에너지의 전환과 전이는 방향성이 있다. 열이 자발적으로 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 옮겨질 수 있지만, 자발적으로 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 옮겨져 다른 변화를 일으키지 않기 때문에, 두 번째 영동기는 할 수 없고, 영동기의 꿈은 깨어진다.
영구동기라는 단어는 그다지 적절하지 않다. 예를 들어, 플라이휠 (플라이휠) 은 일단 운동을 시작하면 마찰없이 영구적으로 계속 움직일 수 있습니다. 이것은 실제로 달성하기가 쉽지 않지만 의미가 있으며 실제 한계로 간주 될 수 있습니다. 영동기란 이런 상황을 의미하는 것이 아니라 영원한 운동을 유지하려고 하는 것이 아니라, 외부의 에너지 공급 없이 연료와 동력을 소모하지 않고 지속적으로 열심히 노력하기를 기대하는 것이다. 만약 이런 영동기가 정말로 제조될 수 있다면, 우리는 어떠한 자연에너지도 사용하지 않고 무중생으로 무한한 동력을 얻을 수 있다. 사람들이 자연의 기본 법칙을 아직 파악하지 못했을 때, 이런 생각은 뛰어난 창조적 재능을 가진 많은 사람들을 유혹했고, 그들은 많은 지혜와 노동을 바쳐 이 꿈의 실현을 추구했다. 그러나, 어떠한 영동기도 실제로 제조되지 않았고, 어떤 영동기의 설계도 과학적 검증을 견딜 수 없다.
초기의 유명한 영동기 설계 방안은 프랑스인 Henneckau 가 13 세기에 제안한 것이다. Henneko 가 디자인한 이 장치는 당시 영동기라고 불리지 않았다. 특히 매력적인 성격에 따라' 마법의 바퀴' 라고 불렀다. 그는 12 개의 이동식 짧은 바를 한 바퀴의 가장자리에 균등하게 설치하고, 로드의 양쪽 끝에 각각 무거운 공을 놓는다. 바퀴가 어디로 돌아가든 오른쪽의 중구는 항상 왼쪽의 중구보다 축에서 멀리 떨어져 있다. Hennico 는 오른쪽의 더 큰 역할, 특히 던진 무거운 공이 적어도 차축이 마모될 때까지 바퀴를 눌러 화살표로 표시된 방향으로 끊임없이 회전하는 것을 상상했다. 그러나 사실 바퀴는 한두 바퀴 돌고 멈췄다.
나중에 다빈치 (1452- 15 19) 는 르네상스 이탈리아에서 비슷한 장치를 만들었다. 그는 오른쪽에 있는 중구가 왼쪽에 있는 중구보다 바퀴 중심에서 더 멀리 떨어져 있다고 생각했고, 바퀴는 양쪽의 불균형한 작용으로 화살표 방향으로 회전할 것이라고 생각했지만 실험 결과는 부정적이었다. 다빈치는 영동기가 실현될 수 없다고 예리하게 단정했다.
사실, 레버 균형 원리에 따르면, 위의 두 가지 설계에서 오른쪽의 각 저울추는 바퀴에 큰 회전 작용을 하지만, 저울추의 수는 적다. 정확한 계산은 왼쪽과 오른쪽에 있는 무거운 물체가 바퀴에 가해진 반대 방향의 회전 작용 (토크) 이 정확히 동일하고 서로 상쇄되어 바퀴가 균형을 이루고 정지될 수 있도록 항상 적절한 위치가 있다는 것을 증명할 수 있다.
