Mashine inayosonga ya kudumu, au kwa Kilatini "perpetum mobile", ni mashine dhahania inayoweza kufanya kazi milele baada ya kuipa msukumo wa awali na bila hitaji la usambazaji wa nishati kwa hiyo.
Sheria za thermodynamics
Ili kuelewa kama simu ya kudumu inawezekana au haiwezekani, mtu anapaswa kukumbuka sheria mbili za kwanza za thermodynamics:
- Sheria ya kwanza ya thermodynamics inasema: "Nishati haijaundwa wala kuharibiwa, inaweza tu kupita katika hali na fomu tofauti." Hiyo ni, ikiwa kazi inafanywa kwenye mfumo fulani au inabadilishana joto na mazingira ya nje, basi nishati yake ya ndani inabadilika.
- Sheria ya pili ya thermodynamics. Kulingana na yeye, "entropy ya ulimwengu huelekea kuongezeka kwa wakati." Sheria hii inaonyesha ni mwelekeo gani mchakato wa thermodynamic utaendelea kwa hiari. Aidha, sheria hii ina maana ya kutowezekana kwa uhamishaji wa nishati kutoka aina moja hadi nyingine bila hasara.
Mashine inayosonga ya kudumu ya aina ya kwanza na ya pili
Perpetuum mobile, au kwa Kilatini perpetuum mobile, ni ya aina mbili:
- Mashine inayosonga ya kudumu ya aina ya kwanza ni mashine inayofanya kazi mara kwa mara bila ugavi wa nishati ya nje na wakati huo huo inafanya kazi fulani. Hiyo ni, simu ya kudumu ya aina ya kwanza inapingana na sheria ya kwanza ya thermodynamics, ndiyo sababu, kwa njia, iliitwa injini ya aina ya kwanza.
- Mashine inayosonga ya kudumu ya aina ya pili ni mashine yoyote inayofanya kazi na mizunguko ya mara kwa mara, kubadilisha aina moja ya nishati hadi nyingine, kwa mfano, mitambo hadi ya umeme na kinyume chake, bila hasara yoyote katika mchakato wa mageuzi haya. Hiyo ni, mashine ya mwendo wa kudumu (perpetuum mobile) ya aina ya pili inapingana na sheria ya pili ya thermodynamics.
Haiwezekani kuwepo
Mashine inayosonga ya kudumu ya aina ya kwanza inapingana na sheria ya msingi ya fizikia kuhusu uhifadhi wa nishati katika mfumo uliotengwa, kwa hivyo haiwezi kuwepo. Kuhusu simu ya kudumu ya aina ya pili, pia haiwezekani, kwani katika injini yoyote inayoendesha, nishati hutawanywa kwa njia mbalimbali, hasa katika mfumo wa joto.
Kwa kuzingatia kwamba sheria za thermodynamics zimethibitishwa na majaribio na majaribio ya karne kadhaa na hazijawahi kushindwa, tunaweza kusema kwa usalama kwamba miradi yoyote ya mashine za mwendo wa kudumu ni udanganyifu. Miradi kama hiyo mara nyingi huibuka katika duru mbalimbali za kidini, ambamo kuna imani kuhusu vyanzo visivyoisha vya nishati na kadhalika.
Aidha, mbalimbali kiakili"paradoksia", ambayo, inaonekana, inaonyesha ufanisi wa simu za rununu za kudumu. Katika visa hivi vyote, tunazungumza juu ya makosa katika kuelewa sheria za fizikia, kwa hivyo "vitendawili" vya kiakili ni vya kufundisha.
Utafutaji wa kihistoria wa mashine zinazosonga daima na umuhimu wake kwa maendeleo ya wanadamu
Sheria za thermodynamics hatimaye zilianzishwa katika nusu ya pili ya karne ya 19. Kulingana na wao, mashine yoyote inayoendesha haiwezi kuhamisha nishati kutoka jimbo moja hadi jingine kwa ufanisi wa 100%, bila kutaja usambazaji wa mara kwa mara wa nishati kwa mifumo mingine bila kuisambaza kwa mashine yenyewe.
Licha ya hayo, watu wengi katika historia na hadi leo wamekuwa wakitafuta na kuendelea kutafuta miundo mbalimbali ya kufanya kazi kwa mashine za mwendo wa kudumu, ambazo zinaweza kulinganishwa na aina ya "elixir of youth" katika uwanja wa ufundi.
Miundo yote ya mashine kama hizo inategemea matumizi ya uzito tofauti, pembe, sifa za kimaumbile au za kimawazo za dutu mahususi zinazoweza kusogea kila mara na hata kuunda kiwango cha ziada cha nishati muhimu. Tukizungumza kuhusu nyakati za kisasa na mahitaji yake makubwa ya nishati, mtu anaweza kuelewa umuhimu wa simu ya mkononi ya kudumu, ambayo ingekuwa mapinduzi ya kweli katika maendeleo ya wanadamu.
Kurejea katika historia, miundo ya kwanza inayojulikana ya mashine zinazosonga daima ilianza kuonekana katika Ulaya ya enzi za kati. Inaaminika kuwa uvumbuzi unaofanana huko Bavaria katika karne ya 8 ukawa mfano wa kwanza wa mashine ya mwendo wa kudumu.karne BK.
