Kako se znanost razvija, njezini zakoni pokrivaju sve šira područja, usavršavaju se, približavaju se zakonima prirode i postaju im primjereni. U generaliziranom obliku, prirodu veze između zakona prirode i zakona znanosti jasno je izrazio A. Einstein: "Naše ideje o fizičkoj stvarnosti nikad ne mogu biti konačne i uvijek moramo biti spremni promijeniti te ideje." P. L. Kapitsa, koja je voljela paradokse, čak je rekla ovo: "Nisu zanimljivi sami zakoni, već odstupanja od njih."
No, izumitelji perpetuum mobile griješe, računajući na potpuno moguću promjenu zakona znanosti koji još ne dopuštaju rad vječnih strojeva za kretanje. Činjenica je da se zakoni znanosti (posebno fizike) ne ukidaju, već dopunjuju i razvijaju.
N. Bohr formulirao je općenito stajalište (1923.), odražavajući ovu pravilnost razvoja znanosti: načelo korespondencije, koje kaže da svaki opći zakon stari zakon uključuje kao poseban slučaj; on (stari) se dobiva iz novog pri prelasku na druge vrijednosti veličina koje ga definiraju.
Odobrenje zakona o očuvanju energije - prvog zakona termodinamike - učinilo je pokušaje stvaranja vječnog pokretača prve vrste apsolutno beznadnom potragom. I premda su još uvijek trajali, glavna misao stvaralaca perpetuum mobile promijenila se. Nove varijante trajnih pokretačkih strojeva rađaju se već u potpunosti u skladu s prvim zakonom termodinamike: koliko energije uđe u takav motor, potpuno ista količina izlazi.
Kao što znate, zakon očuvanja energije može se formulirati u sljedećem donekle modificiranom obliku: za sve procese pretvorbe energije zbroj svih vrsta energije koje sudjeluju u tom procesu mora ostati nepromijenjen. Takva formulacija, iako ne dopušta mogućnost stvaranja energije ni iz čega, ostavlja otvorenim drugi način ostvarenja vječnog pokretača, čiji bi se princip rada temeljio na idealnoj transformaciji jednog oblika energije u drugi.
Bilo je poznato da se rad u motorima obavlja kada vruće tijelo odaje toplinu plinu ili pari, a para, na primjer, pomiče klip. Međutim, pokazalo se da nije bilo načina da energija iz hladnijeg tijela prijeđe u toplije. No, za stvaranje vječnog pokretača potrebno je istovremeno raditi.
Kao rezultat razvoja termodinamike, temeljenog na radovima Sadija Carnota, Rudolf Clausius pokazao je da je nemoguć proces u kojem bi toplina spontano prelazila iz hladnijih u toplija tijela. Istodobno, nemoguć je samo izravni prijelaz - također je nemoguće izvršiti ga uz pomoć strojeva ili uređaja bez daljnjih promjena u prirodi.
William Thomson (Lord Kelvin) formulirao je princip nemogućnosti trajnog pokretača druge vrste (1851.), budući da su procesi u prirodi nemogući, čija bi jedina posljedica bio mehanički rad izveden hlađenjem spremnika topline.
Promotivni video:
Istražujući pitanje nove vrste perpetuum mobile na početku XX. Stoljeća. studirao je poznati njemački fizičar i kemičar Wilhelm Ostwald. Nazvao je idealni stroj, sposoban ciklički i bez gubitaka, pretvarajući energiju iz jednog oblika u drugi, nazvao je vječni stroj za kretanje druge vrste. Kao što se može vidjeti, čak i nakon odbacivanja mogućnosti stvaranja vječnog pokreta prvog tipa, problem vječnog kretanja i dalje ostaje otvoren. Međutim, trajni pokretni strojevi prve i druge vrste već se međusobno znatno razlikuju. Ako se funkcija neprestanog pokretačkog stroja prve vrste, koju su znanstvenici proglasili neostvarivom, sastojala u neprekidnom obavljanju korisnog rada bez nadopunjavanja zaliha energije iz vanjskih izvora, tada se od vječnog pokretačkog stroja druge vrste tražila samo sposobnost idealne transformacije energije.
