영구 운동

Perpetual motion
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"Perpetual Motion Machine(영구요.기타 용도는 영구 모션 기계(동음이의)를 참조하십시오.
로버트 플뤼드의 1618년 "물나사" 영구 운동 기계는 1660년 목재 판화에서 나온 것입니다.이러한 장치를 설명하는 최초의 시도로 널리 인정받고 있습니다.[note 1][1]
Something for Nothing (1940), 영구 운동 기계(및 가솔린의 전력 효율)에 대한 미국 특허청의 정책을 설명하는 루브 골드버그가 등장하는 단편 영화

영구적 운동이란 교란되지 않은 시스템에서 영원히 계속되는 신체의 운동입니다.영구 운동 기계는 외부 에너지원 없이 무한히 일을 할 수 있는 가상의 기계입니다.이런 종류의 기계는 열역학 제1법칙 또는 제2법칙을 위반하거나 둘 다 위반하기 때문에 불가능합니다.[2][3][4][5]

이러한 열역학 법칙은 시스템의 크기에 관계없이 적용됩니다.예를 들어, 행성과 같은 천체의 운동과 회전은 영구적으로 보일 수 있지만 실제로는 태양풍, 성간 매질 저항, 중력 복사 및 열복사와 같이 운동 에너지를 서서히 소멸시키는 많은 과정을 거치므로 영원히 움직이지 않을 것입니다.[6][7]

따라서 유한한 소스에서 에너지를 추출하는 기계는 소스에 저장된 에너지에 의해 구동되기 때문에 무한히 작동하지 않을 것이고, 결국은 고갈될 것입니다.일반적인 예는 해류에 의해 작동되는 장치들인데, 해류의 에너지는 궁극적으로 태양으로부터 얻어지고, 그 자체는 결국 타버릴 것입니다.

2016년,[8] 미시적인 규모에서 성분 원자들이 지속적인 반복 운동을 하는 새로운 물질 상태, 즉 시간 결정이 발견되었고, 따라서 "영구 운동"의 문자 그대로의 정의를 충족시킵니다.[9][10][11][12]그러나, 이것들은 전통적인 의미에서 영구적인 운동 기계를 구성하지 않거나 양자 바닥 상태에 있기 때문에 열역학적 법칙에 위배되지 않으며, 따라서 그것들로부터 에너지를 추출할 수 없고, 그것들은 에너지 없이 운동을 보여줍니다.

역사

주요 기사:영구동기의 연혁

영구적인 운동 기계의 역사는 중세로 거슬러 올라갑니다.[13]수천 년 동안, 영구 운동 장치가 가능한지 아닌지는 명확하지 않았지만, 열역학의 현대 이론의 발전은 그것들이 불가능하다는 것을 보여주었습니다.그럼에도 불구하고, 그러한 기계들을 만들기 위한 많은 시도들이 현대에 이르고 있습니다.[14][15]현대 디자이너들과 지지자들은 자신들의 발명품을 설명하기 [16]위해 종종 "통합보다"와 같은 다른 용어들을 사용합니다.

기본원칙

주요 기사:열역학

오 영원한 움직임 이후의 추구자들이여, 얼마나 많은 허망한 키메라들을 추구하였습니까?가서 연금술사들과 자리를 잡으세요.

— Leonardo da Vinci, 1494[17][18]

고립계의 영구 운동이 열역학 제1법칙, 열역학 제2법칙 또는 둘 다를 위반한다는 데에는 과학적 합의가 있습니다.열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙의 한 버전입니다.두 번째 법칙은 여러 가지 다른 방식으로 표현될 수 있는데, 그 중 가장 직관적인 것은 열이 더 뜨거운 곳에서 더 차가운 곳으로 자발적으로 흘러간다는 것입니다. 여기서 관련된 것은 법칙이 모든 거시적 과정에서 다음을 관찰한다는 것입니다.마찰이나 그에 가까운 무언가가 있습니다. 다른 진술은 어떤 열 엔진도 같은 두 온도 사이에서 작동하는 카르노 열 엔진보다 더 효율적일 수 없다는 것입니다.

