NIEMOŻLIWE

MASZYNY

O PRAWACH

TERMODYNAMIKI I

OBSESJI ZMIANY

ŚWIATA

ZASADY

TERMODYNAMIKI

TROCHĘ TEORII I TROCHĘ HISTORII

2

Vis viva – siła

życiowa

POCZĄTKI BYWAJĄ

TRUDNE... (1676-1689)

2

i im v

3

Vis viva – siła

życiowa

POCZĄTKI BYWAJĄ

TRUDNE... (1676-1689)

i im v

4

PIERWSZE PRAWO

TERMODYNAMIKI (1830-1850)

Układ doświadczalny

Joule’a

dU Q W

Energia izolowanego

układu jest stała

5

DRUGIE PRAWO TERMODYNAMIKI

(A LA KELVIN)

WQ

„Nie jest możliwy proces, którego

jedynym skutkiem byłoby

pobranie pewnej ilości ciepła ze

zbiornika i zamiana go na pracę”

6

DRUGIE PRAWO TERMODYNAMIKI

(A LA CLAUSIUS)

hQcQ

„Nie jest możliwy proces, którego

jedynym skutkiem byłoby pobranie

ciepła ze zbiornika o niższej

temperaturze i przekazanie go do

zbiornika o wyższej temperaturze”

7

DOWÓD RÓWNOWAŻNOŚCI

TWIERDZEŃ (W JEDNĄ STRONĘ)

W

Q

cQhQ

8

KTÓTKI KRYZYS

ZACHOWANIA ENERGII...

„(...) Czy zasady, na których budowaliśmy

całą fizykę, rozpają się w pył? (...) Gdy

słyszycie te słowa, myślicie niewątpliwie o

radonie, wielkim współczesnym

rewolucjoniście” – Poincare, 1904

9

DZIŚ JEST JUŻ

PRZESZŁOŚCIĄ

10

KLASYFIKACJA

NIEMOŻLIWYCH MASZYN

Perpetuum mobile

I rodzaju

Perpetuum mobile

II rodzaju

Łamie I ZT

(wytwarza energię

znikąd)

Łamie II ZT

(zmienia całe

ciepło w pracę)

11

KLASYFIKACJA

NIEMOŻLIWYCH MASZYN

Perpetuum mobile

I rodzaju

Perpetuum mobile

II rodzaju

Łamie I ZT

(wytwarza energię

znikąd)

Łamie II ZT

(zmienia całe

ciepło w pracę)

Perpetuum mobile

III rodzaju

Nie łamie nic i w

sumie czemu nie?

12

PERPETUUM

MOBILE I

RODZAJU

KTO, CO I DLACZEGO

13

CIĘŻEJ Z JEDNEJ

STRONY

14

„MAGICZNA ENERGIA”

Z MAGNESÓW

Design biskupa Johna Wilkinsa (1670)

15

PERPETUUM MOBILE JEST ZWYKLE

TRUDNE DO DOKŁADNEGO

ZANALIZOWANIA!

16

g

PERPETUUM MOBILE JEST ZWYKLE

TRUDNE DO DOKŁADNEGO

ZANALIZOWANIA!

17

AKADEMIA

FRANCUSKA (1775)

„Akademia postanowiła, iż od tego roku nie

będzie rozpatrywać nowych rozwiązań

następujących problemów: podwojenie

sześcianu, trysekcja kąta, kwadratura koła,

konstrukcja perpetuum mobile”

18

HISTORIA KOŁEM SIĘ TOCZY

Belgia, 1928 UK, 1867

19

HISTORIA KOŁEM SIĘ TOCZY

Kamerun,

1979 Belgia, 1932

20

HISTORIA KOŁEM SIĘ TOCZY

Francja,

2003 Belgia, 1985

21

SIMPLE MAGNETIC OVERUNITY

DEVICE (1985)

Do dzisiaj podejmowane są próby

zakręcania toru w celu stworzenia

perpetuum mobile!

22

I OCZYWIŚCIE SĄ

TEORIE SPISKOWE

23

PERPETUUM

MOBILE II

RODZAJU

ULUBIONA ROZRYWKA PORZĄDNYCH

NAUKOWCÓW

24

ZAPADKA

BROWNOWSKA

Mechanizm wyjaśniony jakościowo przez

Mariana Smoluchowskiego,

rozpopularyzowany 50 lat później przez

Richarda Feynmana

25

Badania zapadek brownowskich zostały w

znowione ze względu na związki z motorami

molekularnymi w biofizyce

ZAPADKA

BROWNOWSKA

26

„Druga zasada termodynamiki zajmuje, moim

zdaniem, naczelne miejsce wśród praw Natury.

Jeśli ktoś zwróci Ci uwagę, że twoja teoria jest

sprzeczna z równaniami Maxwella – tym gorzej

dla równań Maxwella.

Jeśli zostanie ona odrzucona w eksperymentach

– cóż, można mieć nadzieję, że doświadczalnicy

zwalili sprawę.

Ale jeśli twoja teoria okaże się sprzeczna z drugą

zasadą termodynamiki, nie ma dla Ciebie nadziei

– pozostaje tylko opuścić głowę w wyrazie

szczerego upokorzenia” – Sir Arthur Eddington

27

SILNIK SZILARDA

28

Demon Maxwella i próby rozwiązania (od

1871)

Silnik Szilarda i jego błędne analizy (od

1929)

Landauer i badania termodynamiki

komputerów (1960)

Benett z Landauerem wyjaśniają silnik

Szilarda (1982)

29

NIE KONIEC BAJKI!

Badania w różnych wariantach

(np. limit niskich temperatur)

Wciąż nie ma

konsensusu na

temat

wyjaśnienia

silnika Szilarda

30

PODSUMOWANIE

Zasady termodynamiki zakazują istnienia

perpetuum mobile dwóch rodzajów

31

PODSUMOWANIE

Perpetuum mobile I rodzaju są

proponowane od wieków i nie

widać końca szaleństwa

32

PODSUMOWANIE

Ich analiza potrafi być ciekawym

wyzwaniem intelektualnym...

33

PODSUMOWANIE

... Ale czasami warto dać sobie spokój

34

PODSUMOWANIE

Perpetuum mobile II rodzaju są zwykle

proponowane przez naukowców...

35

Demon Maxwella wg. Gamowa

PODSUMOWANIE

I prowadzą często do ciekawych i wciąż

owocnych badań!

36

ŹRÓDŁA WIEDZY

• Wikipedia.org: Perpetual motion, History of perpetual motion machines, Maxwell’s demon, Entropy in thermodynamics and information theory, Brownian ratchet

• Internetowe skarbnice wiedzy of perpetuum mobile: http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/unwork.htm, http://www.hp-gramatke.de/perpetuum/index.htm

• Prawa termodynamiki i mechaniki statystycznej: http://www-thphys.physics.ox.ac.uk/people/AlexanderSchekochihin/A1/, http://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/statphys.html

• O Silniku Szilarda w Scientific American: C. H. Bennett i R. Landauer, „The fundamental physical limits of computation”, lipiec 1985; C. Bennett, „Demons, Engines and the Second Law”, listopad 1987

• A. Pais, „Inward Bound”, Oxford University Press 1986

37