Igiliikur ehk ladina keeles "perpetum mobile" on hüpoteetiline masin, mis võib pärast algimpulsi andmist töötada igavesti ja ilma et oleks vaja sellele järgnevat energiavarustust.
Terodünaamika seadused
Et mõista, kas püsimobiil on võimalik või võimatu, tuleks meeles pidada kahte esimest termodünaamika seadust:
- Esimene termodünaamika seadus ütleb: "Energiat ei teki ega hävitata, see võib minna ainult erinevatesse olekutesse ja vormidesse." See tähendab, et kui tööd tehakse antud süsteemi kallal või see vahetab soojust väliskeskkonnaga, siis selle siseenergia muutub.
- Termodünaamika teine seadus. Tema sõnul kipub universumi entroopia ajaga suurenema. See seadus näitab, millises suunas termodünaamiline protsess spontaanselt kulgeb. Lisaks eeldab see seadus energia kadudeta ühelt tüübilt teisele ülekandmise võimatust.
Esimest ja teist tüüpi püsiliikur
Perpetuum mobile ehk ladina keeles perpetuum mobile on kahte tüüpi:
- Esimest tüüpi igiliikur on masin, mis töötab pidev alt ilma välise energiata ja teeb samal ajal ka tööd. See tähendab, et esimest tüüpi igiliikur on vastuolus termodünaamika esimese seadusega, mistõttu nimetati seda muide esimest tüüpi mootoriks.
- Teist tüüpi igiliikur on mis tahes masin, mis töötab perioodiliste tsüklitega, muundades ühte tüüpi energiat teiseks, näiteks mehaanilise energia elektriliseks ja vastupidi, ilma selle muundumise käigus kadudeta. See tähendab, et teist tüüpi igiliikur (perpetuum mobile) on vastuolus termodünaamika teise seadusega.
Ekssistentsi võimatus
Esimest tüüpi igiliikur on vastuolus füüsika põhiseadusega energia jäävuse kohta isoleeritud süsteemis, mistõttu seda ei saa eksisteerida. Mis puutub teist tüüpi perpetuum mobilesse, siis see on samuti võimatu, kuna igas töötavas mootoris hajub energia mitmel viisil, peamiselt soojuse kujul.
Arvestades, et termodünaamika seadusi on kontrollitud mitme sajandi pikkuse katsete ja katsetega ning need pole kunagi läbi kukkunud, võime julgelt väita, et kõik igiliikurite projektid on pettus. Sellised projektid tekivad sageli erinevates religioossetes ringkondades, kus on uskumusi lõpututest energiaallikatest ja nii edasi.
Lisaks mitmesugused vaimsed"paradoksid", mis näib demonstreerivad teatud perpetuum mobile'ide tõhusust. Kõigil neil juhtudel räägime vigadest füüsikaseaduste mõistmisel, seega on sellised vaimsed "paradoksid" õpetlikud.
Igiliikurite ajalooline otsing ja nende tähtsus inimkonna arengule
Terodünaamika seadused kehtestati lõplikult 19. sajandi teisel poolel. Nende järgi ei suuda ükski töötav masin energiat ühest olekust teise 100%-lise kasuteguriga üle kanda, rääkimata teiste süsteemide pidevast energiaga varustamisest ilma masinat endaga varustamata.
Sellele vaatamata on paljud inimesed ajaloo jooksul ja tänapäevani otsinud ja otsivad jätkuv alt erineva kujundusega töötavaid igiliikuriid, mida võiks võrrelda omamoodi "nooruse eliksiiriga". mehaanika valdkond.
Kõik selliste masinate konstruktsioonid põhinevad konkreetsete ainete erinevate raskuste, nurkade, füüsikaliste või mehaaniliste omaduste kasutamisel, mis võivad pidev alt liikuda ja tekitada isegi liigset kasulikku energiat. Rääkides nüüdisajast ja selle tohutust energiavajadusest, võib mõista perpetum mobile tähtsust, millest saaks tõeline revolutsioon inimkonna arengus.
Ajaloos tagasi minnes hakkasid keskaegses Euroopas ilmuma esimesed teadaolevad igiliikurite kujundused. Arvatakse, et 8. sajandil Baierimaal sai vastavast leiutisest esimene igiliikuri mudel.sajandil pKr.
