Una màquina de moviment perpetu, o en llatí "perpetum mobile", és una hipotètica màquina que podria funcionar per sempre després de donar-li un impuls inicial i sense necessitat d'un subministrament d'energia posterior.
Les lleis de la termodinàmica
Per entendre si un mòbil perpetu és possible o impossible, cal recordar les dues primeres lleis de la termodinàmica:
- La primera llei de la termodinàmica diu: "L'energia no es crea ni es destrueix, només pot passar a diferents estats i formes". És a dir, si es treballa en un sistema determinat o intercanvia calor amb l'entorn extern, la seva energia interna canvia.
- La segona llei de la termodinàmica. Segons ell, "l'entropia de l'univers tendeix a augmentar amb el temps". Aquesta llei indica en quina direcció procedirà espontàniament el procés termodinàmic. A més, aquesta llei implica la impossibilitat de transferir energia d'un tipus a un altre sense pèrdua.
Màquina de moviment perpetu de primer i segon tipus
Perpetuum mobile, o en llatí perpetuum mobile, és de dos tipus:
- Una màquina de moviment perpetu del primer tipus és una màquina que treballa constantment sense subministrament d'energia externa i que alhora fa una mica de feina. És a dir, el mòbil perpetu del primer tipus contradiu la primera llei de la termodinàmica, per això, per cert, se l'anomenava el motor del primer tipus.
- Una màquina de moviment perpetu de segon tipus és qualsevol màquina que treballa amb cicles periòdics, convertint un tipus d'energia en una altra, per exemple, mecànica en elèctrica i viceversa, sense cap pèrdua en el procés d'aquesta transformació. És a dir, una màquina de moviment perpetu (perpetuum mobile) del segon tipus contradiu la segona llei de la termodinàmica.
Impossibilitat d'existir
Una màquina de moviment perpetu del primer tipus contradiu la llei fonamental de la física sobre la conservació de l'energia en un sistema aïllat, per tant no pot existir. Pel que fa al perpetuum mobile de segon tipus, també és impossible, ja que en qualsevol motor en marxa, l'energia es dispersa de diverses maneres, principalment en forma de calor.
Atès que les lleis de la termodinàmica han estat verificades per diversos segles d'experiments i experiments i mai han fallat, podem dir amb seguretat que qualsevol projecte de màquines de moviment perpetu és un engany. Aquests projectes sovint sorgeixen en diversos cercles religiosos, en els quals hi ha creences sobre fonts infinites d'energia, etc.
A més, diversos mentals"paradoxes", que, segons sembla, demostren l'eficiència de certs mòbils perpetuum. En tots aquests casos, estem parlant d'errors en la comprensió de les lleis de la física, de manera que aquestes "paradoxes" mentals són instructives.
Recerca històrica de màquines de moviment perpetu i la seva importància per al desenvolupament de la humanitat
Les lleis de la termodinàmica es van establir finalment a la segona meitat del segle XIX. Segons ells, qualsevol màquina en funcionament no pot transferir energia d'un estat a un altre amb una eficiència del 100%, per no parlar del subministrament constant d'energia a altres sistemes sense subministrar-la a la pròpia màquina.
Malgrat això, moltes persones al llarg de la història i fins avui han estat buscant i continuen buscant diversos dissenys de màquines de moviment perpetu que funcionen, que es poden comparar amb una mena d'"elixir de joventut" a el camp de la mecànica.
Tots els dissenys d'aquestes màquines es basen en l'ús de diferents pesos, angles, propietats físiques o mecàniques de substàncies específiques que poden moure's constantment i fins i tot crear un excés d'energia útil. Parlant dels temps moderns i de les seves enormes necessitats energètiques, es pot entendre la importància del perpetum mobile, que es convertiria en una autèntica revolució en el desenvolupament de la humanitat.
Tornant a la història, els primers dissenys coneguts de màquines de moviment perpetu van començar a aparèixer a l'Europa medieval. Es creu que l'invent corresponent a Baviera al segle VIII es va convertir en el primer model d'una màquina de moviment perpetu.segle dC.
