المحرك دائم الحركة

المحرك دائم الحركة

 

المحرك دائم الحركة شهد القرن التاسع عشر نهاية لواحدة من المسائل التي شغلت الفكر البشري مدة طويلة واستحوذت على اهتمام وجهود الكثير من الأشخاص الذين رأوا في تحقيقها الثروة والشهرة، وربما اكتسبت من الأهمية أكثر من محاولة تحويل المعادن إلى ذهب!! وللأسف فإن بعض الناس ممن ليس لديهم إلمام بقوانين الفيزياء ظلوا حتى بداية القرن العشرين يحلمون بتحقيق هذا الإنجاز الخيالي والذي سيقدم لهم بغير حساب ولا مقابل!!
المحرك دائم الحركة أو المحرك الأبدي أو Perpetual Mobile وتعددت التصميمات التي اعتقد أصحابها أنها ستحقق حركة دائمة!! وقد استعرض الروسي ياكوف بيرلمان في جزئي كتابه “الفيزياء المسلية” أكثر من 10 تصميمات لمحركات وآلات ظن أصحابها أنها ستحقق لهم حركة دائمة من تلقاء ذاتها، وقد بين بيرلمان أن أياً من هذه الآلات لن تعمل أبداً “وهذا ما نتبينه بعد قليلٍ من التدقيق في إمكانية عمل تصميمات تلك المحركات”، وفي حال عملت فهي ستتوقف بعد مدة، أما أفضل المحركات التي أخذت شهرة فقد كان وراءها خدعة ما بيّنها بيرلمان.

تقسم المحركات الأبدية إلى نوعين

ولقد كانت نهاية النموذج الأول من المحرك الأبدي مع اكتشاف قانون الترموديناميك الأول والذي هو شكل من أشكال انحفاظ الطاقة، حيث يعطي القانون الأول العلاقة بين كمية الحرارة المعطاة للجملة وتغير طاقتها الداخلية والعمل المنجز، وقد اكتشف هذا القانون عام 1842 بفضل جهود العالم ماير، ويمكن أن نعبر عنه بالصيغة التالية:

حيث أن (dq): هي كمية الحرارة المعطاة للجسم.

 

(du): فهي تغير طاقته الداخلية.
أما (dw): فتمثل العمل الخارجي الذي حققه الجسم.
وإن كلاً من حدود المعادلة السابقة يمكن أن يكون موجباً أو سالباً أو مساوياً للصفر، فعندما يكون (dq = 0) هذا يعني أن العمل يتم على حساب انخفاض طاقة الجسم الداخلية، أما عندما يكون (dw = 0) فهذا يعني أن الحرارة المعطاة للجسم تعمل على زيادة طاقته الداخلية، وعندما يكون (du = 0) فالحرارة المعطاة تذهب في إنجاز عمل. ولقد وضع اكتشاف هذا القانون حداً لمحاولات بناء المحرك الأبدي الأول، لذا نستطيع أن نعبر عن هذا القانون بالشكل التالي:
يستحيل إنشاء محرك أبدي من النوع الأول.
أما النموذج الثاني للمحرك الدائم
الحركة فهو لا يتعارض مع قانون الترموديناميك الأول لكنه يتعارض مع القانون الثاني، ذلك أن تحويل كامل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية أو ضوئية أو غيرها لا يمكن تحقيقه! فسيبقى جزء منها غير متحول إلى طاقة ميكانيكية! بينما نستطيع العكس أي نستطيع تحويل الطاقة الميكانيكية والكهربائية بكاملها إلى طاقة حرارية.
فعبر التجارب استنتج أنه يستحيل تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية في المحرك العامل دورياً دون وجود مصدري حرارة على الأقل، أي لا يمكن إنشاء محرك يعمل دورياً بحيث يقوم برفع الحمل وتبريد مصدر الحرارة. ولا تخالف المحركات الدورية هذا القانون لأنها عند إنتاج الطاقة الميكانيكية (رفع الحمل) لا يتم تبريد مصدر الحرارة فقط بل أيضاً نبذ الحرارة من الجسم إلى المصدر البارد.
وبصورة عامة يستطيع أي محرك أن يعمل فقط في حال توفر مصدري حرارة على الأقل، وعندها لا تتحول كل الطاقة الحرارية إلى ميكانيكية، وإنما جزء منها فقط، في حين أن كمية الحرارة المتبقية والتي تنتقل للمصدر البارد تعد مفقودة لعدم صلاحيتها لمتابعة التحول إلى طاقة ميكانيكية.
ونعبر عن قانون الترموديناميك الثاني بالصيغة التالية:
من المستحيل إنشاء محرك أزلي من النوع الثاني.