Ein Perpetuum Mobile wird je nachdem, nach welchem thermodynamischen Hauptsatz es unmöglich ist, in verschiedene Arten eingeteilt. Ein Perpetuum Mobile 1. Art verstößt dementsprechend gegen den ersten thermodynamischen Hauptsatz, dem Energieerhaltungssatz. Er besagt, dass in einem abgeschlossenen physikalischen System Energie weder vernichtet noch erzeugt wird. Sie wird lediglich in eine oder mehrere andere Energieformen umgewandelt und bleibt damit zeitlich konstant.
Ein Perpetuum Mobile 1. Art würde nicht nur genug Energie produzieren, um sich selbst in Gang zu halten, sondern zusätzlich freie Energie zur Nutzung zur Verfügung stellen, also einen Wirkungsgrad von über 100 Prozent haben. Da Energie aber nicht aus dem Nichts entstehen kann, würde der erste Hauptsatz der Thermodynamik verletzt. Es ist bereits unmöglich, genügend Energie zu erzeugen, um das System am Laufen zu halten, denn bei jeder Bewegung beziehungsweise Umwandlung gibt es Verluste.
Diese führen letztlich zu einer Temperaturerhöhung an dem Teil, an dem sie entstehen. Durch Konvektion, Wärmeleitung oder Strahlung wird die Energie an die Umgebung abgeben. Dies ist nicht wieder aufzuheben, da Wärme nur von warm nach kalt abgeben werden kann, nicht aber andersherum. Da so immer mehr Energie verloren geht, muss die Maschine früher oder später stehenbleiben.
Da es also schon nicht möglich ist, ein Perpetuum Mobile zu schaffen, das sich durch die selbst erzeugte Energie in Gang hält, ist es folglich auch nicht möglich, zusätzlich freie Energie nutzbar zu machen.
Theoretische Beispiele für Perpetuum Mobile 1. Art
Ein gutes Beispiel für ein Perpetuum Mobile stammt aus dem Jahr 1580. Die Idee besteht darin, dass ein Wasserrad eine archimedischen Schraube antreibt, mit Hilfe derer das Wasser wieder in ein höheres Reservoir befördert wird. Folge ist, dass das Wasser zum Betreiben des Wasserrads im oberen Reservoir niemals versiegt. Darin würde der „einfache“ Kreislauf bestehen, doch zusätzlich soll dieses Perpetuum Mobile genügend freie Energie erzeugen, um einen Schleifstein zu betreiben, an dem Messer geschärft werden können. Aus den oben genannten Gründen ist dies jedoch nicht möglich. Das Wasserrad kann sich nicht endlos weiterdrehen, geschweige denn freie Energie für den Betrieb des Schleifsteins abwerfen.
Solche Maschinen mit einem geschlossenen Wasserkreislauf werden auch trockene Wassermühlen oder Rezirkulationsmühlen genannt. Früher trugen sie den Namen aqua morta, was „totes Wasser“ bedeutet. Eine solche Rezirkulationsmühle wurde beispielsweise im Jahr 1618 auch vom englischen Mystiker und Physiker Robert Fludd vorgeschlagen. Nach seinen Vorstellungen sollte die trockene Wassermühle mit einem Wasserrad als Hebewerk arbeiten. Auch dieses Perpetuum Mobile ist natürlich aus den genannten Gründen nicht möglich. Rezirkulationsmühlen müssten nach der Vorstellung der Erfinder jedoch nicht mit Wasser betrieben werden.
Es gab auch Versuche diese als Kugellaufmaschinen zu betreiben. Solche Systeme können deshalb nicht funktionieren, weil jede der Kugeln auf einem geschlossenen Pfad verläuft und so keine nutzenbringende freie Energie erzeugen kann. Es treten bei einem solchen System hohe Reibungsverluste auf, so dass es nicht lange dauern kann, bis die Kugellaufmaschine zum Stillstand kommt.
Ein weiteres Beispiel für ein Perpetuum Mobile 1. Art wäre ein Konstrukt, bei dem ein Akkumulator eine Lampe mit Strom versorgt, deren Licht wiederum mittels eines Fotoelements aufgenommen wird. Damit wird freie Energie in Form von Strom erzeugt, welche teils dazu dient den Akkumulator wieder aufzuladen und teils anderweitig genutzt wird. Auch dieses theoretische Perpetuum Mobile ist in dieser Form nicht möglich. Nach einem ähnlichen Prinzip würde eine Konstruktion funktionieren, die aus einem Elektromotor und einem Generator besteht. Dabei soll der Elektromotor einen Generator betreiben, der seinerseits den Elektromotor mit Strom versorgt. In einem solchen System würde idealerweise noch freie Energie übrig bleiben, um zum Beispiel ein Fahrzeug anzutreiben. Aus oben genannten Gründen ist aber auch dies nicht möglich.
Scheinbare Perpetuum Mobile 1. Art
Es gab und gibt immer wieder Erfindungen, die für ein Perpetuum Mobile gehalten wurden, was sich aber letztlich als falsch herausstellte. Wie eingangs festgehalten muss es sich bei einem Perpetuum Mobile um ein geschlossenes System handeln, welches ohne Zuführung von Energie von außen freie Energie nutzbar macht. In allen Fällen von potentiellen Perpetuum Mobile 1. Art wirkte jedoch an irgendeiner Stelle Energie von außen ein. Es handelte sich somit nicht um geschlossene Systeme und damit folglich auch nicht um Perpetuum Mobile.
Ein Beispiel hierfür ist das Zamboni-Pendel, welches im Jahr 1830 von Giuseppe Zamboni erfunden wurde. Es wurde von vielen Menschen als Perpetuum Mobile gedeutet, da es über mehrere Jahrzehnte ohne Unterbrechung lief. Es handelt sich jedoch nicht um ein Perpetuum Mobile. Das Zamboni-Pendel ist ein elektrostatisches Pendel, welches von der Zamboni-Säule angetrieben wird, die wiederum von Zamboni im Jahr 1812 erfunden wurde. Bei der Zamboni-Säule handelt es sich um eine Hochspannungs-Trockenbatterie. Dank ihr kann ein Zamboni-Pendel bis zu 147 Jahren laufen, ohne dass die Batterie ausgewechselt werden muss.