즉,

  1. 고립된 계에서는 새로운 에너지(에너지 보존의 법칙)를 만들어 낼 수 없습니다.따라서, 생산된 작업 전력을 입력된 가열 전력으로 나눈 열효율은 1을 초과할 수 없습니다.
  2. 열 엔진의 출력 작업 전력은 입력되는 가열 전력보다 항상 작습니다.공급되는 나머지 열 에너지는 주변 환경에 열로 낭비됩니다.따라서 열효율은 카르노 효율에 의해 최대치를 가지며, 항상 1보다 작습니다.
  3. 실제 열기관의 효율은 마찰을 포함한 공정 속도에서 발생하는 비가역성 때문에 카르노 효율보다 더 떨어집니다.

문 2와 문 3은 열 엔진에 적용됩니다.기계적 에너지를 전자기적 에너지로 변환하는 다른 유형의 엔진은 에너지 방출이 없는 시스템을 설계하는 것이 불가능하기 때문에 100% 효율로 작동할 수 없습니다.

비상식적인 공급원으로부터 에너지에 접근함으로써 두 열역학 법칙을 준수하는 기계는 이름에 대한 표준 기준을 충족하지는 못하지만, 때때로 영구 운동 기계라고 불립니다.예를 들어, 콕스의 시계와 같은 시계와 다른 저전력 기계들은 밤과 낮 사이의 기압 또는 온도 차이에 따라 작동하도록 설계되었습니다.이 기계들은 에너지의 원천을 가지고 있지만, 쉽게 드러나지 않기 때문에 열역학의 법칙에 위배되는 것처럼 보입니다.

해류와 같이 수명이 긴 에너지원으로부터 에너지를 추출하는 기계조차도 에너지원이 불가피하게 줄어들 때에는 작동이 중단될 것입니다.그들은 외부에서 에너지를 소비하고 있고 고립된 시스템이 아니기 때문에 영구적인 운동 기계가 아닙니다.

분류

영구 운동 기계의 한 분류는 기계가 위반하고자 하는 특정 열역학 법칙을 말합니다.[19]

  • 첫 번째 종류의 영구적인 운동 기계는 에너지의 투입 없이 일을 만들어냅니다.따라서 열역학 제1법칙인 에너지 보존 법칙에 위배됩니다.
  • 두 번째 종류의 영구 운동 기계는 자발적으로 열 에너지를 기계적인 일로 바꾸는 기계입니다.열에너지가 작업한 것과 동등한 것이라면, 이는 에너지 보존의 법칙에 위배되지 않습니다.그러나 순환과정에서 더 미묘한 열역학 제2법칙을 위반하지는 않습니다. (엔트로피도 참조).두 번째 종류의 영구 운동 기계의 특징은 열 저장고가 하나만 관련되어 있다는 것입니다. 열 저장고는 더 차가운 저장고로 열을 전달하지 않고 자발적으로 냉각됩니다.열역학 제2법칙에 따르면, 열을 유용한 일로 바꾸는 것은 어떠한 부작용 없이는 불가능합니다.
  • 세 번째 종류의 영구 운동 기계는 질량 관성 때문에 운동을 영원히 유지하기 위해 마찰력과 다른 소산력을 완전히 제거하는 기계로 정의됩니다(이 경우 세 번째는 열역학 제3법칙이 아닌 위의 분류 체계에서의 위치만을 의미함).시스템이 이 이상적인 시스템에 아무리 가까이 접근해도 기계적 시스템에서는 절대로 소산이 완전히 제거될 수 없기 [20][21]때문에 이러한 기계를 만드는 것은 불가능합니다(저마찰 섹션의 예 참조).

