Au fur et à mesure que la science se développe, ses lois couvrent des domaines de plus en plus vastes, s'affinent, se rapprochent des lois de la nature et y deviennent adéquates. Sous une forme généralisée, la nature du lien entre les lois de la nature et les lois de la science a été clairement exprimée par A. Einstein: "Nos idées sur la réalité physique ne peuvent jamais être définitives, et nous devons toujours être prêts à changer ces idées." PL. Kapitsa, qui aimait les paradoxes, a même dit ceci: "Ce ne sont pas les lois elles-mêmes qui sont intéressantes, mais les écarts par rapport à elles."
Mais les inventeurs du mobile perpétuel se trompent, comptant sur un changement tout à fait possible des lois de la science, qui ne permettent pas encore le fonctionnement des machines à mouvement perpétuel. Le fait est que les lois de la science (en particulier la physique) ne sont pas annulées, mais complétées et développées.
N. Bohr a formulé une position générale (1923) reflétant cette régularité dans le développement de la science: le principe de correspondance, qui dit que toute loi plus générale inclut l'ancienne loi comme cas particulier; il (ancien) est obtenu à partir du nouveau en passant à d'autres valeurs des grandeurs le définissant.
L'approbation de la loi de conservation de l'énergie - la première loi de la thermodynamique - a fait des tentatives de créer une machine à mouvement perpétuel du premier type une poursuite absolument désespérée. Et bien qu'ils se poursuivent, la ligne de pensée principale des créateurs de Perpetuum mobile a changé. De nouvelles versions de machines à mouvement perpétuel voient le jour en plein accord avec la première loi de la thermodynamique: combien d'énergie entre dans un tel moteur, exactement la même quantité en sort.
Comme vous le savez, la loi de conservation de l'énergie peut être formulée sous la forme quelque peu modifiée suivante: pour tous les processus de conversion d'énergie, la somme de tous les types d'énergie participant à ce processus doit rester inchangée. Une telle formulation, bien qu'elle ne permette pas la possibilité de créer de l'énergie à partir de rien, laisse cependant ouverte une autre façon de réaliser une machine à mouvement perpétuel, dont le principe serait basé sur la transformation idéale d'une forme d'énergie en une autre.
On savait que le travail dans les moteurs est effectué lorsqu'un corps chaud dégage de la chaleur à un gaz ou à de la vapeur et que la vapeur fonctionne, par exemple, en déplaçant un piston. Cependant, il s'est avéré qu'il n'y avait aucun moyen de faire passer l'énergie d'un corps plus froid à un corps plus chaud. Mais pour créer une machine à mouvement perpétuel, il est nécessaire qu'en même temps le travail soit fait.
À la suite du développement de la thermodynamique, basé sur les travaux de Sadi Carnot, Rudolf Clausius a montré qu'un processus est impossible dans lequel la chaleur passerait spontanément des corps plus froids aux corps plus chauds. Dans le même temps, non seulement une transition directe est impossible, mais il est également impossible de la réaliser à l'aide de machines ou d'appareils sans que d'autres changements ne se produisent dans la nature.
William Thomson (Lord Kelvin) a formulé le principe de l'impossibilité d'une machine à mouvement perpétuel du second type (1851), puisque les processus sont impossibles dans la nature, dont la seule conséquence serait un travail mécanique effectué en refroidissant un réservoir de chaleur.
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Enquête sur la problématique d'un nouveau type de perpétuum mobile au début du XXe siècle. le célèbre physicien et chimiste allemand Wilhelm Ostwald a étudié. Il a appelé la machine idéale, capable de convertir de manière cyclique et sans perte l'énergie d'une forme à une autre, il a appelé une machine à mouvement perpétuel du second type. Comme on peut le voir, même après le rejet de la possibilité de créer une machine à mouvement perpétuel du premier type, le problème du mouvement perpétuel reste toujours ouvert. Cependant, les machines à mouvement perpétuel du premier et du second type sont déjà sensiblement différentes les unes des autres. Si la fonction de la machine à mouvement perpétuel du premier type déclarée par les scientifiques comme irréalisable consistait à exécuter en continu un travail utile sans reconstituer les réserves d'énergie à partir de sources externes, alors seule la capacité de transformer idéalement l'énergie était requise de la machine à mouvement perpétuel du second type.
