Đang tải... (xem toàn văn)
Động cơ vĩnh cữu và định luật bảo toàn năng lượng
ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Trường Đại Học Sư Phạm Tp.HCM -Khoa Vật Lý Tiểu Luận Chủ đề: ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG I.Định luật bảo toàn lượng: 1.Nội dung: ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Định luật bảo toàn lượng, định luật nhiệt động lực học (một bốn định luật nhiệt động lực học), phát biểu lượng (hoặc đại lượng tương đương khối lượng tương đối tính) tự nhiên sinh Trong toàn vũ trụ, tổng lượng không đổi, chuyển từ hệ sang hệ khác Người ta "tạo ra" lượng, người ta "chuyển dạng" lượng mà Định luật bảo toàn lượng nguyên lý tổng quát cho tất lý thuyết vật lý (cơ học, điện từ học, vật lý hạt nhân, ) Chưa thấy ngoại lệ định luật này, người ta nghi ngờ nó, phân rã phóng xạ Tiên đề Noether cho bảo toàn lượng có liên quan chặt chẽ tới độ đồng dạng cấu trúc không-thời gian ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 2.Ý nghĩa thực tiễn: Đây định luật bảo toàn tuyệt đối tự nhiên, Định luật bảo toàn lượng định luật nhiệt động lực học Theo định luật này, tổng lượng hệ kín không đổi Phát biểu cách khác: Nhiệt truyền vào hệ thay đổi nội hệ cộng với công mà hệ sinh cho môi trường ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Một hệ định luật công thực hệ, hay hệ không sinh công, đồng thời nội hệ không đổi (nhiều thể qua nhiệt độ không đổi), tổng thông lượng lượng vào hệ phải tổng thông lượng lượng ra: Fvào = Fra Fvào = Fphản xạ + Fbức xạ + Ftruyền qua Trong đó: Fbức xạ = Fhấp thụ ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Năng lượng không tự nhiên sinh mà không tự chuyển từ dạng lượng sang dạng lượng khác mà II.Động vĩnh cửu: 1.Khái niệm: Động vĩnh cửu thiết bị khí người tưởng tượng ra, với hy vọng động tự hoạt động mãi mà không cần cung cấp lượng Do ngược lại với nguyên tắc Định luật Bảo toàn chuyển hoá lượng, động vĩnh cửu vấn đề không tưởng Tuy nhiên, ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG trình nghiên cứu, nhà khoa học tìm nhiều kiến thức giúp ích cho việc chế tạo động tiết kiệm nhiên liệu, giảm ma sát công vô ích ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 2.Lịch sử chuyển động vĩnh cửu: Có huyền thoại xuất sớm , chuyển động vĩnh cửu Người ta tìm thấy văn chuyển động vĩnh cửu kỷ V thảo tiếng Phạn xuất Italia nhan đề Siddhanta Ciromani Huyền thoại xuất trở lại vào kỷ XV tác phẩm Antrum Magico Medicum Marc Antoine Zimara , người Italia , kỷ XVI tác phẩm Le Diverse e Artificiose Macchine Agostino Ramelli , kỷ XVII tác phẩm Theatrum Machinarum Novum Georg Bocklerngười Đức , bất ngờ hơn, Newton vĩ đại , người mơ ước " phản xạ khúc xạ tia trọng trường " để " tạo chuyển động vĩnh cửu " ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Sau cỗ máy vĩnh cửu dường công khai hoá : công trình nghiên cứu nghiêm túc Arthur Ord- hume nhà sử học Mỹ ngành kỹ thuật- cho thấy tìm tòi lên tới đỉnh điểm vào cuối kỷ XIX thoái trào từ từ kỷ XX Mặc dù có định viện hàn lâm khoa học Paris - từ năm 1775 - không chấp nhận kỷ yếu chuyển động vĩnh cửu ( kỷ yếu phép cầu phương hình tròn chia góc làm ba ), hàng vạn sáng chế cấp năm 1911 Anh Mỹ , nơi mà đơn viết tay xem xét có kèm theo máy hoạt động ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 3.Nguyên lý hoạt động số dụng cụ gọi “Động vĩnh cửu”: ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Bánh xe lắc 10 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 61 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG *Chú giải phận: Động điện (ĐC) Máy phát điện (MP) Máy biến (MBT) Khóa K (K) Mạng điện tiêu thụ (MTT) 62 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG *Nguyên tắc: Đầu tiên, đóng khóa K Kích hoạt bánh xe MP điện, truyền động cho bánh xe ĐC điện Điện động điện truyền tới MBT (I1) Ở