Perpetuum mobile

Perpetuum mobile Villarda de Honnecourta (kolem roku 1230) 

Perpetuum mobile poháněné vodou přečerpávanou archimédovým šroubem (Georg A. Böckler, 1660)

Perpetuum mobile je stroj, který vykonává práci bez vnějšího zdroje energie. Jediná dodaná energie je počáteční impuls, který by stroj uvedl do činnosti. Latinský překlad názvu zní doslova „věčně v pohybu“, což má historické důvody a vystihuje to skutečnost, že by izolovaný stroj měl v prostředí s třením vydržet ve věčném pohybu. Takový stroj nemůže existovat, neboť by byl v rozporu s prvním nebo s druhým termodynamickým zákonem. Z teoretického hlediska Perpetuum mobile také vzniká, když účinnost stroje přesahuje 100%, tj. když je odebíraný výkon větší než příkon. Zlaté pravidlo mechaniky: Nelze sestrojit stroj, periodicky pracující, který by z jednoho energetického zdroje energii využíval a do téhož zásobníku by energii vracel.

• Kritéria a porušení zákona

Podle toho, který z termodynamických zákonů by byl existencí konkrétního stroje porušen, se perpetua mobile rozdělují do dvou základních kategorií: perpetuum mobile prvního druhu a perpetuum mobile druhého druhu.

• Perpetuum mobile prvního druhu

 První věta termodynamická je zákon o zachování  energie. A proto perpetuum mobile prvního druhu  produkuje nejméně tolik energie, kolik sám spotřebuje.  Jakmile je jednou stroj spuštěn, může pracovat  neomezeně dlouhou dobu, což znamená porušení  zákona o zachování energie. Historické návrhy  takových strojů často spočívaly v nedůsledném  rozmyšlení rozložení sil v klasické mechanice. Jiné  návrhy z této skupiny používají magnety jako  nevyčerpatelný zdroj energie a vyhýbají se vzájemnému  dotyku jednotlivých pohyblivých částí. Takové stroje  často dokáží pracovat velmi dlouho. Problém je v tom,  že ve skutečnosti nejsou schopny poskytnout žádnou  skutečnou mechanickou práci k pohonu nějakého  vnějšího zařízení.

• Perpetuum mobile druhého druhu

Druhá věta termodynamická má několik formulací, např. že teplo se šíří vždy ve směru od teplejší ke studenější části, nebo že je-li systém izolovaný, jeho entropie se buď zvětšuje nebo zůstává stejná. Perpetuum mobile druhého druhu je pak takový stroj, který přeměňuje teplo na jiný typ energie, aniž by přitom porušil zákon zachování energie. Takový stroj by musel porušovat druhou větu termodynamickou, protože nutně snižuje entropii daného systému, aniž by ji jinde zvyšoval.

• Zdánlivá perpetua mobile

Stroje, které se jeví jako perpetuum mobile a přitom neporušují žádný z termodynamických zákonů, ve skutečnosti využívají neobvyklé zdroje energie. Jsou to tedy perpetua mobile pouze zdánlivě. Například je možné vyrobit hodiny nebo jiný stroj s malou spotřebou energie, který ke svému chodu bude využívat malých rozdílů teplot nebo tlaku mezi dnem a nocí. Takový stroj tedy má k dispozici neobvyklý zdroj energie, jeho použití je ale velmi omezené.

• Zajímavosti

Podle patentového zákona Spojených států amerických je vynález patentovatelný jenom tehdy, pokud je funkční. U perpetua mobile se předpokládá nefunkčnost a patentový úřad proto odmítá takové vynálezy patentovat, pokud neprokáží funkčnost při formálním přezkoušení.