Perpetuum mobile

Viele Jahrhunderte lang versuchten Erfinder mit viel Phantasie, Maschinen oder Anordnungen zu konstruieren, die sich ständig ohne Energiezufuhr bewegen oder die mehr Energie abgeben, als ihnen von außen zugeführt wird. Eine solche Maschine oder Anordnung wird als Perpetuum mobile bezeichnet. Perpetuum mobile bedeutet "sich ständig bewegend".
Bild 1 zeigt eine mittelalterliche Darstellung einer solchen Anordnung: Ein Wasserrad treibt eine archimedische Schraube an, die das Wasser wieder in den oben liegenden Trog hebt. Von dort fließt es erneut auf das Wasserrad. Zugleich ist die Welle des Wasserrades mit einem Schleifstein verbunden. Er wird mit angetrieben und es kann Arbeit verrichtet werden.

Ein anderes Beispiel zeigt Bild 2: Die links befindlichen Kugeln wirken mit ihrer Gewichtskraft. Die Kugeln auf der geneigten Ebene wirken mit einer geringeren Kraft, der Hangabtriebskraft, in der entgegengesetzten Richtung. Die gesamte Kette mit den Kugeln müsste sich demzufolge ständig in Pfeilrichtung bewegen.

Der Künstler M. C. ESCHER stellt in einem Bild dar, dass fallendes Wasser ein Wasserrad in Bewegung hält. Dann fließt das Wasser wieder bis zu dem Punkt, von dem aus es herabfällt. Die Anordnung wäre damit ständig in Bewegung. Bei diesem Beispiel wird ein optischer Effekt genutzt.

Alle diese Anordnungen funktionieren nicht. Sie widersprechen dem Energieerhaltungssatz. Deshalb erklärten bereits im Jahre 1775 die Pariser Akademie der Wissenschaften und die Royal Society in London als die damals weltweit führenden wissenschaftlichen Einrichtungen, dass sie keinen Vorschlag für ein Perpetuum mobile mehr prüfen werden. Trotzdem hat es auch danach noch viele Versuche gegeben, ein Perpetuum mobile zu konstruieren.

Perpetuum mobile 1. und 2. Art

In der Physik wird das oben beschriebene Perpetuum mobile auch als Perpetuum mobile 1. Art bezeichnet. Davon unterscheiden die Physiker ein Perpetuum mobile 2. Art. Das ist eine Maschine, die es gestattet, beliebige Energieformen ohne Verluste ineinander umzuwandeln. Auch ein solches Perpetuum mobile ist nicht möglich. Man kann also z. B. auch keine Maschine konstruieren, die nichts weiter bewirkt als das Heben einer Last bei gleichzeitiger Verringerung der thermischen Energie eines Wärmereservoirs. Thermische Energie kann nicht vollständig in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Das würde dem 2. Hauptsatz der Wärmelehre widersprechen.