Selon la première loi de la thermodynamique, la chaleur équivaut à l'énergie mécanique, par conséquent, sans contredire le premier principe, il est tout à fait possible de construire une machine qui prend la chaleur d'un corps qui a la température de l'air environnant, ou, par exemple, prend la chaleur de l'eau de grands réservoirs et fonctionne en raison de ce travail mécanique. Si nous convertissons l'énergie mécanique maintenant reçue en chaleur, alors un cycle fermé de conversion d'énergie, basé sur le principe d'une machine à mouvement perpétuel du second type, se produit.
Cependant, de tels phénomènes ne se rencontrent jamais dans la vie quotidienne. Dans une pièce chaude, une bouteille de lait sortie du réfrigérateur se réchauffe et un verre de thé chaud se refroidit. De plus, un liquide froid, lorsqu'il est chauffé, abaisse imperceptiblement la température de l'air dans la pièce, et un liquide chaud l'augmente. En même temps, il n'arrive jamais qu'un corps froid se refroidisse tout seul ou qu'un corps chaud se réchauffe. Pour un tel refroidissement, des unités de réfrigération spéciales sont utilisées, qui nécessitent cependant un approvisionnement constant en énergie provenant de sources externes. Dans le même temps, le refroidissement spontané d'un froid ou l'échauffement d'un corps chaud ne contredit pas du tout la première loi de la thermodynamique. Par conséquent, il est évident que le libellé de cette loi devrait en quelque sorte être clarifié et complété.
La deuxième loi de la thermodynamique élimine l'incomplétude de la loi de conservation de l'énergie, qui ne distinguait pas les processus réversibles et irréversibles et laissait ainsi un espoir illusoire à ceux qui ne voulaient pas supporter l'impossibilité de créer un perpétuum mobile. Ce principe physique impose une restriction sur la direction des processus qui peuvent se produire dans les systèmes thermodynamiques. La deuxième loi de la thermodynamique interdit les machines dites à mouvement perpétuel du second type, montrant que l'efficacité ne peut pas être égale à l'unité, car pour un processus circulaire la température du réfrigérateur ne peut pas être égale au zéro absolu (il est impossible de construire un cycle fermé passant par un point à température nulle).
Il existe plusieurs formulations équivalentes de la deuxième loi de la thermodynamique:
Postulat de Clausius: «Un processus circulaire est impossible, dont le seul résultat est le transfert de chaleur d'un corps moins chauffé à un corps plus chauffé» (ce processus est appelé processus de Clausius).
Le postulat de Thomson (Kelvin): "Un processus circulaire est impossible, dont le seul résultat serait la production de travail en refroidissant le réservoir de chaleur" (ce processus est appelé le processus Thomson).
Une autre formulation de la deuxième loi de la thermodynamique est basée sur le concept d'entropie:
«L'entropie d'un système isolé ne peut pas décroître» (loi de l'entropie non décroissante). Dans un état avec une entropie maximale, les processus macroscopiques irréversibles (et le processus de transfert de chaleur est toujours irréversible en raison du postulat de Clausius) sont impossibles.
Lors de la création de la thermodynamique statistique, basée sur des concepts moléculaires, il s'est avéré que la deuxième loi de la thermodynamique avait un caractère statistique: elle est valable pour le comportement le plus probable du système. L'existence de fluctuations empêche sa mise en œuvre précise, mais la probabilité de toute violation significative est extrêmement faible. Autrement dit, la transition de la chaleur d'un corps froid à un corps plus chaud est possible, mais il s'agit d'un événement extrêmement improbable. Et dans la nature, les événements les plus probables ont lieu.
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