Невозможность создания вечного двигателя

Задолго до открытия закона сохранения энергии Французская Академия наук приняла в 1775 г. решение не рассматривать проектов вечных двигателей первого рода (от латинских слов perpetuum mobile — вечно движущееся). Впоследствии подобные решения были приняты ведущими научными учреждениями других стран.

Под вечным двигателем первого рода понимают устройство, которое могло бы совершать неограниченное количество работы без затраты топлива или каких-либо других материалов. Теперь можно сказать — без затраты энергии.

Проектов такого рода двигателей было создано великое множество. Продолжают их придумывать несведущие люди и сейчас. Многие из этих проектов были остроумны, и далеко не сразу можно сказать, что же конкретно мешает работать предлагаемым устройствам. (Убедиться в этом вы можете, попробовав решить задачу 12 упражнения 4.) Но все они обладали и обладают общим свойством: не действуют вечно. Именно это и привело ученых всего мира к уверенности, что дело здесь не в несовершенстве отдельных конструкций, а в некой общей закономерности природы.

Согласно первому закону термодинамики, если к системе не поступает теплота (Q = 0), то работа А' в соответствии с уравнением (5.5.4) может быть совершена только за счет убыли внутренней энергии: А' = -AU. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

В случае изолированной системы над ней не совершается работа (А = 0), и она не обменивается теплотой с окружающими телами (Q = 0). Согласно первому закону термодинамики в этом случае ΔU = U₂ – U₁ = 0 или U₁ = U₂. Внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной (сохраняется).