Perpetuum Mobile de speta intai

În accepţie termodinamică se discută doar despre perpetuum mobile de speţa întâi şi a doua, corespunzător echivalenţei dintre lucru mecanic şi căldură. În sens larg, expresia este folosită la toate dispozitivele cu mişcare perpetuă, indiferent de formele de energie (elecrică, magnetică etc.) care intervin. Definitorii sunt legea conservării energiei şi problema ireversibilităţii. Unele dispozitive îşi obţin mişcarea din surse de energie neconvenţională, „ecologice”, însă, deşi apar ca noi surse de mişcare, evident, nu sunt nişte perpetuum mobile.

Un perpetuum mobile de speţa întâi este un sistem fizico-chimic care ar funcţiona ciclic şi ar efectua, într-un număr de cicluri complete, lucru mecanic, fără a primi din exterior energie sub formă de lucru mecanic sau căldură. Imposibilitatea de a realiza un astfel de sistem este o consecinţă a primului principiu al termodinamicii. Din acesta rezultă imposibilitatea realizării, atât a acestui perpetuum mobile, cât şi a reciprocului său, adică a unui sistem care să funcţioneze ciclic şi să primească, într-un număr de cicluri complete, lucru mecanic, fără să cedeze în exterior energie sub formă de lucru mecanic sau căldură.

Exemple de perpetuum mobile:

Acestea sunt dispozitive cunoscute, care nu funcţionează, iar explicaţia de ce nu funcţionează a fost dată.

Roata dezechilibrată . Se presupunea că masele dintr-o parte a roţii (bile pe tije, bile libere, ciocane, mercur etc.) pot dezechilibra roata, care se va roti, producând lucru mecanic. Echilibrul forţelor şi al momentelor unei astfel de roţi (figura alăturată) a fost demonstrat de Leonardo da Vinci. Situaţia este comună tuturor roţilor mecanice „magice”.

Roata dezechilibrată

Roata lui Orffyreus. Roata lui Orffyreus este, după cum a fost desenată de Johann Bessler (figura de alături, sus) un volant care odată pus în mişcare se învârte fără oprire. Secretul este descoperit în 1727, când servitoarea sa dezvăluie cum impulsiona ea maşina (figura de alături, jos), impuls suficient pentru menţinerea roţii în rotaţie câteva zile.

Roata lui Orffyreus

Planuri înclinate. Simon Stevin a conceput un perpetuum mobile în care a presupus că cele patru bile de pe o pantă a planului vor trage cele două bile de pe cealaltă pantă, rezultând o mişcare continuă. Nefuncţionarea dispozitivului a dus la descoperirea echilibrului forţelor pe un plan înclinat. Problema (şi explicaţia nefuncţionării) este similară la toate dispozitivele gravitaţionale pe bază de lanţuri cu diferite lungimi şi poziţii.

Planuri înclinate

Şurub hydraulic. Şurubul hidraulic al lui Arhimede, aplicat la o maşinărie din jurul anului 1660. În aplicaţia din imaginea alăturată se intenţiona ca apa ridicată de un şurub Arhimede în partea de sus a instalaţiei să fie folosită la acţionarea unei roţi

hidraulice. Această roată acţiona, printr-un angrenaj, şurubul hidraulic şi o piatră de tocilă. Autorul schiţei presupunea că debitul de apă era suficient nu numai pentru acţionarea roţii hidraulice, ci şi pentru răcirea pietrei de tocilă. Randamentele roţii şi a şurubului hidraulic, datorită frecărilor şi neetanşeităţilor, nu permit funcţionarea perpetuă a instalaţiei.

Şurub hydraulic

Curea care pluteşte. Corpurile galbene sunt corpuri flotante, care sunt împinse în sus în ramura cu lichid de forţa arhimedică, acţionând roţile. Introducerea corpurilor în partea de jos necesită însă o forţă care echilibrează exact flotabilitatea. Frecările şi neetanşeităţile opresc mişcarea.

Curea care pluteşte