Dissenys famosos de màquines de moviment perpetu a l'Edat Mitjana
Lamentablement, no se sap res de l'existència de projectes mòbils perpetus a les societats anteriors a l'Edat Mitjana. No s'ha conservat cap informació que els antics grecs o romans construïssin aquestes màquines.
La invenció més antiga de la màquina de moviment perpetu conegut per la humanitat és la roda màgica. Tot i que no s'han conservat imatges d'aquest invent, les fonts històriques escrites diuen que es remunta a l'època de l'existència de l'Imperi merovingi al territori de l'actual Baviera al segle VIII. Tanmateix, alguns historiadors diuen que aquesta màquina no existia realment i que tota la informació sobre ella és una llegenda.
Bhaskara va ser un famós matemàtic indi que és reconegut com el científic més influent de l'edat mitjana al seu continent. El seu treball sobre equacions diferencials és anterior a un treball similar de Newton i Leibniz en cinc segles. Al voltant de 1150, Bhaskara va inventar una roda que se suposava que giraria per sempre. Malauradament, aquest invent no es va construir mai, però és la primera evidència indubtable d'intents de crear moviment perpetu.
El primer invent d'una màquina de moviment perpetu a Europa és el cotxe del famós maçó francès i arquitecte del segle XIII Villard de Honnecourt. No se sap del cert si el seu invent va ser construït, però als diaris de Villard de Honnecourt troben una imatge del seu perpetuum mobile.
El llegendari enginyer i inventor de Florència, Leonardo da Vinci també va crear diverses màquines, màquines de moviment perpetu, i en aquest sentit va avançar diversos segles al seu temps. Aquestes màquines, per descomptat, van resultar inoperables, i el científic va concloure que les màquines de moviment perpetu no poden existir en física.
Màquines de moviment perpetu de la Nova Era
Amb l'arribada dels temps moderns, la invenció de la màquina de moviment perpetu es va convertir en un passatemps popular i molts inventors van dedicar el seu temps a crear una màquina d'aquest tipus. Aquest auge es deu principalment a l'èxit en el desenvolupament de la mecànica.
Així, l'inventor italià del segle XVI Mark Zimara va dissenyar un molí sempre en funcionament, i l'holandès Cornelius Drebbel va dedicar un d'aquests invents al rei anglès. El 1712, l'enginyer Johann Bessler va analitzar més de 300 invencions d'aquest tipus i va decidir crear el seu propi mòbil perpetu.
Com a resultat, el 1775, els membres de la Reial Acadèmia de Ciències de París van emetre un decret que no acceptarien cap invenció que estigués associat al tema d'una màquina de moviment perpetu.
experiments de pensament
En física teòrica, sovint s'utilitzen experiments de pensament per provar lleis físiques fonamentals. Pel que fa al tema de les màquines de moviment perpetu, es poden esmentar els projectes següents:
El dimoni de Maxwell. Estem parlant d'una violació de la segona llei de la termodinàmica, quan un hipotètic dimoni separa una barreja de gasos. Aquest experiment mental permetentendre l'essència de l'entropia del sistema
La màquina de moviment perpetu de Richard Feynman que funciona per fluctuacions tèrmiques i, per tant, pot funcionar per sempre. De fet, funcionarà sempre que l'entorn tingui una temperatura més alta que el propi motor
L'esperança de crear una màquina de moviment perpetu està finalment morta?
No podem dir amb certesa que mai s'inventarà un mecanisme capaç de funcionar per sempre, ja que la humanitat encara no sap molt de l'Univers on viu. Potser es descobrirà una espècie de matèria exòtica, com la matèria negra a l'espai, de la qual gairebé no se sap res. El comportament d'aquesta matèria ens pot obligar a reconsiderar les lleis de la termodinàmica. Aquestes lleis són tan fonamentals que qualsevol canvi en el seu abast serà semblant a la influència de la teoria d'Albert Einstein sobre les lleis de la mecànica clàssica d'Isaac Newton i sobre el desenvolupament de la física en general. També és possible que existeixi moviment perpetu en objectes el comportament dels quals es regeix per la mecànica quàntica.