Miundo maarufu ya mashine zinazosonga daima katika Enzi za Kati
Kwa bahati mbaya, hakuna kinachojulikana kuhusu kuwepo kwa miradi ya simu ya kudumu katika jamii kabla ya Enzi za Kati. Hakuna habari iliyohifadhiwa kwamba Wagiriki wa kale au Warumi walitengeneza mashine kama hizo.
Uvumbuzi wa zamani zaidi wa mashine inayosonga daima inayojulikana kwa wanadamu ni gurudumu la uchawi. Ingawa hakuna picha za uvumbuzi huu zimehifadhiwa, vyanzo vya maandishi vya kihistoria vinasema kwamba ulianza wakati wa kuwepo kwa Milki ya Merovingian katika eneo la Bavaria ya kisasa katika karne ya 8. Hata hivyo, baadhi ya wanahistoria wanasema kwamba mashine hii haikuwepo na kwamba habari zote kuihusu ni hekaya.
Bhaskara alikuwa mwanahisabati maarufu wa India ambaye anatambuliwa kuwa mwanasayansi mashuhuri zaidi wa Enzi za Kati katika bara lake. Kazi yake juu ya milinganyo tofauti ilitangulia kazi sawa na Newton na Leibniz kwa karne 5. Karibu 1150, Bhaskara aligundua gurudumu ambalo lilipaswa kugeuka milele. Kwa bahati mbaya, uvumbuzi huu haukuwahi kutengenezwa, lakini ni ushahidi wa kwanza usio na shaka wa majaribio ya kuunda mwendo wa kudumu.
Uvumbuzi wa kwanza wa mashine inayosonga daima huko Uropa ni gari la Freemason maarufu wa Ufaransa na mbunifu wa karne ya XIII Villard de Honnecourt. Haijulikani kwa uhakika ikiwa uvumbuzi wake uliundwa, lakini katika shajara za Villard de Honnecourt wanapata picha ya simu yake ya kudumu.
Mhandisi na mvumbuzi mashuhuri kutoka Florence, Leonardo da Vinci pia aliunda mashine kadhaa - mashine za mwendo za kudumu, na katika suala hili alikuwa karne kadhaa kabla ya wakati wake. Mashine hizi, bila shaka, ziligeuka kuwa hazifanyi kazi, na mwanasayansi akahitimisha kuwa mashine za mwendo za kudumu haziwezi kuwepo katika fizikia.
Mashine za mwendo wa kudumu za Enzi Mpya
Kwa ujio wa nyakati za kisasa, uvumbuzi wa mashine ya mwendo wa kudumu ukawa mchezo maarufu, na wavumbuzi wengi walitumia wakati wao kuunda mashine kama hiyo. Kushamiri huku kunatokana kimsingi na mafanikio katika ukuzaji wa ufundi.
Kwa hivyo, mvumbuzi wa Kiitaliano wa karne ya 16 Mark Zimara alibuni kinu kinachofanya kazi kila wakati, na Mholanzi Cornelius Drebbel akaweka moja wapo ya uvumbuzi huu kwa mfalme wa Kiingereza. Mnamo 1712, mhandisi Johann Bessler alichanganua zaidi ya uvumbuzi 300 kama huo na kuamua kuunda simu yake ya rununu ya kudumu.
Kutokana na hayo, mwaka wa 1775, wanachama wa Chuo cha Kifalme cha Sayansi huko Paris walitoa amri kwamba hawatakubali uvumbuzi wowote unaohusishwa na mada ya mashine inayosonga daima.
Majaribio ya mawazo
Katika fizikia ya kinadharia, majaribio ya mawazo mara nyingi hutumiwa kujaribu sheria za kimsingi za asili. Kuhusu mada ya mashine zinazosonga daima, miradi ifuatayo inaweza kutajwa:
Demu wa Maxwell. Tunazungumzia juu ya ukiukwaji wa sheria ya pili ya thermodynamics, wakati pepo ya nadharia hutenganisha mchanganyiko wa gesi. Jaribio hili la mawazo inaruhusukuelewa kiini cha entropy ya mfumo
Mashine ya mwendo ya kudumu ya Richard Feynman ambayo hufanya kazi kwa kushuka kwa joto na kwa hivyo inaweza kufanya kazi milele. Kwa hakika, itafanya kazi mradi mazingira yana joto la juu kuliko injini yenyewe
Je, matumaini ya kuunda mashine ya mwendo ya kudumu yamekufa hatimaye?
Hatuwezi kusema kwa uhakika kwamba utaratibu wenye uwezo wa kufanya kazi milele hautawahi kuvumbuliwa, kwa kuwa ubinadamu bado haujui mengi kuhusu Ulimwengu anamoishi. Labda aina ya vitu vya kigeni vitagunduliwa, kama vile vitu vyeusi angani, ambavyo karibu hakuna kinachojulikana. Tabia ya jambo hili inaweza kutulazimisha kufikiria upya sheria za thermodynamics. Sheria hizi ni za msingi sana kwamba mabadiliko yoyote katika upeo wao yatakuwa sawa na ushawishi wa nadharia ya Albert Einstein juu ya sheria za mechanics ya zamani ya Isaac Newton na juu ya maendeleo ya fizikia kwa ujumla. Pia kuna uwezekano kwamba mwendo wa kudumu upo katika vitu ambavyo tabia yake inatawaliwa na quantum mechanics.
