No importa el esfuerzo esta máquina nunca va a existir, esto se debe a que se opone a las leyes de la termodinámica que pasare a explicar:
- Primera ley de la termodinámica: Principio de la conservación de la energía
Afirma que, como la energía no puede crearse ni destruirse (dejando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa y energía) la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna (U) del sistema. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí, más precisamente:
Q + L = U
La máquina de movimiento continuo no cumple con esto debido a que ella crea su propia energía, oponiéndose a esta ley. Además hay que tener en cuenta que la energía no se crea ni se destruye, por lo tanto una máquina así acrecentaría la cantidad de energía del universo, hecho imposible. Continúo con la explicación.
Cuando un sistema se pone en contacto con otro de menor nivel energético que él, tiene lugar un proceso de igualación de los niveles energéticos de ambos. El primer principio de la termodinámica identifica el calor, como una forma de energía. Puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en joules, eran completamente equivalentes.
La fuente para explicar la relación de esta ley con la máquina de movimiento continuo dice: "En cualquier máquina, hace falta cierta cantidad de energía para producir trabajo; es imposible que una máquina realice trabajo sin necesidad de energía. Una máquina hipotética de estas características se denomina móvil perpetuo de primera especie. La ley de conservación de la energía descarta que se pueda inventar una máquina así. A veces, el primer principio se enuncia como la imposibilidad de la existencia de un móvil perpetuo de primera especie."
El calor, igual que el trabajo, corresponde a energía en tránsito (proceso de intercambio de energía), el calor es una transferencia de energía y puede causar los mismos cambios en un cuerpo que el trabajo. La energía mecánica puede convertirse en calor a través del rozamiento, y el trabajo mecánico necesario para producir 1 caloría se conoce como equivalente mecánico del calor. Según la ley de conservación de la energía, todo el trabajo mecánico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energía en los objetos sobre los que se realiza el trabajo. Joule fue el primero en demostrarlo de forma fehaciente en un experimento clásico: calentó agua en un recipiente cerrado haciendo girar unas ruedas de paletas y halló que el aumento de nivel energético del agua era proporcional al trabajo realizado para mover las ruedas.
Cuando el calor se convierte en energía mecánica, como en un motor de combustión interna, la ley de conservación de la energía también es válida. Sin embargo, siempre se pierde o disipa energía en forma de calor porque ningún motor tiene una eficiencia perfecta.
Pero sin embargo alguien que apoye la existencia de una de estas máquinas podría decir que esta no necesariamente tiene que violar esta ley, si no que es posible que convirtiese el movimiento térmico en un movimiento mecánico ordenado sin crear un desorden correspondiente en otro lado; a esta máquina se la llamaría móvil perpetuo de segunda especie. Esta persona tendría razón en lo que dice, pero no tendría razón en el punto de que es posible, debido a que esta violaría la segunda ley de la termodinámica que paso a explicar.
- Segunda ley de la termodinámica:
En términos más o menos sencillos diría lo siguiente: "No existe un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor de una fuente y la conversión íntegra de este calor en trabajo".
Por lo tanto si esto no fuese cierto seria posible el móvil perpetuo de segunda especie, como por ejemplo hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio ambiente; aparentemente no habría ninguna contradicción, pues el medio ambiente contiene una cierta cantidad de energía interna, pero debo señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino una ley independiente; segundo, la segunda ley nos habla de las restricciones que existen al utilizar la energía en diferentes procesos, en nuestro caso, en una central térmica. No existe una máquina que utilice energía interna de una sola fuente de calor. Esto es debido a que el rendimiento energético de una máquina térmica cíclica que convierte calor en trabajo siempre será menor a la unidad y ésta estará más próxima a la unidad cuanto mayor sea el rendimiento energético de la misma.
Esto dicho por R. J. Clausius ingeniero francés es: "No es posible proceso alguno cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo frío a otro más caliente". Osa siempre se necesitara un poco mas de energía por que las temperaturas tienden a igualarse.
Ahora hagamos de cuenta que esta máquina es posible, esta seria muy poco practica debido a que sería peligrosa y habría que prohibirla, por seguridad. En caso de que los consumidores no utilizaran en cada instante toda la potencia que produjese la máquina, ésta almacenarían en su movimiento o en su estructura el sobrante: se aceleraría y calentaría, y acabaría por fundirse o por explotar. No nos extrañemos de no encontrar móviles perpetuos, si hubiesen existido alguna vez, ya habrían reventado hace tiempo por un exceso de energía.
A continuación voy a presentar 3 ejemplos típicos de máquinas de movimiento continuo y explicare por que no funcionan.
Un gran número de recipientes cuelgan, a distancias iguales, de una cinta transportadora que desliza, dispuesta verticalmente en el interior de un tanque de agua, sobre dos rodillos que giran con facilidad (figura 2). Los recipientes, rígidos, están cerrados por una membrana flexible de la que cuelga un gran peso. Los de la parte derecha de la ilustración tienen un volumen mayor que los de la izquierda porque los pesos de las membranas tiran hacia fuera de ellas. Así, para un mismo peso, experimentan en el agua una fuerza ascensional mayor, según el principio de Arquímedes, y pondrán en movimiento el mecanismo en sentido contrario a las agujas del reloj. Los recipientes que, arriba y abajo, dan una vuelta alrededor de los rodillos intercambian sus funciones. De este modo se mantiene el movimiento de por vida.
