động cơ vĩnh cửu, một loại thiết bị sinh công vô hạn mà không cần nhận năng lượng từ hệ ngoài.
Hãy tưởng tượng một cối xay gió tạo ra sức gió khiến nó tự quay. Hoặc một bóng đèn tạo ra điện giúp nó sáng nhờ chính ánh sáng nó phát ra. Những thiết bị kiểu này thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà sáng chế bởi chúng có thể thay đổi hoàn toàn mối liên hệ giữa chúng ta và năng lượng.
Nhưng chỉ có một vấn đề... Chúng không hề tồn tại. Các ý tưởng về động cơ vĩnh cửu đều vi phạm một hay nhiều nguyên lý nhiệt động lực học, một nhánh của Vật lý chuyên nghiên cứu mối quan hệ giữa các dạng năng lượng khác nhau.
Nguyên lý I: Năng lượng không tự sinh ra hay mất đi mà chỉ chuyển từ từ dạng này sang dạng khác.
Bạn không thể thu được nhiều năng lượng hơn lượng bạn đã cung cấp cho hệ. Điều này đã ngay lập tức bác bỏ nguyên lý hoạt động của động cơ vĩnh cửu bởi công sinh bởi động cơ chỉ có giá trị tối đa bằng chính năng lượng nó tiêu thụ. Sẽ không có năng lượng dư để ta nạp ắc quy xe hay sạc điện thoại. Nhưng nếu ta chỉ đơn giàn chì muốn nó tự chạy mãi thì sao?
Các nhà sáng chế đã đề xuất nhiều ý tưởng, trong đó có những phiên bản cải tiến của bánh xe Bhaskara, được thay thế bằng bi sắt hoặc các vật nặng gắn trên tay quay. Chúng đều thất bại. Các bộ phận di chuyển khiến một phía bánh xe nặng hơn, đồng thời chúng đã hạ thấp trọng tâm của hệ về phía dưới tâm bánh xe. Với toạ độ trọng tâm thấp, bánh xe sẽ dao động qua lại như một con lắc, cuối cùng sẽ dừng hẳn.
Để một động cơ làm việc liên tục, chúng cần tạo ra một chút năng lượng dư để giúp duy trì hệ luôn vượt qua trạng thái nghỉ, vượt qua rào cản của Nguyên lý I. Nhưng khi các kỹ sư bằng cách nào đó thiết kế được một chiếc máy không vi phạm Nguyên lý I, chúng vẫn không thể hoạt động trong thực tế do đã vi phạm Nguyên lý II.
Nguyên lý II: Năng lượng sẽ bị mất mát đi do các yếu tố ngoại cảnh, ví dụ ma sát.
Mọi loại động cơ đều có tương tác với phần tử môi trường như bề mặt hay không khí,... điều đó sẽ tạo ra ma sát và một lượng nhiệt nhỏ, thậm chí ở trong chân không. Nhiệt năng đó ra khỏi hệ và bị mất mát đi, làm giảm năng lượng còn lại giúp duy trì hệ, chúng giảm mãi đến khi chiếc máy dừng hoạt động hẳn.
Cho đến giờ, hai Nguyên lý Nhiệt động lực học này đã bác bỏ mọi ý tưởng về động cơ vĩnh cửu và những ước mơ về cách khai thác năng lượng hoàn hảo. Nhưng cũng rất khó để khẳng định rằng ta không thể chế tạo động cơ vĩnh cửu bởi lẽ còn rất nhiều điều bí ẩn trong vũ trụ mà ta chưa biết tới. Có lẽ ta sẽ tìm ra một trạng thái mới của vật chất khiến chúng ta phải xây dựng lại các Nguyên lý Nhiệt động lực học. Chỉ có một điều ta chắc chắn, điều duy nhất có lẽ là vĩnh cửu chính là những nghiên cứu không ngừng nghỉ của chúng ta.
[Có thể bạn chưa biết] Động cơ vĩnh cửu có thực sự tồn tại?
Nguồn: TED-Ed
