1

Trường Đại Học Sư Phạm Tp.HCM---Khoa Vật Lý---

Tiểu LuậnChủ đề: ĐỘNG CƠ VĨNH CỮU VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG

I.Định luật bảo toàn năng lượng:

1.Nội dung:

Định luật bảo toàn năng lượng, cũng là định luật một nhiệt động lực học (một trong bốn định luật của nhiệt động lực học), phát biểu rằng năng lượng (hoặc đại lượng tương đương của nó là khối lượng tương đối tính) không thể tự nhiên sinh ra hoặc mất đi.

Trong toàn vũ trụ, tổng năng lượng không đổi, nó chỉ có thể chuyển từ hệ này sang hệ khác. Người ta không thể "tạo ra" năng lượng, người ta chỉ "chuyển dạng" năng lượng mà thôi.

Định luật bảo toàn năng lượng là một nguyên lý tổng quát cho tất cả các lý thuyết vật lý (cơ học, điện từ học, vật lý hạt nhân, ...). Chưa từng thấy ngoại lệ của định luật này, tuy rằng đôi khi người ta cũng nghi ngờ nó, nhất là trong các phân rã phóng xạ. Tiên đề Noether cho rằng sự bảo toàn năng lượng có liên quan chặt chẽ tới độ đồng dạng về cấu trúc của không-thời gian.

2.Ý nghĩa thực tiễn:

Đây là định luật bảo toàn tuyệt đối đúng trong tự nhiên, Định luật bảo toàn năng lượng cũng chính là định luật 1 nhiệt động lực học. Theo định luật này, tổng năng lượng của một hệ kín là không đổi. Phát biểu cách khác:

Nhiệt năng truyền vào một hệ bằng thay đổi nội năng của hệ cộng với công năng mà hệ sinh ra cho môi trường.

Một hệ quả của định luật này là khi không có công thực hiện trên hệ, hay hệ không sinh công, đồng thời khi nội năng của hệ không đổi (nhiều khi được thể hiện qua nhiệt độ không đổi), tổng thông lượng năng lượng đi vào hệ phải bằng tổng thông lượng năng lượng đi ra:

Fvào = Fra Fvào = Fphản xạ + Fbức xạ + Ftruyền qua

Trong đó:

Fbức xạ = Fhấp thụ

Năng lượng không tự nhiên sinh ra mà cũng không tự mất đi nhưng nó chỉ chuyển từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác mà thôi.

II.Động cơ vĩnh cửu:

1.Khái niệm:

Động cơ vĩnh cửu là một thiết bị cơ khí do con người tưởng tượng ra, với hy vọng là động cơ này tự hoạt động mãi mãi mà không cần cung cấp năng lượng. Do đi ngược lại với nguyên tắc của Định luật Bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, động cơ vĩnh cửu là vấn đề không tưởng. Tuy nhiên, trong quá

2

trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm ra nhiều kiến thức giúp ích cho việc chế tạo các động cơ tiết kiệm nhiên liệu, giảm ma sát và các công vô ích.

3

2.Lịch sử về chuyển động vĩnh cửu:

Có một huyền thoại xuất hiện khá sớm , đó là chuyển động vĩnh cửu . Người ta tìm thấy những văn bản đầu tiên về chuyển động vĩnh cửu ở thế kỷ V trong 1 bản thảo tiếng Phạn xuất bản ở Italia dưới nhan đề Siddhanta Ciromani . Huyền thoại này xuất hiện trở lại vào thế kỷ XV trong tác phẩm Antrum Magico Medicum của Marc Antoine Zimara , người Italia , ở thế kỷ XVI trong tác phẩm Le Diverse e Artificiose Macchine của Agostino Ramelli , ở thế kỷ XVII trong tác phẩm Theatrum Machinarum Novum của Georg Bockler- người Đức , và bất ngờ hơn, chính Newton vĩ đại , người mơ ước " phản xạ hoặc khúc xạ những tia trọng trường " để " tạo ra chuyển động vĩnh cửu ". Sau đó 1 cỗ máy vĩnh cửu dường như được công khai hoá : 1 công trình nghiên cứu rất nghiêm túc của Arthur Ord- hume nhà sử học Mỹ về các ngành kỹ thuật- cho thấy những cuộc tìm tòi này lên tới đỉnh điểm vào cuối thế kỷ XIX và chỉ thoái trào rất từ từ ở thế kỷ XX.

Mặc dù có quyết định của viện hàn lâm khoa học Paris - ngay từ những năm 1775 - không chấp nhận bất cứ kỷ yếu nào về chuyển động vĩnh cửu ( cũng như các kỷ yếu về phép cầu phương hình tròn và sự chia góc làm ba ), hàng vạn bằng sáng chế vẫn được cấp cho đến năm 1911 ở Anh và Mỹ , nơi mà những đơn viết tay được xem xét nếu có kèm theo 1 máy có thể hoạt động 

3.Nguyên lý hoạt động của một số dụng cụ được gọi là “Động cơ vĩnh cửu”:

Bánh xe con lắc

4

Bánh xe thủy ngân

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 nữa. Mô tả này không gì khác hơn là một phát biểu của chuyển động vĩnh cửu nghĩa là gì. Những dụng cụ này không có mục đích nào khác ngoài việc làm sửng sốt những người chứng kiến và quấy rầy các nhà vật lí và kĩ thuật. Những dụng cụ như thế không nhất vi phạm bất kì định luật hay nguyên lí vật lí nào. Các nguyên tử bền vững là những đối tượng vật chất có các quá trình nội tại tiếp diễn mãi mãi mà không mất mát năng lượng, nếu như nguyên tử đó không bị gây nhiễu. Cho nên chúng là những thí dụ của “chuyển động vĩnh cửu” (chuyển động mãi mãi), nhưng trong văn cảnh vật lí thì chúng không được gọi là “động cơ vĩnh cửu”.

Thuật ngữ đó dùng để chỉ một dụng cụ vi phạm một hoặc nhiều định luật của nhiệt động lực học. Đây là vì từ “động cơ” được dành để chỉ những dụng cụ thực hiện công ra bên ngoài, và những hệ biến đổi liên tục này thì không thực hiện công như thế.Những dụng cụ được 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 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. Thật đáng nghi ngờ. Những dụng cụ yêu cầu cấp năng lượng vào để duy trì chuyển động, nhưng được khẳng định là tạo năng lượng ra lớn hơn năng lượng cấp vào. Ngày nay, một số người gọi đây là động cơ “siêu đơn vị”, vì nhà phát minh ra chúng khẳng định chúng có hiệu suất lớn hơn một. Rõ ràng một cỗ máy như vậy (nếu nó tồn tại) có thể được thao tác kĩ thuật để là một động cơ loại (2) đơn giản bằng cách làm lệch hướng một phần năng lượng ra và đưa nó trở lại cấp nguồn để điều khiển cỗ máy. Thật lạ, những người phát minh 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 sáng được giả định rút ra. Ngày nay, chúng ta thật sự không còn xét đến ête, nên những những người này khẳng định là rút trích “năng lượng của chân không”. Dẫu sao, họ khẳng định, nó “ở ngoài kia” và tự do khai thác. Nếu như thật sự có một nguồn năng lượng như thế, thì những cỗ máy này sẽ không vi phạm bất kì định luật vật lí nào. Thật không may, nguồn năng lượng đó thường là một nguồn được đề xuất vì những mục đích nào đó của người phát minh, nó hoàn toàn là sản phẩm trí tuệ của nhà phát minh đó, và nó không được sự ủng hộ của bất kì bằng chứng độc lập nào khác. Cho nên, đối với người quan sát khách quan, những cỗ máy như vậy về mặt thực nghiệm và về mặt lí thuyết là không thể phân biệt với động cơ loại (3).Vì các nhà phát minh (người tìm kiếm) của các dụng cụ năng lượng tự do khẳng định những cỗ máy như vậy thật sự có năng lượng vào, nên họ bác bỏ tên gọi “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 “năng lượng tự do”, hay rằng “năng lượng tự do” là một đặc điểm tinh vi khác của năng lượng bình thường.

5

6

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 vậy.

4.1.1 động cơ vĩnh cửu sử dụng cơ học:

a.Bánh xe siêu cân bằng:

Cỗ máy chuyển động vĩnh cửu kiểu bánh xe siêu cân bằng hình như bắt nguồn ở Ấn Độ, vào thế kỉ thứ 8 (tính theo lịch Anh quốc). Trong cuốn sách Sysyadhivrddhida Tantra (năm 748), nhà thiên văn học người Ấn Lalla đã mô tả một cái bánh xe tự quay điều khiển bởi thủy ngân di chuyển trong các nan hoa xếp cong của nó.

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 ngân được cho di chuyển bên trong các bình chứa theo kiểu sao cho bánh xe sẽ luôn luôn nặng hơn ở một bên trục.

Ý tưởng này xuất hiện trở lại ở châu 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:

7

Nhiều khi, một người thợ khéo léo đã cố gắng sáng chế ra một cái bánh xe tự nó quay; đây là một cách chế tạo bánh xe kiểu ấy, bằng phương tiện là một số lượng cái vồ không đều, hoặc bằng hoạt chất (thủy ngân).

Việc nhắc tới hoạt chất (thủy ngân) cho thấy dụng cụ của Villard tương tự với dụng cụ Bhaskara, người có mẫu thiết kế đã du nhập tới châu Âu. Villard khẳng định cỗ máy của ông sẽ có ích cho việc cưa gỗ và nâng các tải trọng.

b.Dốc nghiêng-quả cầu của Stevin:

Nhà toán học và kĩ sư Simon Stevin (1548-1620) là người đã nghiên cứu các nguyên lí của cơ học và các cỗ máy. Ông đã thấy nhiều đề xuất động cơ vĩnh cửu. Một đề xuất đặc biệt gây sự chú ý của ông: một chuỗi quả cầu trên một cặp mặt nghiêng không đối xứng. Một số người chế tạo khẳng định rằng thiết bị sẽ tự chạy vì có 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.

 

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 thì hệ đang ở trạng thái cân bằng tĩnh. Trong khi phân tích, ông đã phát minh ra một nguyên tắc quan trọng dùng trong phân tích các cỗ máy: Nguyên tắc Công ảo có thể tìm thấy ngay cả trong các sách vở cơ kĩ thuật ngày nay. Nguyên tắc này quan trọng đến mức hình vẽ chuỗi quả cầu này xuất hiện ngay trên trang nhất của quyển sách của Stevin viết về cơ học, và trên mộ bia của ông.

Thành tựu của Stevin là một thí dụ có từ sớm về cách thức người ta có thể cẩn thận phân tích 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

8

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.

 

Simon Stevin (1548-1620)

Nguyên lí Stevin có ích trong các bài toán cân bằng, và nó tương đương về mặt toán học với phép phân tích lực. Trong một cơ hệ, có phải mọi thứ tự do chuyển động hay không? Một cách giải quyết vấn đề là khảo sát các lực và mômen quay đặt vào mỗi phần của hệ. Nếu chúng cộng lại bằng không, thì những bộ phận đó sẽ không thu gia tốc.

Nguyên tắc Stevin cho phép chúng ta làm như vậy theo một kiểu khác (nhưng tương đương). Phương pháp đó bắt đầu bằng việc tưởng tượng ra một sự “dịch chuyển ảo” của hệ, sau đó tính công sẽ được thực hiện bởi mỗi lực trong chuyển động “ảo” này. Công này được gọi là “công ảo”. Nếu như tổng công

thực hiện bởi các lực ảo là bằng không, thì hệ ở trạng thái cân bằng, và sẽ không thu gia tốc. Trên thực tế, phép phân tích này thường được thực hiện bằng cách tưởng tượng ra những sự dịch chuyển rất nhỏ.

[Các dịch chuyển ảo không nhất thiết phải có thực hay là khả năng có thể xảy ra. Ví dụ, để tính lực căng trong một dầm cầu, người ta có thể tưởng tượng dầm cầm đó bị gãy hoặc bị cắt ra và các mảnh được phép chuyển động.]

Phương pháp này đặc biệt có ích đối với những hệ không ma sát hoặc gần như thế. Phương pháp này thật lí tưởng cho việc khảo sát các đề xuất động cơ vĩnh cửu. Nó là một thí nghiệm Gedanken (tưởng tượng), nhưng khi trong tay chẳng có mô hình máy nào hoạt động được thì đó là tất cả những gì chúng ta phải làm. Chúng ta hãy tưởng tượng hệ không có ma sát (để cho tiện lợi với nhà phát minh), sau đó 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.

9

10

Trước khi ta quay trở lại với bài toán của Stevin về hai bờ dốc nghiêng và chuỗi quả cầu, trước hết hãy xét bài toán có liên quan là một con dốc kép có chiều cao z và chiều dài dốc là x và y. Giả sử x < y. Một vật nặng A ở trên bờ dốc x và một vật nặng B ở trên bờ dốc y.  Chúng được nối với nhau bằng một sợi dây vắt qua một cái ròng rọc ở trên đỉnh dốc.

Ghi nhớ: Công được thực hiện trên một vật khi nó chuyển động dưới tác dụng của một lực nào đó. Công là tích của thành phần lực theo hướng của chuyển động và khoảng cách mà vật đã di chuyển.

Hãy tưởng tượng một chuyển động của A leo lên bờ dốc chiều dài x di chuyển khối lượng A một khoảng cách thẳng đứng z. Chuyển động này làm cho B di chuyển một khoảng cách bằng x xuống bờ dốc của nó, hay một phần x/y của chiều dài của bờ dốc đó, và do đó di  chuyển một khoảng cách thẳng đứng đi xuống là (x/y)z. Chúng ta kết luận rằng trong trạng thái cân bằng, những khối lượng và khoảng cách này phải thỏa mãn Ay = Bx, hoặc A/B = x/y.

Trở lại bài toán Stevin, sử dụng bờ dốc tương tự, phần chuỗi ở trên bờ dốc x có chiều dài x. Phần ở trên trục y có chiều dài y. Các trọng lượng của chuỗi tỉ lệ với các chiều dài, nên A/B = x/y tự động thỏa mãn điều kiện cân bằng. Do đó, hệ sẽ không tự chuyển động được. Vòng chuỗi bên dưới rõ ràng chẳng đóng góp gì cho việc làm xáo trộn sự cân bằng.

Nguyên tắc công ảo có thể mở rộng cho các mômen lực, và ở dạng hiện đại, nó được phát biểu như sau:

Nếu như công ảo thực hiện bởi toàn bộ các ngoại lực (và mômen lực) tác dụng lên một hạt, một vật rắn, hay một hệ các vật rắn liên kết với các kết nối và vật đỡ lí tưởng (không có ma sát) bằng không đối với tất cả những dịch chuyển ảo của hệ, thì hệ đó ở trạng thái cân bằng.

Chúng ta không nên bỏ qua vòng dây bên dưới, vì nó đang thực hiện vai trò rất quan trọng ở đây. Trong bất kì chuyển động ảo (tưởng tượng) nào, nó đang tiếp tế vật nặng mới cho phần chuỗi nằm trên một bên của bờ dốc đúng bằng tốc độ mà phần chuỗi ở phía bên kia của bờ dốc mất vật nặng. Nó đang cung cấp động lượng cho một đoạn của chuỗi ở tốc độ bằng với tốc độ mất động lượng từ đoạn bên kia. Tuy nhiên, việc này chẳng cải thiện cơ hội thực hiện công của cỗ máy. Nó là một cơ chế giữ cho phần dốc của hệ không thay đổi theo thời gian, ngay cả trong chuyển động ảo. Chúng ta sẽ thấy quá trình này thực hiên công (công ảo, tất nhiên) trong nhiều đề xuất động cơ vĩnh cửu khác.

Chúng ta có thể phát biểu lại nguyên tắc Stevin ở một dạng dễ áp dụng trực tiếp hơn cho các dụng cụ được khẳng định là những cỗ máy chuyển động vĩnh cửu:

Nếu một chuyển động giả định (ảo) của cỗ máy mang lại một trạng thái cuối cùng của hệ (cỗ máy và môi trường tương tác của nó) không thể phân biệt với trạng thái ban đầu của nó, và công toàn phần bằng không được thực hiện trên hệ trong suốt chuyển động này (không nhận công; không thực hiện công ra bên ngoài), thì chuyển động giả sử đó sẽ không xảy ra.

