Vì sao không thể chế tạo ra động cơ vĩnh cửu?

Từ thời đại xa xưa, để duy trì sự sinh tồn, con người đã phát minh và chế tạo ra các máy đơn giản, như mặt phẳng nghiêng, ròng rọc, đòn bẩy v.v. Về sau, theo đà phát triển của văn minh vật chất của xã hội, con người lại chế tạo ra nhiều máy móc. Lợi dụng máy móc, loài người tạo ra của cải vật chất và tinh thần phong phú. Song, cho dù có cải tiến như thế nào đối với máy móc, người ta phát hiện, bất cứ dụng cụ hoặc máy móc nào cũng cần phải có tác động của ngoại lực mới vận hành được. Những ngoại lực này bao gồm sức người, sức súc vật, sức gió cùng với sức điện; sức nước, lực hoá học, lực hạt nhân nguyên tử v.v. trong nền sản xuất hiện đại hoá. Vả lại, lợi dụng bất kì máy móc nào cũng chỉ có thể giảm bớt cường độ của lực, thay đổi hướng của lực, chứ không thể giảm nhỏ công của lực làm ra. Cũng có nghĩa là, muốn cho máy móc làm bao nhiêu công việc, con người ít ra phải cung cấp cho máy móc bấy nhiêu năng lượng tương ứng, thậm chí năng lượng nhiều hơn. Một khi ngừng cung cấp năng lượng, bất cứ cỗ máy nào cũng không thể vận hành tiếp. Cách làm “vừa muốn ngựa chạy, lại muốn ngựa không ăn cỏ” là điều khẳng định không làm được trong đời sống thực tế.

Trong lịch sử, có một số người đã từng tìm cách chế tạo ra hai loại động cơ vĩnh cửu. Loại thứ nhất là hoàn toàn cách li máy móc với bên ngoài, dựa vào năng lượng của bản thân máy móc để vận hành. Tuy nhiên, cho dù phương án thiết kế có tỉ mỉ, chu đáo đến đâu, thậm chí “tổn hao tâm huyết” rất nhiều, trong việc chế tạo thực tế đều vì thất bại mà xếp xó. Nguyên nhân của nó là, trong điều kiện không có tác động của bất kì ngoại lực nào, lực cản ma sát trong quá trình vận hành của máy móc là không thể nào trừ bỏ được. Nó sẽ dần dần tiêu hao năng lượng của tự thân máy móc và cuối cùng làm cho máy móc không vận hành được nữa. Trong thiên nhiên tồn tại một định luật vật lí áp dụng rộng rãi – định luật thứ nhất của nhiệt động học. Nó là biểu hiện của định luật bảo toàn năng lượng trong nhiệt động học. Nội dung Định luật: Nếu không có bất cứ ngoại lực nào cung ứng năng lượng, năng lượng của vật thể vừa không thể sinh ra, cũng không thể mất đi. Khi không thể tránh được sự tồn tại của lực ma sát, năng lượng của máy móc một khi “hết sạch đạn dược và lương thảo” thì không sao vận hành được nữa, động cơ vĩnh cửu cũng trở thành không tưởng.
Loại động cơ vĩnh cửu thứ hai là chỉ vào máy móc không hoàn toàn cách li với thế giới bên ngoài, nhưng chỉ là nhận lấy năng lượng nhiệt từ một nguồn nhiệt bên ngoài một cách đơn phương để vận hành.

Loại máy móc này cũng là loại không thể chế tạo được. Đó là vì bất cứ máy móc nào muốn duy trì vận hành được phải có hai ống trao đổi năng lượng với bên ngoài. Máy móc tiếp nhận năng lượng từ một ống thông, một phần dùng để thực hiện công mà người ta muốn nó làm, một phần khác tán phát ra qua một ống khác không thể tránh được. Động cơ của ô tô chính là một ví dụ điển hình. Không có xăng, động cơ ô tô không thể nào nổ máy được. Nhưng nếu chỉ có xăng mà không có lối thông xả khí thải thì ô tô cũng không thể chạy mãi như thế. Các nhà vật lí thông qua rất nhiều lần thực nghiệm đã tổng kết ra định luật thứ hai của nhiệt động học. Nó cho ta biết: sự chuyển hoá năng lượng có tính phương hướng. Con người không thể vi phạm tính phương hướng này để chế tạo ra động cơ vĩnh cửu. Trong cuộc sống hằng ngày, con người có thể xoa tay liên tục làm cho lòng bàn tay nóng lên. Đó là quá trình công cơ học biến thành nhiệt. Nhưng động cơ ô tô nhận được năng lượng từ xăng lại không thể dùng hoàn toàn vào việc chạy ô tô, có một phần nhiệt lượng trong đó nhất định sẽ “trốn chạy”. Điều đó chứng tỏ nhiệt không thể chuyển hoá toàn bộ thành công. Đó tức là tính đơn hướng giữa tiêu hao nhiệt và sinh ra công. Còn nữa, nếu để một cốc nước nóng sát cạnh một cốc nước lạnh, để chúng truyền nhiệt cho nhau. Kết quả là nước nóng nguội bớt, nước lạnh nóng lên, cho đến khi nhiệt độ hai cốc nước bằng nhau. Chẳng có một ai chứng kiến được hiện tượng nước nóng tự động nhận thêm nhiệt lượng từ trong nước lạnh để tiếp tục tăng nhiệt lên, còn nước lạnh thì hạ tiếp nhiệt độ xuống. Đó là tính phương hướng của sự truyền nhiệt.

Tóm lại, động cơ vĩnh cửu loại một và động cơ vĩnh cửu loại hai đều không thể chế tạo ra được, vì chúng vi phạm định luật phổ cập về biến đổi năng lượng thiên nhiên, điều này đã được chứng minh qua rất nhiều thực nghiệm.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hỏi đáp & Tư vấn © 2013 Hỏi đáp tư vấn