Por que no funciona:
El motor ascensional rinde, por cada par de recipientes que sube y baja desde una profundidad h 2 hasta otra h 1 (desde h 1 hasta h 2, respectivamente), un trabajo
pg (h 2 -h 1)
V= (p 2 -p 1) V,
ya que el que sube del par tiene un volumen interno mayor en
V= V D – V I
( es la densidad del agua, g la aceleración debida a la gravedad; la presión p crece linealmente con la profundidad h bajo la superficie:
= o + gh,
donde o es la presión atmosférica.)
Pero justo esa cantidad de trabajo se pierde en otra parte: cuando pasa por abajo de un lado al otro del montaje, el peso tiene que ejercer un trabajo 2 V en contra de la presión 2 a profundidad h 2 para agrandar el volumen del recipiente en una cantidad V. En cambio, cuando pasa de un lado al otro por arriba sólo se gana un trabajo menor, – 1 V, por compresión del volumen del recipiente.
El mecanismo podría hasta funcionar sin pérdidas si el agua se apartara ante la proa de cada recipiente sin oponer la resistencia que frena el movimiento. Además, el gas comprimido de los recipientes que descienden está más caliente que el gas expandido de los que ascienden. Si el aislamiento térmico de los recipientes no es perfecto, la igualación de temperaturas hará que se pierda energía aprovechable. Ambos efectos acabarán por detener el "motor", aun cuando parta de un cierto desequilibrio y se mueva un cierto tiempo.
En la edición de abril de 1977 de Physikalischen Blütter, la revista de la Sociedad Alemana de Física, se describió "un nuevo método de impulsión de cuerpos volantes espaciales"(ósea un motor de cohetes espaciales). Con ayuda de una excéntrica, un motor imparte a una barra, que lleva adherida una masa m en su extremo, una oscilación periódica que la aleja un determinado ángulo a, hacia la izquierda y hacia la derecha, del eje del cohete (figura 3).
La masa del extremo de la barra experimenta supuestamente una fuerza centrífuga, en la dirección de la barra. Las componentes de esa fuerza a lo largo del eje del cohete propulsan la nave; en el promedio temporal, las perpendiculares al eje se compensan. Aumentando la velocidad angular o la longitud de la barra, se incrementa cuanto se quiera el empuje, afirmaba el inventor, quien ponía de relieve que este motor espacial trabajaría sin expeler masa, limpiamente y con un gran rendimiento.
Por no funciona:
Si funcionara el motor centrífugo, no sólo violaría el principio de conservación de la energía, sino también el de conservación del momento. Generaría constantemente un impulso sin retroceso. El fallo reside en una confusión ilícita de los sistemas de referencia. La fuerza centrífuga descrita sólo existe en el sistema que gira con la barra impulsora. Pero su descomposición en dos componentes, en una fuerza de empuje y en otra transversal, se interpreta desde un sistema solidario al cohete, en el cual ni tan siquiera existe. Lo que no está, no puede causar ningún efecto
- El móvil de Herón
Esta máquina consta de un molinete de agua, dos vasos de lavado del laboratorio de química, dos manguitos de goma y unos tubos de vidrio (figura 4). El agua cae, pone en marcha el molinete y desaparece por el manguito de la izquierda. el manguito derecho cierra el circuito de agua.
Por que no funciona:
El principio que rige el móvil de Herón es el de una "fuente de Herón". La circulación del agua no es más que un simulacro. En el manguito de la derecha no fluye agua alguna; sólo hay aire que transmite la sobrepresión
1 = o + gh 1
desde el frasco inferior al superior ( p o presión atmosférica, densidad del agua, g aceleración debida a la gravedad, h 1 altura de la columna de agua de la izquierda). Esta sobrepresión p 1 en el frasco superior empuja el agua, que sale (en el caso de una corriente sin resistencia) a una velocidad
del tubo de cristal acodado, a h 2 centímetros sobre la superficie del agua, y cuya caída pone en movimiento la pequeña turbina. En el momento en que toda el agua haya salido del frasco superior, dejará de trabajar el móvil de Herón.
Esta máquina es imposible de crear, pero sin embargo existe en la mente de los hombres que la alimentan de una fuente de energía inagotable, la imaginación y la curiosidad. Aunque sea imposible siempre va estar en la mente de los hombres crear lo imposible, no por un fin practico solo por diversión.
Por eso yo elegí este tema por que permite otra vez de una fantasía, un seño del hombre, algo imposible pero que se lo toma coma desafió, aprender física y ver que también una una materia exacta como la física permite soñar.
Fuentes:
wikipedia.com- REVISTA INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, Agosto, 2002
Autor:
Nicolás Dehaza
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