Moto perpetuo
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Con moto perpetuo si intende un regime di funzionamento di una macchina in cui viene creata energia in contraddizione con i principi della termodinamica. Secondo la definizione di Max Planck:
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«È impossibile ottenere il moto perpetuo per via meccanica, termica, chimica, o qualsiasi altro metodo, ossia è impossibile costruire un motore che lavori continuamente e produca dal nulla lavoro o energia cinetica»
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(Max Planck, Trattato sulla termodinamica, Dover (NY), 1945)
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Originariamente, si considerava "moto perpetuo" un moto che si mantenesse costante nel tempo senza intervento esterno, in quanto prima della formulazione newtoniana delle leggi della dinamica si riteneva che un corpo per muoversi avesse sempre bisogno di apporto di energia; tuttavia oggi questa definizione non è considerata rigorosa in quanto sono stati trovati esempi di moto indefinito, ad esempio il moto degli elettroni a livello atomico ed il moto dei corpi celesti.
Indice |
[modifica] Classificazione
Vi sono due generi di moto perpetuo, che si dicono rispettivamente di prima e di seconda specie, a seconda che la loro realizzazione violi il primo o solamente il secondo principio della termodinamica.
[modifica] Prima specie
Appartiene a questa categoria una macchina che produca in uscita una quantità di energia maggiore di quella che consuma. Una volta avviata la macchina funzionerebbe indefinitamente autoalimentandosi, in evidente violazione del principio di conservazione dell'energia (primo principio della termodinamica). Molte delle proposte per queste macchine utilizzano magneti come fonti di energia dal nulla ed impiegano sistemi ad attrito nullo. Se molti di questi sistemi possono marciare anche per lungo tempo prima di fermarsi, da essi non è fisicamente possibile estrarre energia gratuita.
[modifica] Seconda specie
Dispositivi di questo tipo dovrebbero essere in grado di convertire interamente il calore estratto da una sola sorgente a temperatura costante in lavoro. Ciò è in violazione del secondo principio della termodinamica: un esempio di macchina a moto perpetuo di seconda specie sarebbe una nave capace di avanzare sottraendo calore all'acqua del mare e trasformando quel calore in energia cinetica, senza cederne una parte ad una sorgente più fredda dell'acqua di mare. Il primo principio della termodinamica sarebbe rispettato da tale macchina termica a rendimento unitario. Oggi si considera comunemente il secondo principio come una conseguenza della meccanica statistica, e la sua validità è ritenuta un fatto meramente probabilistico. Di conseguenza sono possibili violazioni del secondo principio, sia pure con probabilità piccolissima; quella che resta esclusa è la possibilità di provocare tali violazioni in modo riproducibile e quindi utilizzabile.
[modifica] Storia
Per millenni non è stato chiaro se questo tipo di dispositivi fosse realizzabile oppure no, e molti personaggi più o meno famosi si dedicarono a sperimentazioni in questo senso.
La risposta decisiva, o perlomeno accettata da pressoché tutti i fisici ed ingegneri, è arrivata dalla moderna termodinamica a partire dal XIX secolo ed afferma che non esiste una macchina che possa produrre un moto perpetuo.
Leonardo da Vinci disegnò diversi progetti di macchine che riteneva potessero produrre energia gratuita, tra cui sistemi per produrre moto a partire da flussi di aria o acqua; non si trattava però di moti perpetui. Anzi egli compì studi volti a dimostrane l'impossibilità.
Alcuni elaborano progetti complessi, che a volte sembrano verosimilmente funzionanti sulla carta ma in pratica c'è qualche elemento che ne rende impossibile la costruzione. Altre idee rimangono semplicemente irrealizzate. Spesso nel gergo usato in questo campo di studio si usa la denominazione anglosassone di free energy (energia libera o gratuita) per indicare l'energia ottenibile con questi sistemi, o piu` precisamente si cerca di ottenere energia utilizzabile da fonti di energia ignote o ancora poco studiate.
Tra il '500 ed il '700 furono descritte molte macchine basate su sistemi meccanici che si autosostenevano, come per esempio pompe che sollevavano acqua, la quale, attraverso una ruota idraulica, azionava la pompa stessa.
Erano proposte varianti molto complesse integrate o basate sulla circolazione e sullo spostamento del baricentro di sfere metalliche o altri oggetti, liberi o collegati in catena. Altre idee si basavano su ruote con elementi perennemente sbilanciati indefinitamente attratti dalla gravità terrestre.
Un diverso approccio era l'utilizzo di campi magnetici. La ruota magica era basata sull'attrazione esercitata tra magneti opportunamente disposti su una ruota e schermati da fogli di piombo. Il gesuita Johanes Taisnerius sviluppò una macchina basata su sfere metalliche e magneti su rampe inclinate.
Alcuni prototipi realizzati sembravano funzionare, ma in ultima analisi l'energia sviluppata derivava da qualche fenomeno naturale. Un esempio è l'orologio sviluppato nel 1760 da James Cox, tuttora esistente ma non più in funzione. Il meccanismo era alimentato da un barometro a mercurio, in cui la variazione del livello del metallo liquido dovuto alla variazione della pressione atmosferica era catturato ed utilizzato per caricare una molla.
[modifica] Brevetti proposti
Può sembrare strano che possano essere depositati brevetti per macchine il cui funzionamento è impossibile, eppure presso gli uffici brevetti ne sono presenti in gran numero. Questo è possibile perché con il brevetto si tutela essenzialmente un metodo per raggiungere uno scopo, che può anche essere il moto perpetuo. Difficilmente l'ufficio ha le risorse per verificare in linea teorica la fattibilità del progetto. Attualmente per depositare un brevetto di moto perpetuo presso l'ufficio brevetti statunitense è richiesto di allegare un prototipo funzionante. Per superare questa limitazione cautelativa vengono presentate richieste in cui non si dichiara esplicitamente in oggetto: moto perpetuo. I più recenti prototipi si basano sull'uso di campi elettromagnetici, motori elettrici o macchine simili a trasformatori che dovrebbero emettere energia elettrica o meccanica in quantità superiore a quella introdotta (se introdotta). (Vedi Motionless Electromagnetic Generator).
Non si deve trascurare il vantaggio in termini di pubblicità, vendita di libri o gadget che il presunto inventore può trarre.
Sono ripetutamente occorsi svariati tentativi di frode realizzate allo scopo di raccogliere fondi per lo sviluppo della presunta macchina a moto perpetuo. Agli investitori venivano presentati prototipi in cui erano presenti molle, tubi, cavi nascosti o altri mezzi per fornire energia dall'esterno, trucchi scoperti da analisi indipendenti o da parte di scienziati neutrali.
[modifica] Voci correlate
- Secondo principio della termodinamica
- Diavoletto di Maxwell
- Nottolino quantistico
- Entropia (termodinamica)
- Energia del vuoto
