Đã từ rất lâu, con người không ngừng tìm kiếm và sáng tạo ra động cơ vĩnh cửu nhưng chưa thành công do loại động cơ này thực sự không tồn tại. Việc chế tạo ra động cơ vĩnh cửu có phải là “nhiệm vụ bất khả thi” như lời đồn? Và đâu mới là sự thật?
Nội dung
1. Động cơ vĩnh cửu là gì?
Động cơ vĩnh cửu là một loại thiết bị cơ khí do chính con người tưởng tượng và nỗ lực chế tạo ra từ xa xưa, với hy vọng là chiếc máy loại động cơ này có thể tự hoạt động mãi mà không cần sử dụng thêm năng lượng nữa. Đây là một vấn đề đi ngược lại đối với nguyên tắc của Định luật Bảo toàn và chuyển hoá năng lượng cũng như Định luật hai nhiệt động lực học, nên động cơ vĩnh cửu được xem là một vấn đề hoàn toàn “không tưởng”.
Động cơ vĩnh cửu là một thiết bị cơ khí do chính con người tưởng tượng ra
Tuy nhiên, trong suốt nhiều thế kỷ nỗ lực không ngừng nghiên cứu, các nhà khoa học đã dày công tìm hiểu và khám phá ra được nhiều kiến thức giúp ích cho việc chế tạo các loại động cơ có khả năng tiết kiệm nhiên liệu, làm giảm lực ma sát cũng như các loại công vô ích.
Vào những năm 1159 Sau Công nguyên, một nhà toán học tên là Bhaskara đã thiết kế 1 chiếc bánh xe có chứa nhiều khoang nhỏ để đựng thuỷ ngân lỏng. Ông cho rằng mỗi khi bánh xe thực hiện việc quay, lượng thuỷ ngân sẽ luôn chảy về phía dưới đáy của các khoang đó, khiến cho 1 phía của chiếc bánh xe luôn luôn bị nặng hơn phía còn lại. Sự mất cân bằng đó sẽ gây ra một hiện tượng là bánh xe buộc phải quay vĩnh viễn.
Hãy tưởng tượng rằng 1 động cơ vĩnh cửu như chiếc cối xay gió sẽ tạo ra sức gió khiến cho nó buộc phải tự quay. Hoặc như 1 chiếc bóng đèn sẽ tự tạo ra điện giúp nó sáng lên được nhờ vào chính thứ ánh sáng mà nó phát ra. Những thiết bị như trên đã thu hút được sự chú ý của rất nhiều nhà sáng chế, bởi vì chúng có thể tạo nên một “cuộc cách mạng năng lượng”.
Tuy nhiên, các ý tưởng về động cơ vĩnh cửu trên đây thực tế đều vi phạm 1 hay nhiều nguyên lý của lý thuyết nhiệt động lực học. Đây chính là 1 nhánh của Vật lý chuyên về nghiên cứu mối quan hệ chặt chẽ giữa các dạng năng lượng khác nhau.
2. Chế tạo ra động cơ vĩnh cửu có phải là “nhiệm vụ bất khả thi”?
Phương án độc đáo được dựa trên ý tưởng là quả cầu bên phải luôn nằm cách xa phần tâm sẽ phải quay hơn quả cầu bên trái, cho nên nó chắc chắn sẽ có mô men quay lớn hơn đã tạo ra “Bánh xe không cân bằng” . Cũng do đó, nó sẽ luôn phải kéo bánh xe quay liên tục về phía bên phải.
Những điều không có căn cứ là tuy chưa tính mô men của từng quả cầu ở phía bên phải lớn hơn, nhưng số lượng biểu thị của quả cầu bên trái lại nhiều hơn. Do đó, tổng mô men của 2 bên vẫn cân bằng nhau, thì khi đó bánh xe vẫn đứng yên chứ không hề quay vĩnh viễn như nhiều người nghĩ.
Trong cuốn Sách giáo khoa Vật lý lớp 10, nằm trong chương VIII Cơ sở của nhiệt động lực học, nhà vật lý Nguyễn Hoàng Tuấn đã khẳng định rằng, tuy không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại 2 nhưng chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo được thiết bị để biến năng lượng quang năng của mặt trời trở thành nhiệt năng và 1 phần có thể chuyển sang thành cơ năng. Đây có thể được xem là “động cơ vĩnh cửu loại 3”.