đấy, tác động cảm ứng từ, dòng điện (I2) sau khỏi MBT manh I1 Dòng điện I2 sinh quay phục vụ lại ĐC ban đầu Khi dòng điện đủ lớn để chạy ĐC ta không cần phải kích hoạt Muốt dừng ĐC ta cần ngắt khóa K 63 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Tùy vào mục đích sử dụng, công suất MP, ĐC điều chỉnh MBT cho phù hợp để có dòg điện ý muốn -Nhưng ý tưởng số nhà khoa học kỹ sư thời nay, họ quan niệm thứ điều có ngoại lệ, điều đáng buồn không hoạt động vi phạm Định luật bảo toàn lượng 64 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Một số mô hình động sử dụng điện khác 65 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 66 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Quả cầu tích điện vinh cửu Bộ truyền lực nam châm 67 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 3.2 Động vĩnh cửu loại 2: Là loại động nhiệt sử dụng nguồn nhiệt Đông vĩnh cửu loại 2={một nguồn nhiệt tác nhân} Ta xác định độ biến thiên entropy động vĩnh cửu loại 2: ∆S(động cơ)=∆S(nguồn)+∆S(tác nhân) −Q T 68 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Trong ∆S(tác nhân)=0 (vì tác nhân biến đổi theo chu trình) ∆S(nguồn)= Theo nguyên lý tăng Entropy ∆S(động cơ) > −Q T ⇒Q≤0 Nghĩa A >0: tác nhân phải nhận công từ bên ( không sinh công) N Nguồn Nhiệt T Q Q Tác Nhân A 69 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG A Nên có động vĩnh cửu loại III Bài học rút từ thực tiễn: 70 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 1.Nguyên nhân tất loại động vĩnh cửu lại không hoạt động: Qua tất mô hình hay ý tưởng chuyển động vĩnh cửu từ xưa đến Các nhà khoa học kỹ sư trí hiểu biết người định luật vật lý chưa đầy đủ chưa xác Một thiết bị chuyển động không ngừng điều không thể, người ta cần chứng mạnh mẽ để biện minh cho việc viết lại định luật Các chuyển động vĩnh cửu tồn đơn giản điều vi phạm định luật bảo toàn lượng ngược lại nguyên lý I II thuyết động lực học 71 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 2.Thực tiễn: Trong sống, tự nhiên trao đổi để tồn tại, vinh cửu tuyệt đối Mọi vật chất muốn tồn phải biết trao đổi lượng với để trì hoạt động lẫn quy luật vĩnh cửu từ xưa đến mà người biết, người vơi tham vọng lớn lao muốn tìm thứ vĩnh cửu để phục vụ cho sông mà lại tiêu hao hay 72 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Và phi lý , người cố ngược lại với quy luật tự nhiên để đạt phi lí Dù động vĩnh cửu khoa học ngày tìm thay nguồn lượng cho vĩnh cửu để trì hoạt động vĩnh cửu động cơ, ý tưởng độc đáo thúc nhà khoa học mạnh mẽ chuyển động vĩnh cửu 73 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu Hệ thống Vũ trụ Nga, kiểm soát thành công cu ộc thử nghiệm cỗ máy hoạt động liên tục không ngừng, làm việc không gian Ông Valery Menshikov, giám đốc viện cho biết, cỗ máy lắp đặt vệ tinh nhân tạo Yubileiny phóng lên quỹ đạo gần năm trước Sau đưa động vào không gian, vệ tinh nhân tạo sử dụng cho bay quanh quỹ đạo để làm nhiệm vụ trợ giúp cho cho động Các thử nghiệm chương trình này, tiến hành vào tháng tháng năm 2008 Trong 74 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG thử nghiệm này, xuất số vấn đề thiếu sót nhà khoa học buộc phải phát tri ển cải tiến thêm cho động cơ, thử nghiệm quỹ đạo lại chưa mang nhiều kết khả quan Loại động hoạt động liên tục vòng 15 năm, khởi động kho ảng 300.000 lần Loại động sử dụng lượng Pin mặt trời, kỹ sư thuộc viện cho biết 75 [...]... động cơ vĩnh cửu” Họ còn bác bỏ bất kì đề xuất nào rằng họ có thể cho cỗ máy hoạt động bằng cách lái một phần năng lượng ra thành năng lượng vào, lí do vì cỗ máy đó chỉ có khả năng lấy năng lượng từ một nguồn 15 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG năng lượng tự do”, hay rằng năng lượng tự do” là một đặc điểm tinh vi khác của năng lượng bình thường 16 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO... phát minh), sau đó 29 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG nếu chúng ta có thể chỉ ra rằng ngay cả với tiện lợi này mà cỗ máy vẫn không thể hoạt động như đã khẳng định, thì chúng ta có thể giới thiệu đề xuất đó với Bảo tàng của những thiết bị không bao giờ hoạt động 30 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 31 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Trước khi ta quay...ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Bánh xe thủy ngân 11 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Dốc nghiêng Stevin Các dụng cụ được khẳng định là vẫn chuyển động liên tục mà không cần cấp thêm năng lượng và không thực hiện công ra bên ngoài Hiển nhiên những dụng cụ như thế cần có năng lượng để làm cho chúng chuyển động, nhưng sau đó thì không cần... nhiều quả cầu hơn, và do đó có sức nặng lớn hơn, ở một phía của thiết bị Họ đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động nếu bạn chỉ cần tống tiễn nốt thứ lực ma sát phiền hà kia 23 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 24 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Thí nghiệm dốc nghiêng-quả cầu của Stevin Stevin đã phân tích thiết bị này và chứng tỏ rằng chuỗi quả cầu sẽ không chuyển động, vì thực ra... LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 4.Các loại động cơ vĩnh cữu: 4.1 Động cơ vĩnh cữu loại 1: Là loại động cơ có Q=0 và A>0, nó không sử dụng nguồn nhiệt nào cả từ bên ngoài nhưng lại muốn sinh ra công cơ học đi lại với nguyên lý thứ I của nhiệt động lực học nên động cơ vĩnh cữu loại 1 là điều không thể có trong thực tế chỉ là những ý tưởng độc đáo và khát vọng của con người muốn có một loại động cơ vĩnh cữu như... khẳng định vẫn chuyển động mà không cần cấp năng lượng trong khi tạo năng lượng ra bên ngoài Những dụng cụ được đề xuất như vậy có thể 13 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG yêu cầu một cú đẩy để đưa chúng vào khởi động, nhưng sau đó thì không cần cấp năng lượng nữa Đây là loại máy mà các nhà phát minh tìm kiếm Thỉnh thoảng nhà phát minh từ chối cắt pin khởi động sau khi cỗ máy đã chuyển động. .. thủy ngân di chuyển trong các nan hoa xếp cong của nó 18 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG Một biến thể khác của ý tưởng này được mô tả bởi tác giả người Ấn Bhaskara (khoảng năm 1159) Nó là một cái bánh xe với các bình chứa thủy ngân xung quanh mép vành của nó Như bánh xe quay, thủy 19 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG ngân được cho di chuyển bên trong các bình chứa theo... một cơ hệ để xác định xem nó có hoạt động hay không (và hoạt động như thế nào) Stevin hoàn thành kì công này từ lâu trước khi phép phân tích lực được người ta hiểu rõ, và trước khi có các định luật của nhiệt động lực học Stevin còn đưa ra thủ thuật hữu ích trong việc phân tích cơ học trong trường hợp “lí tưởng” trong đó ma sát được giả sử không có mặt 26 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG... khẳng định chế tạo được động cơ siêu đơn vị lại từ chối bất kì đề xuất nào làm như thế này để chứng minh một cách thuyết phục những khẳng định của họ cho cỗ máy đó Thật đáng nghi ngờ.Những dụng cụ rút ra được một phần năng lượng tự do” giả định mà các nhà phát minh tưởng tượng lấp đầy toàn bộ không gian Thường thì năng lượng của ête truyền ánh 14 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG sáng... Âu vào năm 1235 khi kiến trúc sư người Pháp Villard de Honnecourt mô tả một bánh xe siêu cân bằng với những cái búa nối bản lề đặt cách đều nhau xung quanh vành của nó Hình bên dưới thể hiện một phối cảnh mơ hồ của nó Bánh xe thật ra được giữ vuông góc với khung và với trục nằm ngang Mô tả của Villards (đã dịch) như sau: 20 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 21 ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH