Teaduse arenedes hõlmavad selle seadused üha laiemaid valdkondi, viimistletakse, lähenetakse loodusseadustele ja muutuvad neile adekvaatseteks. Üldises vormis väljendas loodusseaduste ja teadusseaduste vahelise seose olemust selgelt A. Einstein: "Meie ideed füüsilisest reaalsusest ei saa kunagi olla lõplikud ja me peame alati olema valmis neid ideid muutma." P. L. Paradokse armastanud Kapitsa ütles seda isegi: "Huvitavad pole mitte seadused ise, vaid kõrvalekalded neist."
Kuid perpetuum mobile leiutajad eksivad, lootes täiesti võimalikule muutusele teadusseadustes, mis ei võimalda veel igiliikurite töötamist. Fakt on see, et teaduse (eriti füüsika) seadusi ei tühistata, vaid neid täiendatakse ja arendatakse.
N. Bohr sõnastas üldise seisukoha (1923), kajastades seda seaduspärasust teaduse arengus: kirjavahetuse põhimõte, mis ütleb, et mis tahes üldisem seadus sisaldab vana seadust erijuhuna; see (vana) saadakse uuest, kui läheb üle seda määratlevate koguste muudele väärtustele.
Energiasäästu seaduse - esimese termodünaamikaseaduse - heakskiitmine tegi katsed luua igiliikur esimest liiki täiesti lootusetu tegevus. Ja kuigi need veel käisid, muutus perpetuum mobile loojate peamine mõttesuund. Uued igiliikurite variandid sünnivad juba täielikus kooskõlas termodünaamika esimese seadusega: kui palju energiat sellisesse mootorisse siseneb, kustub täpselt sama palju.
Nagu teate, võib energia jäävuse seaduse sõnastada järgmisel mõnevõrra muudetud kujul: kõigi energia muundamise protsesside jaoks peab kõigi selles protsessis osalevate energiatüüpide summa muutumatuks jääma. Selline sõnastus, ehkki see ei võimalda energia loomist eimillestki, jätab siiski avatuks teise võimaluse igiliikuri realiseerimiseks, mille põhimõte põhineb ühe energiavormi ideaalsel muundamisel teiseks.
Oli teada, et mootorites tehakse tööd siis, kui kuum keha annab gaasile või aurule soojust ja aur töötab, näiteks kolvi liigutades. Selgus aga, et kuidagi ei saa külmemast kehast energiat kuumaks suunata. Kuid igiliikuri loomiseks on vaja, et samal ajal tehtaks tööd.
Termodünaamika väljatöötamise tulemusena, mis põhines Sadi Carnoti töödel, näitas Rudolf Clausius, et on võimatu protsess, mille käigus soojus liiguks spontaanselt külmematest kehadest soojematesse kehadesse. Sel juhul pole võimatu mitte ainult otsene üleminek - seda on võimatu teostada ka masinate või seadmete abil, ilma et looduses toimuks muid muudatusi.
William Thomson (lord Kelvin) sõnastas igat liiki liikuva masina võimatuse põhimõtte (1851), kuna protsessid on olemuselt võimatud, mille ainus tagajärg oleks mehaaniline töö, mida tehakse soojushoidla jahutamisel.
Reklaamvideo:
Uut tüüpi perpetuum mobile teema uurimine XX sajandi alguses. õppis kuulus saksa füüsik ja keemik Wilhelm Ostwald. Ta nimetas ideaalseks masinaks, mis on võimeline tsükliliselt ja kadudeta muundama energiat ühest vormist teise, ta nimetas igiliikurit teist liiki. Nagu näete, jääb ka igiliikurite probleem lahtiseks isegi pärast seda, kui lükati tagasi igat liiki igiliikuri loomise võimalus. Esimese ja teise liiki igiliikurid on aga üksteisest juba oluliselt erinevad. Kui teadlaste poolt teostamatuks tunnistatud esimese liiki igiliikuri masina funktsioon seisnes kasuliku töö pidevas teostamises ilma välistest allikatest pärit energiavarusid täiendamata, siis teise liiki igiliikurilt nõuti ainult võimet energiat ideaalselt muuta.
