Was ist ein Perpetuum Mobile und ist ein solches Perpetuum Mobile möglich? Alles, was du dazu wissen musst, erfährst du in unserem Beitrag und in unserem Video !
Inhaltsübersicht
Was ist ein Perpetuum Mobile?
Ein Perpetuum Mobile ist eine Maschine, die mehr Energie erzeugt als sie verbraucht. Würdest du eine solche Anordnung zum Beispiel einmal in Bewegung versetzen, würde sie sich ohne weiteren Antrieb ewig weiterbewegen. Die Bezeichnung Perpetuum Mobile bedeutet, sich selbst am Laufen zu halten.
Der Gedanke an ein Perpetuum Mobile fasziniert Wissenschaftler seit vielen Jahrhunderten. Dabei sind sie auf die unterschiedlichsten Ideen gekommen. Zum Beispiel soll sich ein Rad mit aufgehängten Kugeln durch die Gewichtskraft der Kugeln ewig weiterdrehen.
Die Suche nach einem Perpetuum Mobile ist jedoch erfolglos. Nach dem Energieerhaltungssatz kann es keine Maschine geben, die mehr Energie produziert als sie verbraucht. Zusätzlich sorgt die Reibung dafür, dass ein Teil der Energie die Maschine verlässt. Ein Perpetuum Mobile gibt es nicht!
Perpetuum Mobile – Beispiele
Schon seit jeher eifert die Menschheit dem Traum eines Perpetuum Mobiles nach. Dabei sind die Erfinder auf verschiedenste Ideen gekommen.
Ein Rad soll sich ununterbrochen drehen, durch einen Wasserkreislauf soll unaufhörlich Wasser fließen, Kugeln sollen ewig hin und her schwingen und ein Magnet soll für ständige Bewegung sorgen. Soweit die Theorie – jedoch konnte in der Praxis keine dieser Ideen umgesetzt werden.
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Perpetuum Mobile – Rad
Eine der einfachsten Ideen für ein Perpetuum Mobile ist ein Rad mit Kugeln. Die Kugeln sind ungleich angeordnet, sodass das Ungleichgewicht das Rad zum Drehen bringt. In der Theorie soll sich das Rad, nachdem es einmal angeschubst wird, ständig weiterdrehen.
In der Praxis wird das Rad jedoch immer langsamer und bleibt nach einiger Zeit stehen. Denn durch die Reibung verliert das Rad ständig an Energie. Deshalb widerspricht es dem Energieerhaltungssatz.
Perpetuum Mobile – Wasser
Auf den ersten Blick scheint ein Wasserkreislauf ein Perpetuum Mobile zu sein. In einem Behälter befindet sich Wasser, das durch ein Rohr nach unten abfließen kann. Durch den Wasserdruck soll das Wasser durch das gebogene Rohr gedrückt werden und oben wieder in den Behälter fließen.
In der Praxis wird das Wasser jedoch nur so weit durch das Rohr gedrückt, bis es auf dem gleichen Level wie das Wasser im Behälter ist.
Perpetuum Mobile – Kugeln
Ein sogenanntes Kugelstoßpendel hast du bestimmt schon mal gesehen. Meistens hängen dabei mehrere Kugeln nebeneinander an einem Faden. Eine Kugel wird seitlich hochgezogen und losgelassen. Dann stößt sie gegen die anderen Kugeln und bringt diese in Bewegung. In der Theorie pendeln die Kugeln ewig hin und her.
Allerdings kommen die Kugeln in der Praxis nach einiger Zeit zum Stehen. Denn auch hier bremst die Reibung die Kugeln aus und das Gesetz der Energieerhaltung gilt nicht mehr.
Perpetuum Mobile – Magnet
Eine andere Idee für ein Perpetuum Mobile ist ein Magnet, der eine Eisenkugel anzieht und sie so eine Rampe hochbewegt. Am oberen Ende der Rampe fällt die Kugel durch ein Loch und rutscht wieder nach unten zur Rampe, wo sie erneut hochgezogen wird.
Der Magnet muss so stark sein, dass er die Kugel schon unten auf der Rampe anzieht. Je näher die Kugel dem Magneten kommt, desto größer ist die Anziehungskraft des Magneten. Oben auf der Rampe ist sie dann so stark, dass die Kugel ganz von dem Magneten angezogen wird und nicht mehr durch das Loch fällt.
Warum gibt es kein Perpetuum Mobile?
Kein Erfinder konnte die Theorie des Perpetuum Mobiles in die Praxis umsetzten. Bis heute hat es niemand geschafft, eine Maschine zu entwickeln, die mehr Energie produziert als sie benötigt. Denn ein Perpetuum Mobile gibt es schlicht weg nicht!
