Definición
A muchos de nosotros nos gustaría tener una máquina, como un automóvil, que siguiera funcionando sin necesidad de baterías o combustible. Esta es la idea principal detrás del concepto de movimiento perpetuo. El movimiento perpetuo se define como cualquier movimiento que pueda sostenerse sin fuentes externas de energía. Sería como ese conejito de Energizer en el comercial que sigue y sigue para siempre con una sola batería. Por supuesto, sabemos que el conejito Energizer eventualmente se detendrá y solo se reiniciará cuando reemplace la batería. Darle al conejito una batería nueva es suministrarle una nueva fuente de energía, por lo que el conejito no obedece al concepto de movimiento perpetuo (independientemente de lo que diga el comercial).
Hay dos tipos de movimiento perpetuo: movimiento perpetuo del primer tipo y movimiento perpetuo del segundo tipo. El movimiento perpetuo del primer tipo se define como cualquier tipo de movimiento que, una vez activado, seguirá funcionando sin ninguna fuente adicional de energía. El movimiento perpetuo del segundo tipo se define como el movimiento que obtiene su energía de una fuente que se encuentra a una temperatura más baja que la temperatura del dispositivo de movimiento perpetuo. En la siguiente sección, veremos si estos dos tipos de movimiento son posibles.
La ciencia y el mito del movimiento perpetuo
Para entender el movimiento perpetuo, deberíamos hablar sobre algunas de las leyes involucradas en el concepto. La primera ley de la termodinámica es otra forma del principio de conservación de la energía . Según el principio de conservación de la energía, la energía total de un sistema aislado permanece constante. Un sistema aisladoes un sistema que no puede intercambiar materia y energía con su entorno. Un ejemplo simple sería un termo. Se supone que la botella mantiene su contenido caliente o frío aislando el contenido de su entorno. Está completamente aislado de cualquier intercambio de energía (como calor) o materia. Otra forma del principio de conservación de la energía establece que para un sistema aislado, la energía no puede ser destruida ni creada, simplemente transformada de una forma a otra.
Según el concepto, una vez activada, una máquina perpetua del primer tipo seguiría funcionando sin fuentes adicionales de energía. Aquí está el problema: cuando cualquier máquina funciona, hay fricción, y la fricción tiende a convertir la energía necesaria para hacer funcionar una máquina en calor, lo que ralentiza el movimiento. Por lo tanto, necesitaríamos suministrar más energía a la máquina para que siga funcionando para siempre. Una máquina de movimiento perpetuo del primer tipo es imposible.
La segunda ley de la termodinámica establece básicamente que la entropía (o el desorden) de un sistema aislado nunca disminuye porque sistemas como este siempre tienden hacia algo llamado «equilibrio termodinámico» o un estado de equilibrio. Hubo varias versiones diferentes de esta ley expresadas por teóricos, pero la importante aquí es la hecha por Clausius . Afirmó que la transferencia de calor solo puede ocurrir en una dirección, del cuerpo más caliente al cuerpo más frío.
¿Qué es la transformación de la energía?
La máquina de movimiento perpetuo del segundo tipo obtiene su energía para funcionar desde una fuente que está a una temperatura más baja que la temperatura del dispositivo de movimiento perpetuo. Esto es una violación directa de la segunda ley de la termodinámica. Esto es una violación obvia de la afirmación de que el flujo de energía es solo de caliente a frío. El flujo de energía para este segundo tipo de movimiento perpetuo es de frío a caliente.
Desafortunadamente, no existen máquinas de movimiento perpetuo. Toda máquina que el hombre haya fabricado necesita una fuente externa de energía para seguir funcionando. Hay algunas máquinas que se aproximan al movimiento perpetuo, como el juguete del pájaro bebedor que se muestra en la figura siguiente.
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Aunque parezca que el pájaro no necesita una fuente adicional de energía para correr, el juguete eventualmente se detendrá. Puede llevar mucho tiempo, pero se detendrá, por lo que no es una máquina de movimiento perpetuo.
Resumen de la lección
Hay dos tipos de movimiento perpetuo: el primero se basa en el principio de que el movimiento puede seguir funcionando sin necesidad de suministrarle energía. Como resultado, esta máquina teóricamente puede funcionar para siempre. El segundo tipo es una máquina que funciona tomando energía de un depósito o fuente más fría a un depósito o fuente más caliente para impulsar el movimiento. El primer tipo viola el principio de conservación de la energía o la primera ley de la termodinámica. ¿Por qué? Debido a que la fricción no se puede ignorar y la fricción reduce la energía utilizable, la energía debe suministrarse continuamente a la máquina para mantenerla funcionando a perpetuidad. El segundo tipo viola la segunda ley de la termodinámica. La segunda ley establece explícitamente que el calor solo puede fluir de caliente a frío. El motor del segundo tipo fluye en la dirección opuesta.
La humanidad ha intentado sin éxito construir máquinas de movimiento perpetuo, pero las leyes de la física parecen estar siempre en el camino. A estas leyes parece gustarles hacer eso.
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Lección de un vistazo
Se sugieren dos tipos de movimiento perpetuo. El primer tipo se define como cualquier tipo de movimiento que, una vez activado, seguirá funcionando sin ninguna fuente adicional de energía. El segundo tipo se define como un movimiento que obtiene su energía de una fuente que se encuentra a una temperatura más baja que la temperatura del dispositivo de movimiento perpetuo. Desafortunadamente, las leyes de la física siempre parecen refutar estas teorías.
Los resultados del aprendizaje
Al completar esta lección, debería poder lograr lo siguiente:
- Describe los dos tipos de movimiento perpetuo.
- Explica cómo las leyes de la física refutan estas ideas.
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