불가능성

Popular Science 잡지 1920년 10월호, 영구운동에 관하여비록 과학자들이 물리학 법칙 아래서는 불가능하다고 가정했지만, 영구적인 움직임은 발명가들의 상상력을 계속해서 사로잡고 있습니다.[note 2]

"역동적 불가능성"은 현재 우리의 물리적 법칙들의 구성 안에서 절대적으로 일어날 수 없는 것들을 묘사합니다."불가능"이라는 단어에 대한 이러한 해석은 폐쇄된 시스템에서 영구적인 운동의 불가능성에 대한 논의에서 의도된 것입니다.[22]

보존 법칙은 수학적인 관점에서 특히 강합니다.1915년에 수학적으로 증명된 노에테르의 정리는 어떤 보존 법칙도 물리계의 작용의 연속적인 대칭으로부터 유도될 수 있다고 말합니다.[23]에너지 보존과 동등한 대칭은 물리 법칙의 시간 불변성입니다.따라서 물리 법칙이 시간에 따라 변하지 않으면 에너지 보존이 뒤따릅니다.에너지 절약을 위반하여 영구 운동을 허용하려면 물리학의 기초가 바뀌어야 합니다.[24]

물리 법칙이 시간이 지남에 따라 불변하는지에 대한 과학적 조사는 망원경을 사용하여 먼 과거의 우주를 조사하여 고대 별들이 오늘날 별들과 동일한지를 발견합니다.분광학과 같은 다양한 측정, 과거의 빛의 속도 직접 측정 및 유사한 측정을 결합하면 물리학은 수십억 년에 걸친 관측 가능한 모든 시간 동안 동일하지는 않더라도 실질적으로 동일하게 유지되어 왔음을 보여줍니다.[25]

열역학의 원리는 이론적으로나 실험적으로 매우 잘 확립되어 있어 영구 운동 기계에 대한 제안은 물리학자들의 입장에서 보편적으로 불신과 마주칩니다.제안된 모든 영구 운동 설계는 물리학자들에게 잠재적으로 교훈적인 도전을 제공합니다. 물리학자들은 그것이 작동할 수 없다는 것이 확실하기 때문에 어떻게 작동하지 못하는지 설명해야 합니다.그러한 연습의 난이도(그리고 가치)는 제안의 섬세함에 달려 있습니다. 가장 좋은 것은 물리학자 자신의 사고 실험에서 발생하는 경향이 있고 종종 물리학의 특정 측면을 조명합니다.예를 들어 영구 운동 기계로서의 브라운 라쳇의 사고 실험은 1900년 가브리엘 리프만에 의해 처음 논의되었지만 1912년이 되어서야 마리안 스몰루쇼스키는 왜 작동할 수 없는지에 대한 적절한 설명을 했습니다.[26]하지만, 그 12년의 기간 동안 과학자들은 그 기계가 가능하다고 믿지 않았습니다.그들은 단지 그것이 필연적으로 실패할 수 밖에 없는 정확한 메커니즘을 알지 못했을 뿐입니다.

엔트로피가 항상 증가한다는 법칙은 자연의 법칙 중에서 가장 높은 위치를 차지한다고 생각합니다.만약 누군가가 당신에게 우주에 대한 당신의 애완동물 이론이 맥스웰 방정식과 일치하지 않는다고 지적한다면, 맥스웰 방정식에는 훨씬 더 나쁜 것입니다.관찰에 의해 그것이 모순되는 것으로 판명되면 - 글쎄, 이 실험가들은 때때로 실수를 하기도 합니다.그러나 당신의 이론이 열역학 제2법칙에 어긋난다는 것이 밝혀지면, 나는 당신에게 희망을 줄 수 없습니다. 그것이 가장 큰 수치를 당하여 무너지는 것 외에는 아무것도 없습니다.

— Sir Arthur Stanley Eddington, The Nature of the Physical World (1927)

19세기 중반, 헨리 더크스는 영구적인 운동 실험의 역사를 조사했고, 그가 불가능하다고 믿었던 것을 계속 시도하는 사람들에게 독설적인 공격을 썼습니다.