Chế tạo ra động cơ vĩnh cửu được coi là “nhiệm vụ bất khả thi” vì: Dựa theo thuyết Bảo toàn năng lượng thì “Một dạng năng lượng này thì tất nhiên sẽ buộc phải chuyển thành năng lượng khác trong một thời gian nhất định. Khi đó, chắc chắn rằng năng lượng của một loại máy đương nhiên sẽ chuyển từ dạng này sang dạng khác”.
Đồng thời, năng lượng của chiếc máy đó sẽ không bao giờ là đủ được, mà nó sẽ buộc phải chuyển từ dạng này sang dạng khác để có thể thoát ra ngoài theo định luật. Từ đó, ta đi đến kết luận, năng lượng sẽ không thể tự cung cấp đủ được cho máy. Do đó, khó mà tạo ra 1 loại động cơ có thể hoạt động mãi mãi là điều không tưởng mà thôi.
James Joule người đầu tiên nỗ lực chứng minh định luật bảo toàn năng lượng
3. Nguyên lý động cơ vĩnh cửu
a) Nguyên lý I: Năng lượng không tự sinh ra mà cũng không tự mất đi, nó chỉ chuyển đổi từ từ dạng này sang dạng khác
Một động cơ không thể tự nhiên vận hành bằng các loại năng tượng mà nó tự tạo ra. Điều này đã ngay lập tức bác bỏ 1 nguyên lý hoạt động của động cơ vĩnh cửu. Bởi lẽ, công được sinh ra bởi động cơ, máy móc thông thường chỉ có giá trị tối đa bằng chính khối lượng năng lượng mà nó đã tiêu thụ.
Sẽ không có nguồn năng lượng dư thừa nào để ta có thể nạp ắc quy chạy xe hay sạc điện thoại. Nhưng nếu người ta chỉ đơn giản muốn bánh xe nó tự chạy mãi thì cũng không cần nguồn năng lượng đó nữa.
Các nhà sáng chế từ lâu đã đề xuất rất nhiều ý tưởng, trong đó phải kể đến những phiên bản cải tiến của chiếc bánh xe mang tên nhà khoa học Bhaskara. Chúng được thay thế bằng các những viên bi sắt hoặc các vật nặng, được đem gắn lên trên phần tay quay. Nhưng chúng đều thất bại bởi vì các bộ phận di chuyển khiến cho một phía bánh xe càng trở nên nặng hơn, đồng thời chúng còn làm đã hạ thấp trọng tâm của hệ về phía dưới của tâm bánh xe. Với tọa độ trọng tâm thấp hơn, bánh xe sẽ dao động qua lại tương tự như một con lắc đơn và cuối cùng thì sẽ buộc phải dừng hẳn.
Để một động cơ hoạt động được một cách liên tục, chúng cần tạo ra được 1 chút năng lượng dư thừa bên trong động cơ để giúp duy trì hệ thống, luôn luôn vượt qua trạng thái nghỉ, tức là vượt qua rào cản “bất khả xâm phạm” của nguyên lý I. Và thực tế cho dù có nghiên cứu chế tạo chiếc máy không bị vi phạm Nguyên lý I thì chúng vẫn không thể hoạt động được trong thực tế do chúng lại bị vi phạm Nguyên lý II.
b) Nguyên lý II: Năng lượng sẽ bị mất đi do các yếu tố ngoại cảnh, điển hình là ma sát
Mọi loại động cơ thông thường đều có thể thực hiện tương tác được với các phần tử bên ngoài của môi trường, chẳng hạn như ngay ở bề mặt hay ở bên trong không khí,... Điều này có thể tạo ra được lực ma sát cho động cơ và 1 lượng nhiệt rất nhỏ, thậm chí còn nằm ở trong chân không.
Nhiệt năng đó sẽ đi ra khỏi hệ và bị mất mát dần đi, từ đó có thể làm giảm đi phần năng lượng còn lại giúp duy trì hệ thống. Đồng thời, chúng sẽ giảm mãi cho đến khi chiếc máy dừng hoạt động hẳn.