Nguyên tắc Stevin là một bước phát triển đầu tiên đặc biệt thích hợp trong việc phân tích những cỗ máy kiểu bánh xe trong đó một chuyển động quay hữu hạn của bánh xe chẳng gây ra sự thay đổi vị trí nào của nó. Nó đặc biệt hữu ích khi phân tích những cỗ máy trong đó sự phân tích ngẫu nhiên ban đầu của nhà phát minh (thường chứa một thiếu sót về mặt cơ sở vật lí hoặc lí giải) dẫn chúng ta đến chỗ nghĩ “Cỗ máy đó chắc chắn sẽ quay”. Nó lập tức khiến người ta nghi ngờ bánh xe Honnecort cũng như bài toán ban đầu của Stevin về chuỗi quả cầu trên dốc nghiêng. Đa số thí dụ trong sách vở của nguyên tắc

11

Stevin chỉ thể hiện những trường hợp trong đó trạng thái ban đầu và trạng thái cuối cùng của hệ khác nhau rất nhiều. Nhưng sức mạnh thật sự của nguyên tắc ấy là ở chỗ nó còn có thể áp dụng cho những trường hợp trong đó trạng thái cuối cùng “giống hệt như” trạng thái ban đầu.

Với những cỗ máy có hành trạng “tuần hoàn” (đa số như thế), thì phân tích phải được thực hiện trong suốt một chu trình hoàn chỉnh, để cho năng lượng có thể được dự trữ trong một phần của chu trình và rồi giải phóng trong một phần khác của chu trình.

Nhắc lại với hình ảnh hai dốc nghiêng. Nếu người ta tưởng tượng chuỗi quả cầu chịu một chuyển động ảo mang mỗi quả cầu đến vị trí chiếm giữ bởi quả cầu tiếp theo, thì các trạng thái ban đầu và trạng thái cuối cùng là giống hệt nhau. Nguyên tắc Stevin khi đó phát biểu rằng chuỗi quả cầu sẽ không tự trải qua chuyển động này.

c.Động cơ lò xo của Gramatke:

Sau hơn tám thế kỉ phát minh không hiệu quả, đây là một ý tưởng chuyển động vĩnh cửu trong thế kỉ 21. Do Donald Simanek và Hans-Peter Gramatke phát minh ra vào năm 2005, nó có tính đơn giản kinh điển. Nó sử dụng các nguyên tắc lâu đời của sự siêu cân bằng, sự hồi tiếp dương, và các lực không có phản lực. Một lò xo cuộn lại liên tục dưới sức căng do hai bánh răng nối với một chuỗi ngăn trở hoặc băng tải, toàn bộ mọi thứ được sắp xếp sao cho lò xo ở phía bên phải liên

tục nặng hơn gấp đôi. Ở đây cho tỉ số vật nặng 2:1, hay 200%, chắc chắn là quá đơn vị, nó có đủ công suất để thắng lực ma sát và còn cung cấp thêm nhiệt cho tách cà phê buổi sáng của bạn nữa.

d.Một số loại động cơ khác vĩnh cửu khác:

12

3.1.2 Động cơ vĩnh cửu sử dụng nước:

a.Máy bơm tự động:

Đây là loại động cơ do con người tưởng tượng ra, hoạt động dựa trên sức nước chảy vào bánh đà để làm cho bánh đà chuyển động, sau đó các bánh răng sẽ ăn khớp với nhau tạo thành một máy bơm để hút nước lên và cho nước chảy xuống tạo thành một quy trình hoạt động khép kín mà không cần cung cấp năng lượng vẫn có thể sinh công.

Động cơ đã vi phạm nguyên lý thứ nhất của thuyết Động Lực Học nên nó không bao giờ hoạt động được mà chỉ tồn tại triong ý nghĩ của các thời đó và là câu đố chưa có lời giải cho các nhà vật lý học ngày nay.

13

Lý tưởng về một cái máy bơm tự hoạt động đã được xác lập khi Leonardo da Vinci (1452-1519) biên soạn những tài liệu của ông về máy móc và các vấn đề khoa học. Trong một trang có trình bày phương pháp nâng nước lên như chúng ta thấy ở đây. Đây là đai ốc vô tận Archimede lái bằng bánh xe nước, nâng nước lên đỉnh bánh xe nước. Đây là những cái gọi là “cối xay khép kín”. Nếu như Leonardo không hiểu trọn vẹn về hành vi của nước, thì ông không hề đơn độc, vì vẫn có nhiều người hiểu sai về sức nước cho đến tận thế kỉ 17. Ngay cả một số kĩ sư thực tế vẫn cho rằng nước có sức mạnh nội tại, hay “cuộc sống riêng của nó”.

Nghiên cứu nâng nước lên cao của Leonardo. Nó có phải là một động cơ vĩnh cửu không?

Các khái niệm lực, năng lượng và động lượng không được nhận thức đúng mãi cho đến đầu thế kỉ 19. Quan điểm của Leonardo về những vấn đề này chủ yếu vẫn theo Aristotle.

14

b.Máy bơm hoạt động sử dụng “đai ốc Archimede”:

Phiên bản này cũng sử dụng đai ốc Archimede để nâng nước. Nó có niên đại năm 1580.

Lại là đai ốc Archimede. Mẫu thiết kế này trích từ quyển Kì diệu toán học của Bishop Wilkins (1648). Ông đưa ra đây làm một thí dụ cho “động cơ vĩnh cửu dễ dàng sắp đặt”. Ông thừa nhận có lẽ sức nặng của nước không thể đủ để nâng nước lên, nhưng “nếu nước đổ lên một bánh xe không đủ sức mạnh cho hiệu ứng này, vậy thì tại sao không có hai, ba, hoặc nhiều bánh xe, theo như chiều dài và sự nâng lên của từng thiết bị được công nhận; nhờ sức mạnh của nó được nhân lên nhiều lần nên nó sẽ tương đương với hai hoặc ba lượng nước leo lên, như có thể thấy rõ trên… sơ đồ”. Ít ra thì ông cũng đã đặt ra một số suy nghĩ toán học nghiêm túc cho vấn đề này.

15

-Đây cũng là một mô hình của loại động cơ vĩnh cửu sử dụng nước, nó hoạt động cũng theo nguyên tắc như mô hình trên.

c.vòi phun nước vĩnh cửu:

Máy bơm nâng điều khiển bằng bánh xe

Có 2 cái bình một cao một thấp. Theo mô hình này nước ở bình trên chảy theo ống xuống bình dưới. Nước bình dưới. Vì bình dưới bịt kín nên nước phải theo ống kia phun ngược lên trên. Khi phun ra ngoài ống rồi nó sẽ chảy xuống bình thứ nhất lại. Nếu nó hoạt động được thì tự nhiên mình có một cái vòi phun nước hoài không nghỉ, nghe thấy ham. Dĩ nhiên là theo định luật bảo toàn năng lượng nó sẽ không hoạt động, nếu thay nước bằng thủy ngân, thay không khí bằng nước, thay đổi cấu hình một chút thì nước sẽ phun cao hơn nhiều. Thật sự mà nói cái mô hình này có thể làm vòi phun được, dĩ nhiên phải cải tiến một chút và nó sẽ không phun vĩnh cữu.

16

17

3.1.3 Động cơ vĩnh cửu sử dụng điện:

 

*Chú giải các bộ phận:

         Động cơ điện (ĐC)

         Máy phát điện (MP)

         Máy biến thế (MBT)

         Khóa K (K)

         Mạng điện tiêu thụ (MTT)

 

18

*Nguyên tắc:

Đầu tiên, đóng khóa K

Kích hoạt bánh xe của MP điện, truyền động năng cho bánh xe của ĐC điện.

Điện năng của động cơ điện được truyền tới MBT (I1). Ở đấy, dưới tác động của cảm ứng từ, dòng điện (I2) sau khi ra khỏi MBT sẽ manh hơn I1.

Dòng điện I2 mới sinh ra sẽ quay về phục vụ lại chính ĐC ban đầu.

Khi dòng điện đủ lớn để chạy ĐC ta không cần phải kích hoạt.

Muốt dừng ĐC ta chỉ cần ngắt khóa K.

Tùy vào mục đích sử dụng, công suất MP, ĐC và điều chỉnh MBT cho phù hợp để có được dòg điện như ý muốn.

-Nhưng đây vẫn là ý tưởng của một số nhà khoa học và các kỹ sư thời nay, họ quan niệm rằng mọi thứ điều có ngoại lệ, nhưng điều đáng buồn là nó vẫn không hoạt động được vì vi phạm Định luật bảo toàn năng lượng.

Một số mô hình động cơ sử dụng điện khác

Quả cầu tích điện vinh cửu Bộ truyền lựcbằng nam châm

19

3.2 Động cơ vĩnh cửu loại 2:

Là loại động cơ nhiệt chỉ sử dụng một nguồn nhiệt .Đông cơ vĩnh cửu loại 2={một nguồn nhiệt và tác nhân}

Ta xác định độ biến thiên entropy của động cơ vĩnh cửu loại 2:

∆S(động cơ)=∆S(nguồn)+∆S(tác nhân)

Trong đó ∆S(tác nhân)=0 (vì tác nhân biến đổi theo chu trình) và ∆S(nguồn)=

Theo nguyên lý tăng Entropy ∆S(động cơ) >

Nghĩa là A >0: tác nhân phải nhận công từ bên ngoài ( không sinh được công).

N Q

Q A

A

Nên không thể có động cơ vĩnh cửu loại 2 được

III. Bài học rút ra từ thực tiễn:

1.Nguyên nhân vì sao tất cả các loại động cơ vĩnh cửu lại không bao giờ hoạt động:

Qua tất cả những mô hình hay những ý tưởng về chuyển động vĩnh cửu từ xưa đến nay .Các nhà khoa học và các kỹ sư đều nhất trí rằng sự hiểu biết hiện tại của con người về các định luật vật lý có thể là chưa đầy đủ hoặc chưa chính xác. Một thiết bị chuyển động không ngừng là điều không thể, nhưng người ta cần bằng chứng mạnh mẽ hơn để biện minh cho việc viết lại các định luật đó. Các chuyển động vĩnh cửu sẽ bao giờ tồn tại vì đơn giản một điều là nó luôn vi phạm định luật bảo toàn năng lượng và đi ngược lại các nguyên lý I và II của thuyết động lực học .

2.Thực tiễn:

Trong cuộc sống, tự nhiên luôn trao đổi để tồn tại, không có sự vinh cửu tuyệt đối ở đây. Mọi vật chất muốn tồn tại thì phải biết trao đổi năng lượng với nhau để duy trì hoạt động lẫn nhau đó là quy luật vĩnh cửu từ xưa đến nay mà con người luôn biết, nhưng con người vơi tham vọng lớn lao luôn muốn đi tìm những thứ vĩnh cửu để phục vụ cho cuộc sông mà lại không phải tiêu hao hay mất đi gì cả và đó quả là

Nguồn Nhiệt T

TácNhân

20

Và đó quả là sự phi lý , trong khi con người đã và đang cố đi ngược lại với các quy luật của tự nhiên để đạt được sự phi lí đó. Dù không có động cơ vĩnh cửu nhưng khoa học ngày nay đã và đang đi tìm và thay thế các nguồn năng lượng được cho là vĩnh cửu để duy trì các hoạt động vĩnh cửu của các động cơ, đây là một ý tưởng rất độc đáo thôi thúc các nhà khoa học mạnh mẽ hơn là nhưng chuyển động vĩnh cửu .

Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu Hệ thống Vũ trụ Nga, đã kiểm soát thành công các cuộc thử nghiệm về một cỗ máy hoạt động liên tục không ngừng, hiện

đang làm việc trong không gian. Ông Valery Menshikov, giám đốc viện cho biết, cỗ máy này được lắp đặt trên vệ tinh nhân tạo Yubileiny và nó đã được phóng lên quỹ đạo gần một năm trước đây. Sau khi đưa được chiếc động cơ này vào không gian, chiếc vệ tinh nhân tạo hiện vẫn được sử dụng cho bay quanh một quỹ đạo để làm

nhiệm vụ trợ giúp cho cho động cơ.

Các cuộc thử nghiệm đầu tiên về chương trình này, được tiến hành vào tháng 6 và tháng 7 năm 2008. Trong các cuộc thử nghiệm này, đã xuất hiện một số vấn đề thiếu sót và các nhà khoa học đã buộc phải phát triển và cải tiến thêm cho chiếc động cơ, nhưng cuộc thử nghiệm trong quỹ đạo lại chưa mang về được nhiều kết

quả khả quan

Loại động cơ mới có thể hoạt động liên tục trong vòng 15 năm, và có thể khởi động được khoảng 300.000 lần. Loại động cơ này sử dụng năng lượng bằng Pin

mặt trời, các kỹ sư thuộc viện đã cho biết như vậy.