"그런 모험심이 강한 사람들이 전혀 모르는 학문의 길에서, 끈질긴 결의로 지난 시대의 선견지명 계획을 추구하는 것에는 개탄스럽고, 비하적이며, 거의 제정신이 아닌 무언가가 있습니다.영구적 운동의 역사는 학식이 부족하거나 완전히 무지한 사람들의 어리석음의 역사입니다."[27]

— Henry Dircks, Perpetuum Mobile: Or, A History of the Search for Self-motive (1861)

기술

언젠가 인간은 자신의 기구를 우주의 바퀴에 연결할 것입니다. 그리고 행성들의 궤도에 있는 행성들에 동기를 부여하고 행성들이 회전하도록 하는 바로 그 힘은 자신의 기계를 회전시킬 것입니다.

— Nikola Tesla

일부 일반적인 아이디어는 영구 모션 기계 설계에서 반복적으로 반복됩니다.오늘날에도 계속 나타나는 많은 생각들은 일찍이 1670년에 체스터의 주교이자 왕립학회의 관리인 존 윌킨스에 의해 진술되었습니다.그는 영구 운동 기계의 세 가지 잠재적인 동력원인 "키미컬 [시크] 추출", "자기적 미덕", 그리고 "중력의 자연적 애정"을 설명했습니다.[1]

뚜렷한 에너지원 없이 멀리 떨어진 곳에서 움직임에 영향을 미치는 자석의 불가사의해 보이는 능력은 오랫동안 발명가들의 관심을 끌었습니다.자기 모터의 초기 예 중 하나는 윌킨스에 의해 제안되었으며, 그 이후로 널리 복제되었습니다: 그것은 맨 위에 자석이 있는 램프로 구성되어 있고, 램프 위로 금속 공을 끌어 올렸습니다.자석 근처에는 경사로 아래로 공을 떨어뜨려 바닥으로 되돌아갈 수 있도록 되어 있는 작은 구멍이 있었는데, 플랩으로 인해 공이 다시 꼭대기로 돌아올 수 있었습니다.하지만, 만약 자석이 경사로 위로 공을 끌어 올릴 만큼 충분히 강해야 한다면, 중력이 구멍을 통해 공을 끌어당길 수 있을 만큼 충분히 약할 수는 없습니다.이러한 문제에 직면한 최신 버전에서는 일반적으로 일련의 램프와 자석을 사용하며, 이는 공이 움직일 때 한 자석에서 다른 자석으로 옮겨지도록 배치됩니다.문제는 그대로입니다.

빌라르 드 호네쿠르의 페르테움 모빌 (약 1230년)
중앙선으로부터 무게추의 거리가 주석으로 달린 "과균형 휠(Overbalanced Wheel)"은 양쪽의 토크가 평균적으로 균등하다는 것을 보여줍니다.

중력은 또한 명백한 에너지원이 없는 거리에서 작용하지만, 중력장에서 에너지를 얻기 위해서는 (예를 들어 무거운 물체를 떨어뜨리고, 떨어지는 동안 운동 에너지를 생성함으로써) 에너지를 투입해야 하며(예를 들어 물체를 들어올림으로써), 일부 에너지는영구적인 운동 기계에서 중력의 전형적인 응용은 12세기의 바스카라의 바퀴인데, 그 핵심 아이디어는 종종 불균형 바퀴라고 불리는 반복되는 주제입니다. 움직이는 무게추들은 바퀴의 중심에서 떨어진 위치로 바퀴의 회전의 절반 동안 떨어져 나가도록 바퀴에 부착됩니다.그리고 나머지 절반은 중앙에 더 가깝습니다.중심에서 더 멀리 떨어진 무게는 더 큰 토크를 가하기 때문에 휠이 영원히 회전할 것으로 생각되었습니다.그러나 무게추가 중심에서 더 멀리 있는 쪽은 다른 쪽보다 무게추가 적으므로, 그 순간 토크가 균형을 이루어 영구적인 움직임이 이루어지지 않습니다.[28]이동 중량은 피벗된 암의 해머, 롤링 볼 또는 튜브의 수은일 수 있습니다. 원리는 동일합니다.

레오나르도 다빈치가 그린 그림의 영구적인 운동 바퀴

또 다른 이론적인 기계는 움직임을 위한 마찰이 없는 환경을 포함합니다.이것은 물체를 띄우기 위해 반자성 또는 전자기 공중부양을 사용하는 것을 포함합니다.이것은 공기 마찰과 차축의 마찰을 없애기 위해 진공 상태에서 이루어집니다.그러면 공중부양된 물체는 간섭 없이 중력 중심을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다.그러나 회전된 물체는 다른 물체에 운동을 일으켜서 문제에 마찰을 가져오는 일을 하기 때문에 회전된 물체는 어떤 일도 할 수 없기 때문에 실용적인 목적이 없습니다.또한, 용기와 물체 자체가 서서히 기화되어 진공이 저하되기 때문에 완벽한 진공은 달성할 수 없는 목표입니다.

열에서 작업을 추출하여 두 번째 종류의 영구 운동 기계를 만드는 가장 일반적인 접근법은 단방향성입니다.악마의 덫 문을 통해 충분히 빠르게 올바른 방향으로 움직이는 분자들만이 가능합니다.브라운 래칫에서는 래칫을 한 방향으로 돌리는 경향이 있는 힘은 가능하고 다른 방향의 힘은 가능하지 않습니다.열탕의 다이오드는 전류를 한 방향으로만 통과시키고 다른 방향으로는 통과시키지 못합니다.이러한 계획은 일반적으로 두 가지 방식으로 실패합니다: 단방향성을 유지하는 것은 에너지 비용이 듭니다.(온도의 차이로 얻은 에너지보다 분자의 속도를 측정하기 위해 맥스웰의 악마가 더 많은 열역학적 작업을 수행해야 함) 또는 단방향성은 일루전이며 때때로 큰 위반이 보충됩니다.r 빈번하게 발생하는 작은 비위반(브라운관 래칫은 내부 브라운관 세력의 영향을 받기 때문에 때때로 잘못된 방향으로 선회하게 됩니다).

"플로트 벨트".노란색 블럭은 부유물을 나타냅니다.부유물이 액체를 통해 솟아올라 벨트를 돌리는 것으로 생각되었습니다.그러나, 부유물을 바닥에 있는 물 속으로 밀어 넣는 것은 부유물이 생성하는 만큼의 에너지가 필요하고, 일부 에너지는 소멸됩니다.

부력은 자주 오해를 받는 또 다른 현상입니다.일부 제안된 영구 운동 기계는 유체의 부피를 아래로 밀어내는 것은 중력에 대항하여 유체의 부피를 높이는 것과 동일한 작업이 필요하다는 사실을 놓치고 있습니다.이러한 유형의 기계에는 피스톤이 있는 두 개의 챔버가 포함될 수 있으며, 공기를 맨 위의 챔버에서 아래의 챔버로 압착하는 메커니즘이 포함되어 있으며, 이 챔버는 부력이 되어 맨 위로 떠다닙니다.이러한 설계의 압착 메커니즘은 공기를 아래로 이동시키기에 충분한 작업을 수행할 수 없거나 초과 작업을 추출할 수 없게 됩니다.

특허

그러한 작동 불가능한 기계에 대한 제안은 너무나 흔해져서 미국 특허청(USPTO)은 작동 모델이 없는 영구적인 운동 기계에 대한 특허 부여를 거부하는 공식 정책을 발표했습니다.USPTO Manual of Patent Inspiring Practice는 다음과 같이 명시되어 있습니다.

영구적인 운동을 포함하는 경우를 제외하고는, 일반적으로 기기의 작동 가능성을 입증하기 위해 사무국에서 모델을 요구하지는 않습니다.기기의 작동 가능성에 의문이 있는 경우, 신청자는 반드시 검사자가 만족할 수 있도록 기기를 설정해야 하지만, 본인이 직접 선택할 수도 있습니다.[29]

그 외에도 다음과 같은 것들이 있습니다.

효용이 없다는 이유로 특허 출원을 거부하는 것은 영구적 운동을 포함하는 작동 불능의 보다 구체적인 이유를 포함합니다.효용이 없다는 이유로 35 U.S.C. 101에 따른 거부는 발명이 경박하고, 사기적이거나 공공 정책에 어긋난다는 근거에 기초해서는 안 됩니다.[30]

특허 출원은 사무적인 업무이며 USPTO는 영구적인 운동 기계에 대한 출원을 거부하지 않을 것입니다. 출원은 출원되고 아마도 특허 심사관이 공식적인 심사를 한 후에 거절될 것입니다.[31]특허가 부여된다 하더라도 그 발명이 실제로 효과가 있다는 것을 의미하는 것이 아니라 심사관이 효과가 있다고 믿거나, 왜 효과가 없을 것인지를 알 수 없었다는 것을 의미합니다.[31]

USPTO는 Perpetual Motion Gimmicks 컬렉션을 유지 관리합니다.

영국 특허청에는 영구 운동에 대한 구체적인 실무관행이 있습니다. UKPO 특허 실무 매뉴얼 섹션 4.05에는 다음과 같이 명시되어 있습니다.

영구적 운동 기계와 같이 잘 정립된 물리적 법칙에 명백하게 반하는 방식으로 작동한다고 주장되는 공정 또는 물품은 산업적으로 적용되지 않는 것으로 간주됩니다.[32]

영국 특허청이 영구 운동 기계에 대한 특허 출원을 거절한 결정의 예는 다음과 같습니다.[33]

  • 결정 BLO/044/06, John Frederick Willmott 출원번호 0502841[34]
  • 결정BLO/150/06, 에즈라심시 출원번호 0417271[35]

유럽 특허 분류(ECLA)에는 영구 운동 시스템에 대한 특허 출원을 포함한 클래스가 있습니다. ECLA 클래스 "F03B17/04: 주장된 영구 운동 모빌리아..." 및 "F03B17/00B: [...기계 또는 엔진] (폐쇄 루프 순환 또는 유사한 것 포함: ...액체가 폐쇄된 고리로 순환하는 설치물; 이와 유사한 종류의 영구적 모빌로 추정되는..."[36]

겉보기 영구 운동 기계

영구 운동 기계는 이산 매개 변수가 있는 유한한 고립계에서만 정의될 수 있고, 진정한 고립계는 존재하지 않기 때문에 (무엇보다도 양자 불확실성과 타르스키/괴델의 정리 때문에) 이 글의 맥락에서 "영구 운동"은 기계가 다음과 같이 더 잘 정의됩니다."움직임"은 단순히 움직임(브라운 운동)인[37] 반면, "움직임"은 단순히 움직임(브라운 운동)입니다.거시적 규모의 차이는 차치하고, "영구적 운동"을 제안하는 개념과 기술적 초안이 있지만, 자세히 분석해보면, 그것들이 실제로 물이나 다른 유체의 상변화 또는 작은 자연 온도 구배와 같은 일종의 천연 자원 또는 잠재 에너지를 "소비"한다는 것이 밝혀집니다.또는 단순히 무기한 작동을 지속할 수 없습니다.일반적으로 이러한 장치에서 작업을 추출하는 것은 불가능합니다.

리소스 소모

모세혈관 그릇

이러한 장치의 일부 예는 다음과 같습니다.

