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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