Номер 6, страница 440 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Задания к главе 4 «Законы сохранения в механике». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 6, страница 440.

Условие.

6. Подготовьте реферат о проектах вечных двигателей в истории по материалам сайта http://gotourl.ru/7148. Через систему поиска найдите материалы по теме «Вечный двигатель».

Решение.

Введение в концепцию вечного двигателя

Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — это воображаемое устройство, способное совершать работу неограниченно долго, не потребляя энергии извне. Идея создания такого устройства веками волновала умы изобретателей, учёных и философов, поскольку она сулила неисчерпаемый источник даровой энергии. Однако, несмотря на бесчисленные попытки и хитроумные проекты, ни один вечный двигатель так и не был создан. Современная наука, опираясь на фундаментальные законы термодинамики, доказывает принципиальную невозможность их существования. Принято различать вечные двигатели двух родов.

Вечный двигатель первого рода

Вечный двигатель первого рода — это машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу бесконечно, не черпая энергию из окружающей среды. Такое устройство нарушает первый закон термодинамики — закон сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть создана из ничего или уничтожена, она может только переходить из одной формы в другую. Любая машина, совершающая работу, неизбежно тратит энергию, которая должна откуда-то поступать. Если же работа совершается в замкнутой системе, то её внутренняя энергия будет убывать, и движение рано или поздно прекратится, в том числе из-за неизбежных потерь на трение.

История знает множество проектов вечных двигателей первого рода. Наиболее известными являются механические устройства:

Колесо с перекатывающимися грузами. Первые упоминания подобных конструкций встречаются ещё в XII веке в работах индийского математика и астронома Бхаскары II. Идея заключается в создании колеса, на одной стороне которого грузы (например, шарики или молоточки на шарнирах) всегда находятся дальше от центра, чем на другой. Предполагалось, что это создаст постоянный вращающий момент. Однако детальный анализ показывает, что хотя на одной стороне рычаг действительно больше, количество грузов на ней оказывается меньше. В результате моменты сил, создаваемые грузами с обеих сторон от оси вращения, в точности уравновешивают друг друга, и вечного вращения не возникает. Подобные проекты предлагали многие изобретатели, включая Виллара де Оннекура (XIII век) и Леонардо да Винчи (XV век), который, впрочем, сам пришёл к выводу об их несостоятельности.

Сосуд с самоподпиткой. Другой популярной идеей был сосуд, который сам себя наполняет жидкостью. Например, проект Роберта Бойля представлял собой сосуд с узким и высоким капиллярным каналом, по которому жидкость якобы должна была подниматься и переливаться обратно в сосуд, вращая по пути колесо. Ошибка здесь в неучёте сил поверхностного натяжения, которые, подняв жидкость по капилляру, не дадут ей перелиться через край.

Вечный двигатель второго рода

Вечный двигатель второго рода — это машина, которая бы совершала работу за счёт полного преобразования в неё теплоты, извлекаемой из одного источника (окружающей среды, например, океана или атмосферы). Такое устройство не нарушает закон сохранения энергии, но противоречит второму закону термодинамики. Этот закон, в формулировке Кельвина-Планка, утверждает, что невозможно создать циклически действующую тепловую машину, единственным результатом работы которой было бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара. Для работы теплового двигателя необходима разность температур — наличие нагревателя и холодильника. Двигатель может совершать работу, только передавая тепло от более горячего тела к более холодному. Вечный двигатель второго рода пытался бы обойти это требование, черпая тепло из одного резервуара, что привело бы к понижению энтропии в замкнутой системе, а это запрещено вторым законом термодинамики.

Примером такой гипотетической машины является корабль, который мог бы двигаться, забирая тепло из океанской воды и превращая его в механическую работу. Хотя в воде содержится огромный запас тепловой энергии, извлечь её и полностью превратить в работу без наличия более холодного резервуара невозможно.

Заключение

Поиски вечного двигателя, несмотря на их обречённость, сыграли важную роль в истории науки. Пытаясь опровергнуть или доказать возможность его создания, учёные глубже проникали в суть физических явлений, что в конечном итоге привело к формулировке фундаментальных законов сохранения энергии и принципов термодинамики. Ещё в 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечных двигателей из-за их очевидной невозможности. Сегодня заявки на патенты подобных устройств, как правило, отклоняются патентными ведомствами по всему миру, а сама идея "свободной энергии" считается уделом псевдонауки. История вечного двигателя служит ярким примером того, как научный метод и строгое следование законам природы отличают реальные технологические прорывы от несбыточных фантазий.

Ответ: Выше представлен реферат на тему «Проекты вечных двигателей в истории». Он охватывает определение вечных двигателей первого и второго рода, объясняет, почему их создание невозможно с точки зрения законов термодинамики, и приводит исторические примеры проектов. Материал подготовлен на основе общедоступных научных знаний по данной теме, что соответствует заданию найти информацию через поисковые системы.