  • 음용 조류 장난감은 작은 주변 온도 구배와 증발을 사용하여 작동합니다.물이 모두 증발될 때까지 운행됩니다.
  • 모세관 작용 기반 워터 펌프는 작은 주변 온도 구배 및 증기 압력 차이를 사용하여 작동합니다.'모관 그릇'을 사용하면 모세관 작용으로 튜브에 물이 계속 흐르게 된다고 생각했지만, 애초에 액체를 튜브 위로 끌어 올리는 응집력이 물방울이 그릇 안으로 빠져나가지 못하게 하기 때문에 흐름이 영구적이지 않습니다.
  • 크룩스 방사선계는 부분 진공 유리 용기로 구성되어 있으며, 경량 프로펠러가 (광 유도) 온도 구배에 따라 이동합니다.
  • 태양열로 움직이는 모터와 같이 주변의 자연 전자기 복사로부터 최소한의 에너지를 얻는 모든 장치.
  • 일부 시계(콕스의 시계, 베벌리 시계)와 같이 기압의 변화에 의해 구동되는 모든 장치.그 움직임은 움직이는 공기로부터 에너지를 거머리처럼 얻고, 그 에너지는 차례로 작용함으로써 얻어집니다.
  • COP가 1 이상인 것을 특징으로 하는 히트 펌프.
  • Atmos 시계는 온도에 따라 염화에틸의 증기압의 변화를 이용하여 시계 스프링을 감습니다.
  • 반감기가 비교적 긴 동위원소에서 방사성 붕괴에 의해 구동되는 장치. 그러한 장치는 수백 년 또는 수천 년 동안 작동할 수 있습니다.
  • Oxford Electric Bell과 Karpen Pile [ro] 건전지로 구동되는 것.

저마찰

  • 플라이휠 에너지 저장에서, "현대 플라이휠은 수년 내에 측정 가능한 무부하 런다운 시간을 가질 수 있습니다."[38]
  • 우주 공간의 진공상태에 있는 별, 블랙홀, 행성, 달, 스핀 안정 위성 등의 물체들은 에너지를 매우 느리게 발산하여 오랜 시간 동안 회전할 수 있습니다.지구의 조수는 평균 약 3.75 테라와트의 속도로 달과 지구 시스템의 중력 에너지를 발산시키고 있습니다.[39][40]
  • 특정 양자-기계 시스템(초유동성 및 초전도성 등)에서는 매우 낮은 마찰 운동이 가능합니다.그러나 시스템이 평형 상태에 도달하면(예를 들어 모든 액체 헬륨이 동일한 수준에 도달) 움직임이 멈춥니다.마찬가지로, 초유체가 용기의 벽을 오르는 것과 같은 엔트로피 역전 효과는 일반적인 모세관 작용에 의해 작동합니다.

사고실험

어떤 경우에는 수용되고 이해된 물리적 프로세스를 통해 영구적인 운동이 가능할 수 있음을 시사하는 사고(또는 gedanken) 실험이 나타납니다.그러나 모든 경우에 관련 물리학을 모두 고려할 때 결함이 발견되었습니다.예를 들면 다음과 같습니다.