Nach dem Energieerhaltungssatz bleibt die Gesamtenergie in einem geschlossenen System immer gleich. Die Energie wird also nie weniger und auch nie mehr. Es kann also keine Maschine geben, die mehr Energie produziert als sie braucht. Denn dann würde sie Energie aus dem Nichts produzieren.
Oft kann sich die Maschine nicht einmal selbst ewig in Bewegung halten. Bei jeder Bewegung wird Energie durch Reibung in Wärme umgewandelt und verlässt so die Maschine. Beim Kugelstoßpendel entsteht beispielsweise jedes Mal, wenn zwei Kugeln aneinanderstoßen, Reibung. Dadurch wird ein Teil der Bewegungsenergie, die die schwingende Kugel mit sich trägt, in Wärme umgewandelt. So schwingen die Kugeln immer schwächer bis das Pendel zum Stillstand kommt.
Perpetuum Mobile erster Art
Ein Perpetuum Mobile 1. Art ist das Perpetuum Mobile, das wir uns bis jetzt angeschaut haben. Dabei handelt es sich um eine Maschine, die mehr Energie nach außen abgibt als ihr zugeführt wird. Sie würde also ewig ohne Energiezufuhr in Bewegung bleiben. Das gibt es in der Praxis nicht.
Eine Erklärung dafür liefert der Energieerhaltungssatz . In einem abgeschlossenen, reibungsfreien System bleibt die Gesamtenergie immer gleich. Die Energie wird also nicht weniger und auch nicht mehr. Sie kann lediglich in andere Energieformen (z.B. in Wärme) umgewandelt werden.
Perpetuum Mobile zweiter Art
Ein Perpetuum Mobile 2. Art ist eine Maschine, die Energieformen ineinander umwandelt. Dabei geht keine Energie verloren. Auch ein solches Perpetuum Mobile ist in der Praxis unmöglich. Denn auch abgegebene Wärmeenergie kann nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden. Ein Perpetuum Mobile zweiter Art gibt es also auch nicht!
Energieerhaltungssatz
Du möchtest verstehen, warum ein Perpetuum Mobile dem Energieerhaltungssatz widerspricht? Dann schau dir unser Video zum Energieerhaltungssatz an!
Perpetuum Mobile — häufigste Fragen
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Perpetuum Mobile — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Was ist der Unterschied zwischen einem Perpetuum Mobile erster Art und zweiter Art?Ein Perpetuum Mobile erster Art wäre eine Maschine, die ohne Energiezufuhr dauerhaft Arbeit nach außen abgibt und damit „Energie aus dem Nichts“ liefern würde. Ein Perpetuum Mobile zweiter Art würde Energie zwar nur umwandeln, aber dabei ohne Verluste aus Wärme vollständig nutzbare Arbeit machen.
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Wäre ein Perpetuum Mobile möglich, wenn es keine Reibung gäbe?Ein Perpetuum Mobile wäre auch ohne Reibung nicht möglich, weil es nach Definition mehr Energie abgeben müsste, als hineingeht. Ohne Reibung könnte sich ein einmal angestoßenes, abgeschlossenes System zwar sehr lange oder idealisiert ewig bewegen, aber daraus entsteht keine zusätzliche Energie zum „Abzapfen“.
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Sind Solarzellen oder Windräder ein Perpetuum Mobile, weil sie von selbst laufen?Solarzellen und Windräder sind kein Perpetuum Mobile, weil sie nicht „von selbst“ laufen, sondern ständig Energie von außen bekommen. Solarzellen nutzen Sonnenlicht und Windräder die Bewegungsenergie des Winds. Ohne diese äußere Energiequelle liefern sie keine elektrische Energie mehr.
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Warum kann ein Magnet eine Kugel nicht ewig im Kreis antreiben?Ein Magnet kann eine Kugel nicht ewig im Kreis antreiben, weil die Kugel dem Magneten immer stärker „festklebt“, je näher sie kommt, statt sauber weiterzulaufen. In einer typischen Rampe-Und-Loch-Idee bleibt die Kugel oben am Magneten hängen und fällt nicht mehr durch das Loch zurück.
Energie verstehen
Ein Perpetuum Mobile ist eine Idee aus der Physik und gehört zum Themenfeld Energie. Wer sich mit Energie beschäftigt, beschreibt Umwandlungen zwischen Bewegungsenergie, Lageenergie und Wärme und ordnet sie in einfachen Systemen ein. So wird klar, warum Reibung Energie in Wärme verwandelt und warum ein geschlossenes System nicht einfach Energie aus dem Nichts liefert. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.