Александр Краснов - Возможен ли вечный двигатель?

Немецкий физик, иезуит, Атаназиус Кирхер (1602–1680 гг.) обосновывал возможность вечного двигателя следующим образом. Он клал рычаг на призму и уравновешивал его одинаковыми грузами (рис. 27).

Рис. 27. К доказательству Атаназиуса Кирхера возможности вечного двигателя .

Затем, уменьшив вес одного груза и передвинув его дальше от опоры, он снова добивался равновесия рычага. После такого опыта он утверждал: происходит удивительное явление — меньшая сила уравновесила большую. Значит, достаточно лишь умело скомбинировать систему рычагов, и вечный двигатель готов.

Однако это «открытие» Атаназиуса Кирхера не помогло разрешить задачу создания вечного двигателя. Наоборот, он сильнее запутал и без того неясный в то время вопрос.

В чём ошибка А. Кирхера?

Дело в том, что Кирхер принимал во внимание только величину силы. Он не учитывал условий, в которых она действует на тело. Он не учитывал работу, совершаемую этой силой при перемещении тела. Перемещение тел в пространстве — механическое движение — возникает и изменяется в результате воздействия одних тел или системы тел на другие. Оно характеризуется физической величиной, которая носит название силы.

В физике за единицу силы принята дина. Это такая сила, под действием которой тело с массой в 1 г приобретает ускорение в 1 см/сек 2 . В технике за единицу силы принята значительно большая величина. Она равна той силе, с которой притягивается к земному шару на широте Парижа и на уровне моря гиря, являющаяся образцом (эталоном) массы в 1 кг .

Итак, тело перемещается под действием силы.

Известно, что — человек не может поднять одной рукой груз в тысячу килограммов. Но вот при помощи рычага он это сделает легко (рис. 28).

Рис. 28. Рычаг и действие сил .

На рисунке мы видим, что, приложив к длинному концу рычага силу в сто килограммов, можно поднять груз весом в одну тонну. Произошёл выигрыш в силе.

Известно, что в случае применения рычага действует «золотое правило механики». Оно гласит: выигрыш в силе сопровождается потерей в длине перемещения. Это мы видим на примере с поднятием груза в 1000 кг силой 100 кг . Груз в 1000 кг оказался поднятым на высоту 5 см , в то время как сила 100 кг переместилась на расстояние, в десять раз большее. Перемещая груз, мы совершаем работу.

Работа измеряется килограммометрами ( кгм ) и представляет произведение силы на пройденный путь. Предположим, что груз в 1000 кг поднят на высоту 0,05 м . Это значит, что совершена работа 50 кгм .

Сила 100 кг переместилась на расстояние 0,5 м , следовательно, работа, которая совершена при этом, равна 50 кгм (рис. 28). Значит, чтобы поднять тонну груза на 0,05 м , требовалось в нашем примере переместиться силе в 100 кг на 0,5 м .

Познакомившись с некоторыми сведениями из механики, мы сможем понять ошибку Атаназиуса Кирхера, состоящую в том, что он рассматривал действие силы на рычаг, а не работу, совершаемую силой слева и справа от опоры рычага.

В примере, который приводил А. Кирхер (рис. 27), работа справа и слева от опоры равна между собой. Следовательно, система находится в равновесии.

Были случаи, когда по недоразумению вечными двигателями считали приборы, работающие на самом деле от источника энергии. Например, в начале XX века, когда было изучено явление радиоактивности, английский учёный Стретт (Д. У. Рэлей) изобрёл радиевые часы. Другой учёный — цюрихский физик Грейнахер, несколько видоизменив их, утверждал, что это радиевый вечный двигатель.

Этот двигатель состоял из герметически запаянной стеклянной колбы, в которой укреплена трубка, содержащая радиевую соль (рис. 29).

Рис. 29. Радиевый «вечный двигатель» Грейнахера (XX век).

Внизу трубки подвешены два золотых листочка. На внутренней поверхности колбы прикреплена металлическая обкладка, соединённая с землёй.

Двигатель действовал следующим образом. Два золотых листочка постепенно раздвигались. Наконец, соприкоснувшись с металлической обкладкой на стенках колбы, они вдруг опадали. Затем снова раздвигалась… Прикоснувшись к обкладке на стенках колбы, — опадали… И так бесконечно.

Однако это не вечный двигатель, создающий энергию из ничего. Дело в том, что вечный двигатель Грейнахера действует за счёт энергии бета-частиц или бета-лучей, излучаемых радием.

Бета-лучи — это отрицательно, заряженные электроны. Они легко проникают сквозь стекло. Поэтому за счёт уходящих из колбы отрицательно заряженных частиц на трубке с радием постепенно нарушается равновесие зарядов с преобладанием положительного заряда. Два золотых листочка, подвешенных внизу трубки, под действием одноимённого заряда, отталкиваясь, раздвигаются. Коснувшись металлической обкладки, листочки, отдав заряд в землю, опадают. Затем процесс повторяется снова и снова в течение периода «жизни» радия — около 2280 лет.

Следовательно, прибор, предложенный физиком Грейнахером, не вечный двигатель, а преобразователь энергии радиоактивных излучений в механическую. Он не создаёт энергии из ничего.

Любопытен желатиновый вечный двигатель, как его назвал изобретатель, имя которого не сохранилось. В центре приспособления установлена полоска из желатины (рис. 30, положение I).

Рис. 30. Прибор, который изобретатель по недоразумению называл вечным двигателем .

Справа и слева от неё находятся листки промокательной бумаги, опущенные в сосуды, наполненные водой. Прикоснувшаяся к влажной промокательной бумаге правой стороной полоска желатины, набухая больше, чем противоположная её сторона, начинает изгибаться влево (рис. 30, положение II).

Вследствие неравномерного набухания полоска желатины изгибается влево всё сильнее и сильнее. Наконец, наступает момент, когда центр тяжести её переместится настолько, что она падает влево и занимает положение III на рисунке 30. После этого полоска желатины, набухая с левой стороны и высыхая с правой, начинает прогибаться вправо (рис. 30, положение IV) и, наконец, падает (рис. 30, положение V).

Затем процесс снова повторяется в противоположном направлении И так бесконечна — вправо, влево, вправо, влево…

Однако при внимательном рассмотрении мы обнаружим, что это не вечный двигатель, создающий энергию из ничего, а двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую. Ведь испарение влаги на полоске желатины происходит под действием тепла окружающей среды. Кроме того, для беспрерывного, вечного действия двигателя потребуется регулярно подливать воду.