Uma máquina de movimento perpétuo, ou em latim "perpetum mobile", é uma máquina hipotética que poderia funcionar para sempre depois de lhe dar um impulso inicial e sem a necessidade de fornecimento de energia subsequente a ela.
As leis da termodinâmica
Para entender se um perpetum mobile é possível ou impossível, deve-se lembrar as duas primeiras leis da termodinâmica:
- A primeira lei da termodinâmica diz: "A energia não é criada nem destruída, ela só pode passar para diferentes estados e formas." Ou seja, se um determinado sistema realiza trabalho ou troca calor com o ambiente externo, sua energia interna muda.
- A segunda lei da termodinâmica. Segundo ele, "a entropia do universo tende a aumentar com o tempo". Esta lei indica em qual direção o processo termodinâmico irá ocorrer espontaneamente. Além disso, esta lei implica a impossibilidade de transferência de energia de um tipo para outro sem perdas.
Máquina de movimento perpétuo de primeiro e segundo tipo
Perpetuum mobile, ou em latim perpetuum mobile, é de dois tipos:
- Uma máquina de movimento perpétuo do primeiro tipo é uma máquina que trabalha constantemente sem o fornecimento de energia externa e ao mesmo tempo realiza algum trabalho. Ou seja, o perpetum mobile do primeiro tipo contradiz a primeira lei da termodinâmica, razão pela qual, aliás, foi chamado de motor do primeiro tipo.
- Uma máquina de movimento perpétuo do segundo tipo é qualquer máquina que trabalha com ciclos periódicos, convertendo um tipo de energia em outro, por exemplo, mecânica para elétrica e vice-versa, sem perdas no processo dessa transformação. Ou seja, uma máquina de movimento perpétuo (perpetuum mobile) do segundo tipo contradiz a segunda lei da termodinâmica.
Impossibilidade de existência
Uma máquina de movimento perpétuo do primeiro tipo contradiz a lei fundamental da física sobre a conservação da energia em um sistema isolado, portanto não pode existir. Quanto ao perpetuum mobile do segundo tipo, também é impossível, pois em qualquer motor em funcionamento, a energia é dispersa de várias maneiras, principalmente na forma de calor.
Dado que as leis da termodinâmica foram verificadas por vários séculos de experimentos e experimentos e nunca falharam, podemos dizer com segurança que qualquer projeto de máquinas de movimento perpétuo é uma farsa. Tais projetos surgem frequentemente em vários círculos religiosos, nos quais existem crenças sobre infinitas fontes de energia e assim por diante.
Além disso, várias"paradoxos", que, ao que parece, demonstram a eficiência de certos perpetuum mobiles. Em todos esses casos, estamos falando de erros na compreensão das leis da física, de modo que tais "paradoxos" mentais são instrutivos.
Pesquisa histórica por máquinas de movimento perpétuo e sua importância para o desenvolvimento da humanidade
As leis da termodinâmica foram finalmente estabelecidas na segunda metade do século XIX. Segundo eles, nenhuma máquina em execução não pode transferir energia de um estado para outro com eficiência de 100%, sem falar no fornecimento constante de energia para outros sistemas sem fornecê-la à própria máquina.
Apesar disso, muitas pessoas ao longo da história e até hoje têm procurado e continuam procurando por vários projetos de máquinas de movimento perpétuo, que podem ser comparados com uma espécie de "elixir da juventude" em o campo da mecânica.
Todos os projetos dessas máquinas são baseados no uso de diferentes pesos, ângulos, propriedades físicas ou mecânicas de substâncias específicas que podem se mover constantemente e até criar uma quantidade excessiva de energia útil. Falando sobre os tempos modernos e suas enormes necessidades energéticas, pode-se entender a importância do perpetum mobile, que se tornaria uma verdadeira revolução no desenvolvimento da humanidade.
Voltando na história, os primeiros projetos conhecidos de máquinas de movimento perpétuo começaram a aparecer na Europa medieval. Acredita-se que a invenção correspondente na Baviera no século VIII se tornou o primeiro modelo de uma máquina de movimento perpétuo.século d. C.