  • 맥스웰의 악마:이것은 원래 에너지 분자를 선택하고 에너지를 추출할 수 있는 "악마"를 가정함으로써 열역학 제2법칙이 통계적인 의미에서만 적용된다는 것을 보여주기 위해 제안되었습니다.이후의 분석(및 실험)에 따르면 엔트로피가 전반적으로 증가하지 않는 그러한 시스템을 물리적으로 구현할 방법이 없습니다.
  • 브라운 래칫:이 사고 실험에서는 래칫과 연결된 패들 휠을 상상합니다.브라운 운동은 주변의 가스 분자들이 노를 치게 하지만 래칫은 한 방향으로만 회전하게 합니다.더 철저한 분석은 물리적 래칫을 이 분자 규모에서 고려할 때 브라운 운동이 래칫에도 영향을 미쳐 무작위로 실패하여 순 이득이 없다는 것을 보여주었습니다.따라서 이 장치는 열역학 법칙을 위반하지 않을 것입니다.
  • 진공 에너지 및 영점 에너지:가상 입자와 카시미르 효과와 같은 효과를 설명하기 위해, 양자 물리학의 많은 공식은 진공 또는 영점 에너지로 알려진 빈 공간에 스며드는 배경 에너지를 포함합니다.0점 에너지를 유용한 작업에 활용하는 능력은 일반적으로 과학계에 의해 의사 과학으로 간주됩니다.[41][42]발명자들은 영점 에너지로부터 유용한 작업을 추출하기 위한 다양한 방법들을 제안했지만, 실행 가능한 것은 발견되지 않았고,[41][43] 영점 에너지 추출에 대한 주장은 과학계에 의해 검증된 적이 없으며,[44] 에너지 보존을 위반하여 영점 에너지가 사용될 수 있다는 증거도 없습니다.[45]
  • 타원체 역설:이 역설은 점 A와 B에 두 개의 검은 물체가 있는 완벽하게 반사되는 공동을 고려합니다.반사면은 두 개의 타원형 단면 E와1 E와2 구형 단면 S로 구성되어 있으며, A와 B의 몸체는 두 타원형의 관절 초점에 위치하고 B는 S의 중심에 위치합니다.이 구성은 겉보기에는 B의 흑체가 A에 비해 가열되는 것과 같습니다. A의 흑체에서 비롯된 복사가 B의 흑체에 착지하여 흡수됩니다.마찬가지로, E와1 E에2 착지하는 B 지점에서 발생한 광선은 A에 반사됩니다.그러나 B에서 시작된 광선의 상당 부분이 S에 착륙할 것입니다.이 역설은 정확한 흑체 대신 흑체의 유한한 크기를 고려할 때 해결됩니다.[46][47]
타원체 역설 표면과 물체 A가 물체 B 방향으로 방출하는 광선. (a) 물체 A와 B가 점과 같을 때, A에서 나오는 모든 광선은 B에 입사되어야 합니다. (b) 물체 A와 B가 확장될 때, A에서 나오는 일부 광선은 B에 입사되지 않고 결국 A로 돌아올 수 있습니다.

음모론

주요 기사:자유에너지억제음모론

과학적인 것으로 치부되고 있음에도 불구하고, 영구적인 운동 기계들은 대중으로부터 숨기고 있다고 주장하며, 만약 에너지를 저렴하게 생산할 수 있는 전력원을 이용할 수 있게 된다면 경제적인 통제력을 잃게 될 기업이나 정부에 의해 그것들이 숨겨지고 있다고 주장하는 음모론의 초점이 되었습니다.[48][49]

참고 항목

메모들

  1. ^ 이 기계는 작동하지 않지만, 맨 위의 탱크에서 물이 물레방아(왼쪽 아래)를 회전시켜 최종적으로 아르키메데스 나사(가운데 아래에서 오른쪽 위로)를 펌프로 돌려 탱크를 다시 채우는 아이디어였습니다.워터 휠의 회전 운동은 또한 두 개의 그라인딩 휠(우측 하단)을 구동하며, 이들 휠을 윤활하기에 충분한 여분의 물을 제공하는 것으로 나타납니다.
  2. ^ 표시된 장치는 "질량 레버리지" 장치로, 오른쪽의 구형 무게가 왼쪽의 무게보다 더 큰 레버리지를 가지므로 영구적인 회전을 생성하는 것으로 추정됩니다.그러나 왼쪽에는 장치의 균형을 맞추는 더 많은 무게추가 있습니다.

참고문헌

  1. ^ a b Angrist, Stanley (January 1968). "Perpetual Motion Machines". Scientific American. 218 (1): 115–122. Bibcode:1968SciAm.218a.114A. doi:10.1038/scientificamerican0168-114.
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외부 링크

Wikisource는 1911년 브리태니커 백과사전의 æ디아 기사 "Perpetual Motion"의 본문을 가지고 있습니다.

영구 운동에 대해 자세히 알려진 것, 2023년 5월 21일 USIIC에 게재됨