Kuulsad igiliikurite kujundused keskajal
Kahjuks pole midagi teada perpetum mobile projektide olemasolust ühiskondades enne keskaega. Pole säilinud andmeid, et vanad kreeklased või roomlased oleks selliseid masinaid ehitanud.
Igiliikuri kõige iidseim leiutis, mis inimkonnale on teada, on võluratas. Kuigi sellest leiutisest pole säilinud ühtegi pilti, räägivad ajaloolised kirjalikud allikad, et see pärineb Merovingide impeeriumi eksisteerimise ajast tänapäeva Baieri territooriumil 8. sajandil. Mõned ajaloolased aga väidavad, et seda masinat tegelikult ei eksisteerinud ja kogu teave selle kohta on legend.
Bhaskara oli kuulus India matemaatik, keda peetakse oma kontinendi keskaja mõjukaimaks teadlaseks. Tema töö diferentsiaalvõrrandite alal on 5 sajandit varasem Newtoni ja Leibnizi samalaadsetele töödele. Umbes 1150. aastal leiutas Bhaskara ratta, mis pidi igavesti pöörlema. Kahjuks seda leiutist kunagi ei ehitatud, kuid see on esimene vaieldamatu tõend katsetest luua igiliikurit.
Esimene igiliikuri leiutis Euroopas on kuulsa Prantsuse vabamüürlase ja XIII sajandi arhitekti Villard de Honnecourti auto. Pole täpselt teada, kas tema leiutis ehitati, kuid Villard de Honnecourti päevikutest leiavad nad pildi tema perpetuum mobilest.
Legendaarne insener ja leiutaja Firenzest Leonardo da Vinci lõi ka mitu masinat – igiliikurid ja oli selles osas oma ajast mitu sajandit ees. Need masinad osutusid muidugi töövõimetuks ja teadlane jõudis järeldusele, et igiliikurit ei saa füüsikas eksisteerida.
Uue ajastu igiliikurid
Uusaja tulekuga muutus igiliikuri leiutamine populaarseks ajaviiteks ja paljud leiutajad kulutasid oma aega sellise masina loomisele. See buum on peamiselt tingitud mehaanika arendamise edust.
Seega kavandas 16. sajandi itaalia leiutaja Mark Zimara pidev alt töötava veski ja hollandlane Cornelius Drebbel pühendas ühe neist leiutistest Inglise kuningale. Aastal 1712 analüüsis insener Johann Bessler enam kui 300 sellist leiutist ja otsustas luua oma perpetum mobile.
Selle tulemusena andsid Pariisi Kuningliku Teaduste Akadeemia liikmed 1775. aastal välja dekreedi, mille kohaselt nad ei aktsepteeri ühtegi leiutist, mis on seotud igiliikuri teemaga.
Mõttekatsed
Teoreetilises füüsikas kasutatakse füüsikaliste põhiseaduste testimiseks sageli mõtteeksperimente. Seoses igiliikurite teemaga võib nimetada järgmisi projekte:
Maxwelli deemon. Me räägime termodünaamika teise seaduse rikkumisest, kui hüpoteetiline deemon eraldab gaaside segu. See mõttekatse võimaldabmõista süsteemi entroopia olemust
Richard Feynmani igiliikur, mis töötab termiliste kõikumiste tõttu ja võib seetõttu töötada igavesti. Tegelikult töötab see seni, kuni keskkonna temperatuur on kõrgem kui mootoril endal
Kas lootus luua igiliikur on lõpuks surnud?
Me ei saa kindl alt väita, et igavesti töötavat mehhanismi ei leiuta kunagi, kuna inimkond ei tea universumist, milles ta elab, ikka veel palju. Võib-olla avastatakse mõni eksootilise aine liik, näiteks kosmoses leiduv must aine, mille kohta pole peaaegu midagi teada. Selle aine käitumine võib sundida meid termodünaamika seadusi uuesti läbi vaatama. Need seadused on nii fundamentaalsed, et kõik muudatused nende ulatuses on sarnased Albert Einsteini teooria mõjuga Isaac Newtoni klassikalise mehaanika seadustele ja füüsika arengule üldiselt. Samuti on võimalik, et igiliikur eksisteerib objektides, mille käitumist juhib kvantmehaanika.