Prema prvom zakonu termodinamike, toplina je ekvivalentna mehaničkoj energiji, stoga je, bez proturječja prvom principu, posve moguće izgraditi stroj koji uzima toplinu iz tijela koje ima temperaturu okolnog zraka, ili, na primjer, uzima toplinu iz vode iz velikih rezervoara i izvodi zbog ovaj mehanički rad. Ako se sada dobivena mehanička energija pretvori natrag u toplinu, tada nastaje zatvoreni ciklus pretvorbe energije, zasnovan na principu trajnog stroja druge vrste.
Međutim, takvi se fenomeni nikada ne susreću u svakodnevnom životu. U toploj sobi boca mlijeka izvađena iz hladnjaka zagrijava se, a čaša vrućeg čaja hladi. Osim toga, hladna tekućina, kada se zagrije, neprimjetno snižava temperaturu zraka u sobi, a vruća je povećava. Istodobno, nikad se ne dogodi da se hladno tijelo samo od sebe ohladi ili se vruće zagrije. Za takvo hlađenje koriste se posebni rashladni uređaji kojima je, međutim, potrebna stalna opskrba energijom iz vanjskih izvora. Istodobno, spontano hlađenje prehlade ili zagrijavanje vrućeg tijela uopće nije u suprotnosti s prvim zakonom termodinamike. Stoga je očito da tekst ovog zakona treba nekako razjasniti i dopuniti.
Drugi zakon termodinamike eliminira nepotpunost zakona očuvanja energije, koji nije razlikovao reverzibilne i nepovratne procese i time ostavio iluzornu nadu za one koji se nisu htjeli pomiriti s nemogućnošću stvaranja perpetuum mobile. Ovaj fizički princip nameće ograničenje usmjeravanja procesa koji se mogu dogoditi u termodinamičkim sustavima. Drugi zakon termodinamike zabranjuje takozvane vječne strojeve druge vrste, pokazujući da učinkovitost ne može biti jednaka jedinici, budući da za kružni postupak temperatura hladnjaka ne može biti jednaka apsolutnoj nuli (nemoguće je izgraditi zatvoreni ciklus koji prolazi kroz točku s nultom temperaturom).
Postoji nekoliko ekvivalentnih formulacija drugog zakona termodinamike:
Clausiusov postulat: „Nemoguć je kružni proces, čiji je jedini rezultat prijenos topline s manje zagrijanog tijela na toplije“(taj se proces naziva Clausiusovim postupkom).
Thomson-ov (Kelvin-ov) postulat: "Nemoguć je kružni postupak čiji bi jedini rezultat bio stvaranje rada hlađenjem spremnika topline" (taj se postupak naziva Thomson-ovim postupkom).
Druga formulacija drugog zakona termodinamike temelji se na konceptu entropije:
"Entropija izoliranog sustava ne može se smanjivati" (zakon entropije koja se ne smanjuje). U stanju s maksimalnom entropijom, makroskopski nepovratni procesi (a postupak prijenosa topline uvijek je nepovratan zbog Klausijeva postulata) su nemogući.
Kada je stvorena statistička termodinamika, koja se temeljila na molekularnim konceptima, pokazalo se da drugi zakon termodinamike ima statistički karakter: vrijedi za najvjerojatnije ponašanje sustava. Postojanje fluktuacija sprječava njegovu točnu provedbu, ali vjerojatnost bilo kojeg značajnijeg kršenja izuzetno je mala. Odnosno, moguć je prijelaz topline iz hladnog u toplije tijelo, ali ovo je krajnje nevjerojatan događaj. A u prirodi se događaju najvjerojatniji događaji.
Pročitajte također "Perpetual motion machine of first kind" i "Perpetual motion machine of third kind"
