeuge besteht aus zwei Glaskolben, die durch ein Stück Glasrohr verbunden sind. Etwas mehr als die Hälfte des Raums innerhalb der Glaskolben und der Röhre ist im Vakuum mit Flüssigkeit gefüllt, die normalerweise gefärbt ist. Diese Flüssigkeit isttypischerweise Dichlormethan oder Methylenchlorid, das einen sehr niedrigen Siedepunkt hat.
Der Kopf ist normalerweise mit Filz bedeckt, der beim "Trinken" Wasser aufnimmt. Durch Verdampfen dieses Wassers wird die Temperatur des Kopfes gesenkt, wodurch Dichlormethan im Kopfbereich kondensiert.
Dies erzeugt einen Druckabfall in diesem Abschnitt des Geräts, der dem idealen Gasgesetz folgt. Der höhere Druck am hinteren Ende drückt die Flüssigkeit den Hals hinauf, wodurch der Kopfabschnitt kopflastig wird. Der "Trinkvogel" dreht sich dannund der Kopf berührt die Flüssigkeit. Dabei steigt der Schwanzabschnitt über die Oberfläche der Flüssigkeit.
Der Druck gleicht sich aus, wenn eine Blase "warmen" Dampfes vom Kopf zum Schwanz aufsteigt und dabei die Flüssigkeit verdrängt. Dies erhöht das Gewicht des Schwanzes und der Vogel kehrt in seine vertikale Position zurück, damit der gesamte Prozess beginnen kannerneut.
Ziemlich ordentlich, aber ist das eine Art Perpetual-Motion-Maschine? Woher kommt denn die Energie?
Die Antwort ist die Umgebungslufttemperatur. Daher handelt es sich nicht um eine Perpetual-Motion-Maschine, da die Arbeit ausschließlich von externen Energiequellen abhängt.
In diesem Beispiel lernen wir, immer nach der Energiequelle zu suchen, wenn dies nicht sofort offensichtlich ist.
4. Die berüchtigte "selbstfüllende Flasche"
Dieses Gerät wurde irgendwann im 17. Jahrhundert vom berühmten Chemiker Robert Boyle erfunden und ist ein sehr interessantes Konzept. Die Idee war, dass eine Flüssigkeit, die in den Becher gegossen wird, durch ein Wickelrohr durch den Griff nach oben und zurück in den Becher fließtdie Hauptaufnahme.
Dabei sollte sich die Tasse weiter leeren und nachfüllen ad infinitum .
Das Prinzip hinter dem Becher ist eigentlich ganz einfach: Das Gewicht der Flüssigkeit im Gefäß ist deutlich höher als das Gewicht der im Hals des Gefäßes enthaltenen Flüssigkeit, was zu einem Druckunterschied führt, der dazu führt, dass das Wasser den Hals hinauf steigtdes Schiffes.
Dies sollte zwingen Sie die Flüssigkeit zu Durchfluss, um den Gewichtsunterschied auszugleichen auch bekannt als hydrostatischer Druck. Wenn dieser Ausgleich ausreicht, um die Flüssigkeit vom Hals in die obere Zone zu heben, in der das Rohr endet, nimmt das System ein kontinuierliches Verhalten an, um den Druck auszugleichenUnterschiede.
Leider ist die theoretische Grundlage für Mr. Boyle falsch, weil sie Gewicht mit Druck verwechselt und daher niemals funktionieren würde. Zurück zum Zeichenbrett, Sir!
5. Das "Crookes Radiometer" war sicherlich ziemlich überzeugend
Ein weiterer interessanter Vorschlag für ein Perpetual Motion-Gerät als " Crookes Radiometer ". Dieses Gerät bestand aus einem kleinen windmühlenähnlichen Gerät, das sich in einer luftdichten Kammer befand, die in einem Vakuum gehalten wurde, das sich tatsächlich aus eigener Kraft zu bewegen schien.
Es wurde von seinem Schöpfer behauptet, dass diese kleine Windmühle überhaupt keine war, sondern ein Prototyp einer "Lichtmühle". Entwickelt von einem anderen Chemiker namens William Crookes, wurde das Phänomen zufällig entdeckt und er postulierte, dass Lichtphotonen die Windmühle drücktenMühlenschaufeln über Strahlungsdruck wie von Maxwells Theorie des Elektromagnetismus vorhergesagt.
Er baute 1873 den ersten funktionierenden Prototyp, sehr zum Erstaunen seiner Kollegen.
Leider war Crookes Schlussfolgerung falsch.
Eine vernünftigere Erklärung kam einige Jahre später, als Osborne Reynolds entdeckte, dass Lichtphotonen Gasmoleküle an den schwarzen Seiten der Flügel erwärmen, die dann an die Ränder kriechen und somit in die kühleren Gasmoleküle an den Silverseiten der Flügel fließendrehen sie.
"Die Nettobewegung der Schaufel aufgrund der Tangentialkräfte an den Rändern ist vom wärmeren Gas weg und in Richtung des kühleren Gases, wobei das Gas in entgegengesetzter Richtung um die Kante strömt", UC-Riverside's Phil Gibbs erklärt .
Schließen, aber keine Zigarre.
Könnten wir also jemals eine echte Perpetual-Motion-Maschine bauen? Zumindest für den Moment scheint dies höchst unwahrscheinlich. Wir sind jedoch zuversichtlich, dass dies viele angehende Erfinder in Zukunft nicht davon abhalten wird, es zumindest zu versuchen.
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