흐르는 물의 낙차는 터빈이 대외적으로 동력을 제공하도록 추진할 수 있다. 흐르는 물은 영원한 동기를 설계하는 데 사용할 수 있습니까? 16 년 70 년대 이탈리아 정비사 스텔이 영동기의 설계 방안을 제시했다. 그의 디자인에서, 그는 물탱크에서 흘러나오는 물이 물차의 회전에 부딪칠 것이라고 생각했다. 물차의 회전을 유도하는 동시에 물바퀴는 기어 세트를 통해 나선형 펌프를 구동하여 저수지의 물을 다시 수조로 끌어올린다. 그는 전체 장치가 계속 이렇게 작동하여 효율적으로 일할 수 있다고 생각한다. 사실, 점점 더 적은 물이 물탱크로 되돌아갔고, 얼마 지나지 않아 물탱크의 물이 모두 아래의 저수지로 흘러들어 터빈이 작동을 멈췄다.
부력도 영동기를 설계하는 좋은 조력자이다. 유명한 부력 영구 동기 설계 방안입니다. 일련의 공은 상하륜에 감겨 체인처럼 회전할 수 있다. 오른쪽의 일부 공은 물이 가득 찬 용기에 놓여 있다. 디자이너는 오른쪽에 물 용기가 없다면 왼쪽과 오른쪽의 공 수가 같으면 체인이 균형을 이룰 것이라고 생각한다. 하지만 지금 오른쪽에 있는 이 공들은 물에 담가 물에 뜨면 물에 밀려 위아래로 두 바퀴를 돌게 된다. (윌리엄 셰익스피어, 윈드서머, 희망명언) (윌리엄 셰익스피어, 윈드서머, 희망명언) 수면에 공이 하나 있다. 아래에 공이 하나 있는데, 용기의 밑부분을 통과해 추가된다.
이런 영동기는 기술적으로 아래 공이 용기 밑부분을 통과해 물이 새지 않도록 하기 어렵기 때문인가요? 기술적 난이도는 주요 문제가 아니라 설계의 원리 문제이다. 아래 공이 용기 밑부분을 통과할 때, 위 물의 압력을 견디고, 용기 밑부분처럼, 물밑에 있기 때문에 스트레스가 크다. 이 하향 압력은 위의 공의 부력을 상쇄하고 유체 동력 기계는 영원히 움직이지 않을 것이다.
또 바퀴의 관성, 튜브의 모세작용, 전자기력 등을 이용해 효과적인 동력을 얻는 영구동기 설계도 제안했지만 예외 없이 실패했다. 사실, 모든 영동기의 디자인에서 우리는 항상 균형 잡힌 위치를 찾을 수 있습니다. 이 위치에서는 힘이 서로 상쇄되어 더 이상 어떤 추진력도 움직이지 않습니다. 모든 영동기는 필연적으로 이 균형 위치에서 멈추고 동력이 없어질 것이다.
끊임없이 등장하는 영동기 설계 방안은 모두 과학의 엄격한 심사와 실천의 무정한 검사에서 실패했다. 1775, 프랑스 과학원은 "학부 대학은 영동기와 관련된 모든 디자인을 더 이상 검토하지 않을 것" 이라고 발표했다. 당시 과학계는 오랫동안 축적된 경험에서 영동기를 만들려고 하는 것은 성공의 희망이 없다는 것을 깨달았다.