Cho đến thời điểm hiện nay, 2 Nguyên lý Nhiệt động lực học này đã bác bỏ hết mọi ý tưởng về sáng chế ra động cơ vĩnh cửu cũng như những ước mơ về cách thức, phương pháp khai thác năng lượng một cách hoàn hảo. Nhưng thực ra, cũng rất khó để khẳng định rằng chúng ta không thể chế tạo ra được một động cơ vĩnh cửu.
Động cơ vĩnh cửu dường như chỉ là do trí tưởng tượng mà ra
Bởi lẽ, trong vũ trụ hiện đang còn rất nhiều điều bí ẩn mà con người chúng ta chưa biết tới. Có lẽ chúng ta sẽ nghiên cứu để tìm ra được những trạng thái mới của vật chất, từ đó khiến cho các nhà khoa học phải xây dựng lại các Nguyên lý Nhiệt động lực học.
4. Con người ngày nay đã chế tạo được động cơ vĩnh cửu?
Một nhà thiết kế tên là Chris Gardner mới đây đã phát minh ra một chiếc xe có tên gọi MSV Explorer có khả năng vừa đi trên bộ vừa lội dưới nước và chạy bằng động cơ vĩnh cửu.
Thiết bị này được vận hành bằng điện, có thể vừa hoạt động trên mặt đất lại vừa ở dưới nước, có 2 khoang lái: 1 khoang nằm dưới mặt nước, rộng khoảng 1.2m, 1 khoang còn lại nổi trên mặt nước. Tuy nhiên, hình dáng và công năng của máy Explorer không phải là điểm đáng chú ý của nó.
Điều đáng bàn ở chiếc xe này chính là năng lượng động cơ vĩnh cửu của nó. Với công nghệ mới có tên là Generator Gyro của Chris Gardner, chiếc xe này có thể chạy mãi mãi, vô thời hạn mà không cần dừng lại để nạp thêm năng lượng. Ông Garner đặt tên cho nó là năng lượng “tự duy trì” và tin rằng nó sẽ là bước đột phá mới trong việc sáng tạo ra một nguồn năng lượng vô cùng bền vững.
Trong thời gian tới đây, công nghệ Generator Gyro sẽ được tiến hành thử nghiệm tại Đại học Plymouth. Nếu công nghệ này được khoa học chứng minh đúng như lời khẳng định của Garner, đảm bảo sẽ nổ ra một cuộc cách mạng hóa hệ thống năng lượng lớn nhất hiện nay trên thế giới.
Chiếc xe vừa đi bộ vừa lội nước vô cùng độc đáo
Một youtuber với cái tên tài khoản là Yamamo2 đã tuyên bố rằng anh đã tự tạo nên động cơ vĩnh cửu đầu tiên với 2 con lắc. Chưa biết thực hư ra sao nhưng anh đã thành công khi khiến cho người xem bỏ ra tới 22 phút chỉ để quan sát liên tục trên màn hình.
Tuy nhiên, không ai có thể giải thích được tại sao con lắc đôi này lại hoạt động hiệu quả đến như vậy. Người ta dự đoán rằng có thể đây là sự kết hợp của tất cả các nguyên liệu động cơ tuyệt vời nhất trên trái đất, chẳng hạn như titan, sợi carbon, ống nano carbon và thậm chí còn cho thêm vào một ít mỡ lợn để làm trơn máy.
Đặc biệt, sau khi các chuyển động này đã chậm lại hơn sau mốc 03:00, chắc chắn bạn sẽ dán chặt mắt vào màn hình và mong đợi một điều gì đó khác thường ở cuối video.
Kết luận
Về lý thuyết, chúng ta cũng biết rằng động cơ vĩnh cửu là không tồn tại nếu khẳng định được định luật bảo toàn năng lượng là đúng. Sự thật như thế nào, chúng ta cần có thời gian tìm hiểu thêm. Nhưng có 1 điều không thể phủ nhận rằng, việc nghiên cứu một cách nghiêm túc về loại động cơ “không tưởng” này chắc chắn sẽ tạo nên những bước nhảy vọt trong khoa học hiện nay.
Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:
- Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
- Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
- Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
- Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
- Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsubishi Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc
