Неважко показати, що результуюча робота, виконана в одному циклі двигуном Карно (чи взагалі будь-яким двигуном, що використовує оборотний цикл), чисельно дорівнює площі, обмеженої криволінійними відрізками, що утворюють цикл на PV-діаграмі крива abсd.

Розділ 5

Нездійсненна мрія (“Вічний двигун”)

Бертольд. Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому ... видишь ли, добрый мой Мартин, делать золото — задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное, но найти perpetuum mobile ... О!...

А. С. Пушкин. “Сцены из рыцарских времён”

Сучасне життя людини неможливе без використання найрізноманітніших машин, що полегшують його життя. За допомогою машин людина обробляє землю, добуває нафту, руду, інші корисні копалини, пересувається і т.д. Основною властивістю машин є їхня здатність виконувати роботу.

В усіх механізмах і машинах перш ніж зробити роботу енергія переходить з одного виду в іншій. Не можна одержати енергії одного виду більше чим іншого при будь-яких перетвореннях енергії, тому що це суперечить закону збереження енергії. У зв'язку з цим не можна створити вічний двигун, тобто такий двигун в якому у результаті перетворення енергії одного виду її виходить більше, ніж було.

Закон збереження і перетворення енергії є основним у сучасному природознавстві. Енергія, що є мірою руху матерії,має наступні різновиди : механічна, електрична, теплова, магнітна, атомна та ін. Кожна з них може перетворюватися одна в одну, причому в зовсім визначених співвідношеннях, і при цьому кількість енергії залишається незмінною. Загальна кількість енергії замкнутої матеріальної системи є величина постійна, змінюються тільки різні види цієї енергії, випробуючи взаємні перетворення.

Закон збереження енергії був сформульований ще в 1748 році М. В. Ломоносовим, що писав : “...так, коли де убуде трохи матерії, то збільшиться в іншім місці; ...Цей загальний природний закон простирається й у самі правила руху, тому що тіло, що рухає своею силою інше, стільки ж втрачає енергії, скільки передає іншому”.

Багато винахідників намагалися побудувати машину — вічний двигун, здатну робити корисну роботу без яких-небудь змін усередині машини. Усі ці спроби закінчувалися невдачею.

Вічний двигун (лат. perpetuum mobile) — уявний, але нездійсненний двигун, що після пуску його в хід робить роботу необмежено довгий час. Кожна машина, що діє без припливу енергії ззовні, після закінчення деякого проміжку часу цілком витратить свій запас енергії на подолання сил опору і повинна зупинитися, тому що продовження роботи означало б одержання енергії з нічого.

От як писав про значення для людства вічного двигуна чудовий французький інженер Саді Карно : “ Загальне і філософське поняття “perpetuum mobile” містить у собі не тільки уявлення про рух, що після першого поштовху продовжується вічно, але дія приладу, здатного розвивати в необмеженій кількості рушійну силу, здатної виводити послідовно зі спокою всі тіла природи, якби вони в ньому знаходилися, порушувати в них принцип інерції, здатного, нарешті, черпати із самого себе необхідні сили, щоб надати руху усьому Всесвіту, підтримувати і безперервно прискорювати його рух. Таке було б дійсне створення рушійної сили. Якби це було можливо, то стало б марним шукати рушійну силу в потоках води і повітря, у пальному матеріалі, ми мали б нескінченне джерело, з якого могли б нескінченно черпати.”

Вічні двигуни звичайно конструюють на основі використання наступних чи прийомів їхніх комбінацій :

1) підйом води за допомогою архімедового гвинта;

2) підйом води за допомогою капілярів;

3) використання колеса з вантажами, що не можуть зрівноважитись;

4) природні магніти;

5) електромагнетизм;

6) пара або стиснене повітря.

Ідея вічного руху була дуже популярна в середньовіччя. Володіння секретом такого двигуна здавалося більш привабливим, чим навіть мистецтво робити золото з недорогоцінних металів. Безліч людей займалося цією нерозв'язною проблемою. Серед них були навіть люди з непоганим на той час походженням. Відомо, що безліч праць Ньютона містять конструкції вічного двигуна. У записах Леонардо да Вінчі теж були знайдені кілька нарисів perpetuum mobile.

Найбільше часто зустрічається модель вічного двигуна, що дотепер відроджується в різних варіаціях завдяки горе-винахідникам, заснована на застосуванні колеса з незрівноваженими вантажами.

До країв колеса прикріплені відкидні палички з вантажами на кінцях. При всякім положенні колеса вантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; ця половина повинна перетягати ліву і тим самим змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо буде обертатися вічно, принаймні доти, поки не перетреться вісь. Так думав невідомий винахідник. Але цього не буде відбуватися, і от чому : хоча вантажі на правій стороні завжди далі від центру, але неминуче таке положення, коли число цих вантажів менше, ніж на лівій. Тоді система врівноважується, отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши кілька хитань, зупиниться.

Деякі винахідники вічних двигунів були просто шахраями, що спритно “надували” легковірну публіку. Одним з найбільш видатних “винахідників” був деякий доктор Орфіреус (дійсне прізвище — Бесслер). Перепробувавши безліч занять, він прийшов до відкриття вічного двигуна. Основним елементом його двигуна було велике колесо,