Il moto perpetuo

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Vi sembrerà strano trovare un articolo sul moto perpetuo nella sezione “Fisica”, tuttavia lo studio sperimentale o semplicemente teorico sulle macchine a moto perpetuo aiuta a provare nuovamente la solidità delle leggi attuali oppure a comprendere (sopratutto decenni fa) nuovi dettagli che le determinano.
La macchine a moto perpetuo sono state proposte per secoli, come nel 1150 quando il matematico ed astronomo Bhaskara II descrisse una ruota dotata di comparti riempiti di mercurio, che riteneva potesse girare indefinitivamente grazie al mercurio che muovendosi all’interno manteneva la ruota più pesante da un lato rispetto all’altro. Più genericamente con l’espressione moto perpetuo ci si riferisce a quei dispositivi in grado di produrre più energia di quella che consuma (più comunemente definiti motori free energy). Produrre più energia rispetto a quella che si consuma sarebbe una violazione della seconda legge della termodinamica. Una delle “migliori” macchine a moto perpetuo conosciute è il dente di Feynman (uno dei fisici tra i più conosciuti), chiamato “ratchet browniano”. Immaginate un infinitamente piccolo mulino ad acqua capace di ruotare in un solo senso, immerso nell’acqua: le minuscole particelle d’acqua vagano casualmente, impattando con le pale del mulino casualmente e con varie angolazioni. Il mulino potendo ruotare in una sola direzione riceve la spinta solo delle molecole che colpiscono le pale mettendo la minuscola ruota in rotazione nella giusta direzione ed essendo gli impatti numerosissimi, la ruota dovrebbe muoversi continuamente. In poche parole un “mulino ad acqua browniano”.
Incredibile! Tuttavia anche qui sorge un problema: il “dentino di arresto” per evitare che la ruota giri in senso contrario dovrebbe essere davvero piccolissimo affinché possa reagire alle collisioni molecolari. Se la temperatura del dentino di arresto, del mulino e dell’acqua fosse la stessa, il dentino non funzionerebbe ad intermittenza e non ci sarebbero movimenti. Se la temperatura del microscopico meccanismo fosse minore di quella dell’acqua la ruota a pale girerebbe solo in un senso ma in quel caso farebbe uso dell’energia generata dalla differenza di temperatura! Quindi anche in questo caso non sarebbe una violazione della seconda legge della termodinamica (che fino ad oggi non è mai stata violata in modo documentato).Riassumendo, sono state testate una quantità incredibile di configurazioni meccaniche, magnetiche, addirittura “molecolari” senza trovare riscontro di una possibile macchina a moto perpetuo funzionante. Negli ultimi anni grazie alla diffusione delle informazioni sul web prendono sempre più piede proposte di macchine a moto perpetuo alternative, con ulteriori altre configurazioni che sono tuttavia modi alternativi di riproporre cose già testate. Ad esempio qualsiasi configurazione di motore a magneti sarà comunque la riproposizione del motore a magneti base più semplice possibile: costruirne uno più complesso non può migliorarne l’efficienza ma solamente peggiorarla aggiungendo punti dove l’energia viene dissipata per attrito per induzione magnetica o elettricamente.

“Se mai è esistita una macchina a moto perpetuo, deve essere questa” scrisse qualcuno ironicamente. Inventato nel 1945 e brevettato nel 1946 dal dottor Miles V. Sullivan, uno scienziato dei Bells Labs in New Jersey, il “Drinking Bird” ovvero l’uccello che beve, da allora ha affascinato i fisici e docenti. A contribuire al suo mistero vi sono i molteplici principi fisici all’opera per farlo ondeggiare avanti e indietro, apparentemente per sempre prendendo l’acqua dal bicchiere e poi rialzandosi.
L’uccellino funziona grazie alla differenza di temperatura tra la testa e l’estremità posteriore: quando il becco si bagna l’acqua evaporando dal feltro di cui il becco è rivestito lo fa raffreddare. Quando la testa si raffredda, parte del liquido all’interno di essa si condensa e creando una differenza di pressione “aspira” il liquido dalla base, facendo appesantire la testa che si abbassa per bagnarsi nuovamente nel bicchiere. Una volta dentro l’acqua, un tubicino interno permette a una bolla di vapore di risalire dal corpo e sostituire il liquido nella testa. Il liquido fluisce di nuovo nel corpo e l’uccellino si risolleva. Il processo si ripete fino a quando rimane abbastanza acqua nel bicchiere per bagnare la testa ad ogni immersione. L’uccellino è stato addirittura modificato per produrre piccole quantità di energia.

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