각종 영동기설계안의 실패, 영동기의 아름다운 꿈의 환멸은 영동기를 찾는 모든 사람에게 적지 않은 타격이다. 그러나, 이 실패의 탐구 과정을 반성하고, 이면에서 인류를 계시한다. 어떤 과학자들은 이 부정적인 결론부터 생각하기 시작하여, 영원한 동기는 만들어낼 수 없다는 질문을 제기했다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 과학명언) 자연계에 우리가 무에서 생겨난 에너지를 얻을 수 없는 법칙이 존재한다는 것을 의미합니까? 즉, 자연계의 각종 에너지 사이에는 일정한 전환 관계가 있다는 것이다. 이 방면의 사고는 에너지 전환과 보존 원리를 확립하는 단서 중 하나이다. 독일의 저명한 물리학자, 생리학자 H. 헬름홀즈 (182 1- 1894 그는 논문에서 "이전 실험의 실패를 감안하여 사람들은 ...' 내가 어떻게 각종 자연력 사이의 알려진 것과 알려지지 않은 관계를 이용하여 영원한 운동을 만들 수 있을까' 라는 질문을 하지 않고' 영원한 운동이 불가능하다면, 각종 자연력 사이에 어떤 관계가 있어야 하는가?' 라고 물었다. ""
19 세기 중엽에는 에너지 전환과 보존 원칙이 과학계에서 보편적으로 인정되었다. 이 원리는 자연계의 모든 물질이 에너지를 가지고 있고, 서로 다른 운동 형태에 해당하며, 에너지도 기계 운동의 운동 에너지와 에너지, 열 운동의 내부 에너지, 전자기 운동의 전자기 에너지, 화학 운동의 화학 에너지 등과 같은 다른 형태를 가지고 있음을 지적한다. 이들은 각각 다양한 동작 형태의 특정 상태 매개변수로 표현됩니다. 운동 형태가 바뀌거나 운동량이 전이되면 에너지도 한 형식에서 다른 형식으로, 한 시스템에서 다른 시스템으로 옮겨진다. 전환과 전송 과정에서 총 에너지는 변하지 않는다.
또 하나의 기묘한 환상이 있는데, 에너지 전환과 보존 원리를 위반하지 않는다. 교묘한 기계를 통해 공기나 바닷물의 열을 모두 우리가 필요로 하는 기계공으로 바꿀 수 있다면 무궁무진한 에너지가 될 수 있다. 이 기계를 발명한다는 생각은 이전에 허공에서 에너지를 생산한다는 생각보다 훨씬 똑똑하다. 만약 정말 이런 기계를 발명할 수 있다면, 또 한 가지 좋은 점이 있다. 한편으로는 한 가지 안에 있는 열을 꺼내서 일을 할 수 있고, 동시에 이 물건의 온도를 낮출 수 있다. 이런 식으로, 우리는 바다에 거대한 공장을 짓고, 바닷물의 열을 이용하여 전기를 생산하는 것과 같은 다양한 일을 할 수 있다. 배 한 척이 석탄이나 석유를 태우지 않고도 바닷물의 열량을 이용하여 전 세계를 여행할 수 있다. 이것은 아름다운 일이 아닙니까? 이것은 제 2 영동기라고 할 수 있고, 또한 실현될 수 없다. 왜냐하면 그것은 열역학 제 2 법칙을 위반하기 때문이다.
열역학 제 2 법칙은 무수한 실천에 의해 증명된 객관적인 법칙이다. "단일 열원에서 열을 흡수하는 것은 불가능하며, 다른 작용 없이 유용한 것으로 바꿀 수 있다" 고 할 수 있다. 즉, 열기는 100% 의 효율을 가질 수 없습니다. 그것은 고온 열원에서 흡수된 일부 열을 유용한 것으로 바꾸고, 다른 부분은 저온 열원에 넣어야 한다.
영동기의 실패 경험을 추구하는 것은 우리에게 두 가지 계시를 줄 수 있다. 하나는 실패 경험도 긍정적인 과학 연구 가치를 가지고 있고, 영동기의 각종 디자인 방안의 실패는 사람들의 반성을 불러일으키고, 에너지 전환과 보존의 사상을 자극하며, 에너지 전환과 보존 원리가 확립한 사유 단서 중 하나가 된다. 둘째, 과학 법칙에 따라 일을 처리해야 한다. 역사적으로 영원한 동기를 추구하는 사람은 좋은 소망이 없기 때문이거나 열심히 공부하는 정신이 부족하기 때문이 아니라 객관적인 법칙에 어긋나는 일을 했기 때문이다. 사람들이 에너지 전달과 전환의 법칙을 알기 전에, 우리는 영원한 동기를 찾는 노력의 실패에 대해 안타까워할 수밖에 없다. 그러나, 만약 오늘도 영원한 동기를 설계한 사람이 있다면, 그는 어리석고, 과학의 법칙에 어긋나고, 영원히 성공하지 못할 것이다. (존 F. 케네디, 과학명언)