Designs famosos de máquinas de movimento perpétuo na Idade Média
Infelizmente, nada se sabe sobre a existência de projetos perpetum mobile em sociedades anteriores à Idade Média. Nenhuma informação foi preservada de que os antigos gregos ou romanos construíram tais máquinas.
A mais antiga invenção da máquina de movimento perpétuo conhecida pela humanidade é a roda mágica. Embora nenhuma imagem desta invenção tenha sido preservada, fontes históricas escritas dizem que remonta à época da existência do Império Merovíngio no território da moderna Baviera no século VIII. No entanto, alguns historiadores dizem que essa máquina realmente não existia e que todas as informações sobre ela são uma lenda.
Bhaskara foi um famoso matemático indiano que é reconhecido como o cientista mais influente da Idade Média em seu continente. Seu trabalho sobre equações diferenciais é anterior a trabalhos semelhantes de Newton e Leibniz em 5 séculos. Por volta de 1150, Bhaskara inventou uma roda que deveria girar para sempre. Infelizmente, esta invenção nunca foi construída, mas é a primeira evidência inquestionável de tentativas de criar movimento perpétuo.
A primeira invenção de uma máquina de movimento perpétuo na Europa é o carro do famoso maçom francês e arquiteto do século XIII Villard de Honnecourt. Não se sabe ao certo se sua invenção foi construída, mas nos diários de Villard de Honnecourt eles encontram uma imagem de seu perpetuum mobile.
Lendário engenheiro e inventor de Florença, Leonardo da Vinci também criou várias máquinas - máquinas de movimento perpétuo, e nesse aspecto ele estava vários séculos à frente de seu tempo. Essas máquinas, é claro, se mostraram inoperáveis, e o cientista concluiu que as máquinas de movimento perpétuo não podem existir na física.
Máquinas de movimento perpétuo da Nova Era
Com o advento dos tempos modernos, a invenção da máquina de movimento perpétuo tornou-se um passatempo popular, e muitos inventores passaram seu tempo criando tal máquina. Esse boom se deve principalmente ao sucesso no desenvolvimento da mecânica.
Assim, o inventor italiano do século XVI, Mark Zimara, projetou um moinho em constante funcionamento, e o holandês Cornelius Drebbel dedicou uma dessas invenções ao rei inglês. Em 1712, o engenheiro Johann Bessler analisou mais de 300 dessas invenções e decidiu criar seu próprio perpetum mobile.
Como resultado, em 1775, membros da Real Academia de Ciências de Paris emitiram um decreto de que não aceitariam quaisquer invenções que estivessem associadas ao tema de uma máquina de movimento perpétuo.
Experiências de pensamento
Na física teórica, experimentos mentais são frequentemente usados para tentar testar leis físicas fundamentais. Em relação ao tema das máquinas de movimento perpétuo, podemos citar os seguintes projetos:
Demônio de Maxwell. Estamos falando de uma violação da segunda lei da termodinâmica, quando um demônio hipotético separa uma mistura de gases. Este experimento mental permiteentender a essência da entropia do sistema
A máquina de movimento perpétuo de Richard Feynman que funciona por flutuações térmicas e, portanto, pode funcionar para sempre. Na verdade, funcionará desde que o ambiente tenha uma temperatura mais alta que o próprio motor
A esperança de criar uma máquina de movimento perpétuo finalmente morreu?
Não podemos dizer com certeza que um mecanismo capaz de funcionar para sempre nunca será inventado, pois a humanidade ainda não sabe muito sobre o Universo em que vive. Talvez uma espécie de matéria exótica seja descoberta, como a matéria negra no espaço, sobre a qual quase nada se sabe. O comportamento deste assunto pode nos forçar a reconsiderar as leis da termodinâmica. Essas leis são tão fundamentais que qualquer mudança em seu alcance será semelhante à influência da teoria de Albert Einstein nas leis da mecânica clássica de Isaac Newton e no desenvolvimento da física em geral. Também é possível que o movimento perpétuo exista em objetos cujo comportamento é governado pela mecânica quântica.
