Perpetuum Mobile

Ein Perpetuum Mobile (lat. „sich ständig Bewegendes“) ist eine Maschine, die ewig in Bewegung bleibt und dabei zusätzlich noch in einem Prozess Energie freisetzt.

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Perpetua Mobilia werden nach dem thermodynamischen Hauptsatz kategorisiert, den sie verletzen würden. Die Klassifikation gibt keinen Hinweis zum beabsichtigten Funktionsprinzip des PM.

Perpetuum Mobile erster Art

Die Idee ist, dass eine Maschine mit einem Wirkungsgrad von über 100 Prozent die zu ihrem Betrieb notwendige Energie und zusätzlich Nutzenergie liefern würde (zum Beispiel ein einmal in Drehung versetzter elektrischer Generator).

Zum Beispiel:

• Ein Wasserrad pumpt Wasser nach oben. Ein Teil des Wassers fließt wieder nach unten und treibt das Wasserrad an.
• Ein Akkumulator bringt eine Lampe zum Leuchten. Das Licht wird in einem Fotoelement aufgefangen und erzeugt elektrischen Strom, der zum Teil seinerseits genutzt wird um den Akkumulator wieder aufzuladen.

Perpetuum Mobile zweiter Art

Idee: Arbeit aus der Umgebungswärme gewinnen, also die mittels lokaler Abkühlung gewonnene Wärme vollständig in (mechanische) Arbeit zurück umsetzen. Eine solche Maschine verletzt nicht den Energieerhaltungssatz, dafür jedoch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, weil die vollständige Umwandlung von Arbeit in Wärme irreversibel ist. Umgangssprachlich lässt sich dies so formulieren, dass es unmöglich sei, im Raum gleich verteilte Wärmeenergie wieder in ungleich verteilte Energie zurückzuverwandeln (welche zum Antrieb von Maschinen nutzbar wäre) ohne hierfür zusätzliche Energie aufzuwenden. Zur Quantifizierung dieser Irreversibilität wurde der Begriff der Entropie eingeführt.

Ein Gedankenexperiment von Maxwell veranschaulicht das Perpetuum Mobile 2. Art, der Maxwellsche Dämon.

Geschichte

Datei:Perpetuum mobile villard de honnecourt.jpg

Perpetuum Mobile des Villard de Honnecourt (um 1230)

Erste Berichte über mechanische Perpetua Mobilia stammen aus Indien und dem Orient. Der indische Astronom Lalla beschreibt 748 in seinem Werk Sysyadhivrddhida Tantra ein PM-Rad. Gegen 1150 beschreibt der indische Mathematiker Bhaskara ein Perpetuum Mobile, das aus einem Rad besteht, welches quecksilbergefüllte Speichen trägt. Um 1230 ersann der französische Baumeister Villard de Honnecourt ein PM, welches aus pendelnd an einem Rad aufgehängten Hämmern bestand. Honnecourt erwähnt Quecksilber in seiner Beschreibung als Füllmittel, so dass davon ausgegangen wird, dass er die Arbeit von Bhaskara direkt oder indirekt kannte. In der Renaissance entwarfen DeGeorgio, Leonardo da Vinci oder Vittorio Zonca PMs, jedoch ohne praktische Ausführung. Da Vinci formulierte als Erster, dass ein mechanisches PM in den Bereich der Unmöglichkeit gehört.

In der Barockzeit war das Interesse an perpetuierlichen Maschinen voll erwacht. Neben den Universalgelehrten Athanasius Kircher und Caspar Schott befassten sich viele andere mit der Theorie und gelegentlich auch der Praxis (zum Beispiel Johann Ernst Elias Bessler, Künstlername Orffyreus) des PM.

1775 erklärte die Französische Akademie der Wissenschaften, keine Arbeiten zum Thema PM mehr anzunehmen oder zu prüfen, da eine immerwährende Bewegung nicht möglich sei. Mit der Formulierung des Energieerhaltungssatzes durch Julius Robert von Mayer und Rudolf Clausius wurde Mitte des 19. Jahrhunderts dem PM der theoretische Boden entzogen. Die Idee des PM ist dennoch nicht tot; immer noch versuchen Erfinder, eine ewig bewegliche Maschine zu erdenken.

Beispielsweise hat der norwegische Künstler Reidar Finsrud ein mechanisches Mobile konstruiert, in welchem sich eine Kugel auf einer Kreisbahn bewegt. Die genaue Funktionsweise ist nicht bekannt, aus der Beobachtung ergibt sich jedoch Folgendes: Die Kugel rollt an Magneten vorbei und die dadurch hervorgerufene Bewegung der an den Magneten befestigen Mechanik überträgt sich auf ein Pendel, welches wiederum eine Neigung der Kreisbahn zur Folge hat.<ref>http://www.galleri-finsrud.no/sider/mobile/mobile.html</ref> Das vermeintliche Perpetuum Mobile des Franzosen Aldo Costa basiert auf einem anderen Prinzip. An einem Rad mit ca. 17 m Durchmesser sind Gewichte und Mechanik derart befestigt, dass die Gewichte der aufsteigenden Seite weiter innen sind als die der absteigenden Seite und das Rad sich somit bewegt.<ref>http://nseo.com/aldocosta/</ref>

Weblinks

• Weiterführender Text, Geschichte, Analysen
• GEO-Artikel zum Thema