Esimese termodünaamikaseaduse kohaselt on soojus samaväärne mehaanilise energiaga, seetõttu on esimese põhimõttega vastuolus olles täiesti võimalik ehitada masin, mis võtab soojust kehalt, millel on ümbritseva õhu temperatuur, või võtab näiteks suurtest reservuaaridest veest soojust ja töötab tänu see mehaaniline töö. Kui muundame nüüd saadud mehaanilise energia tagasi soojuseks, siis tekib suletud energiamuundamise tsükkel, mis põhineb igat liiki liikuva masina põhimõttel.
Selliseid nähtusi pole aga igapäevaelus kunagi kohatud. Soojas toas soojeneb külmkapist välja võetud piimapudel ja klaas kuuma teed jahtub. Lisaks alandab külm vedelik kuumutamisel märkamatult ruumi õhutemperatuuri, kuum aga suurendab seda. Samal ajal ei juhtu kunagi nii, et külm keha jahutab ise või soe soojeneb. Selliseks jahutamiseks kasutatakse spetsiaalseid külmutusseadmeid, mis vajavad aga pidevat energiaallikat välistest allikatest. Samal ajal ei ole külma spontaanne jahutamine või kuuma keha kuumutamine üldse vastuolus termodünaamika esimese seadusega. Seetõttu on ilmne, et selle seaduse sõnastust tuleks kuidagi täpsustada ja täiendada.
Termodünaamika teine seadus kõrvaldab energia jäävuse seaduse puudulikkuse, mis ei teinud vahet pööratavatel ja pöördumatutel protsessidel ning jättis seeläbi illusoorse lootuse neile, kes ei tahtnud leppida perpetuum mobile'i loomise võimatusega. See füüsikaline põhimõte kehtestab termodünaamilistes süsteemides toimuvate protsesside suuna piirangu. Termodünaamika teine seadus keelab niinimetatud teist tüüpi igiliikurid, näidates, et efektiivsus ei saa olla võrdne ühega, kuna ümmarguse protsessi korral ei saa külmkapi temperatuur olla võrdne absoluutse nulliga (nulltemperatuuriga punkti läbivat suletud tsüklit pole võimalik ehitada).
Termodünaamika teises seaduses on mitu samaväärset sõnastust:
Clausiuse postulaat: „Ümmargune protsess on võimatu, mille ainus tulemus on soojuse ülekandmine vähem kuumutatud kehast kuumutatuks” (seda protsessi nimetatakse Clausiuse protsessiks).
Thomsoni (Kelvini) postulaat: "Ümmargune protsess on võimatu, mille ainus tulemus oleks töö tootmine soojushoidla jahutamisel" (seda protsessi nimetatakse Thomsoni protsessiks).
Termodünaamika teise seaduse teine sõnastus põhineb entroopia mõistel:
"Isoleeritud süsteemi entroopia ei saa väheneda" (mitte-väheneva entroopia seadus). Maksimaalse entroopiaga olekus on makroskoopilised pöördumatud protsessid (ja soojusülekande protsess on Clausiuse postulaadi tõttu alati pöördumatu) võimatu.
Kui loodi statistiline termodünaamika, mis põhines molekulaarsetel kontseptsioonidel, selgus, et termodünaamika teisel seadusel on statistiline iseloom: see kehtib süsteemi kõige tõenäolisema käitumise korral. Kõikumiste olemasolu takistab selle täpset rakendamist, kuid mis tahes olulise rikkumise tõenäosus on äärmiselt väike. See tähendab, et külma keha kuumuse ülekandmine on võimalik, kuid see on äärmiselt ebatõenäoline sündmus. Ja looduses toimuvad kõige tõenäolisemad sündmused.
Loe ka "Esimese liiki igiliikur" ja "Kolmanda liiki igiliikur"
