¿Por qué nunca funcionan las máquinas de movimiento perpetuo? Netta Schramm

Para ver la lección completa: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-perpetual-motion-machines-ever-work-netta-schramm

Las máquinas de movimiento perpetuo —dispositivos que pueden trabajar indefinidamente sin ninguna fuente externa de energía—, han cautivado la imaginación de muchos inventores porque podrían transformar totalmente nuestra relación con la energía. Hay un problema: no funcionan. ¿Por qué no? Netta Schramm describe las fallas de las máquinas de movimiento perpetuo.

Lección de Netta Schramm, animación de TED-Ed.

Alrededor de 1159 dC,

un matemático llamado Bhaskara el Sabio

bosquejó un diseño para una rueda
que contenía depósitos curvos de mercurio.

Argumentó que al girar las ruedas,

el mercurio fluiría al fondo
de cada depósito,

dejando un lado de la rueda
perpetuamente más pesado que el otro.

El desequilibrio mantendría la rueda
girando para siempre.

El dibujo de Bhaskara
fue uno de los primeros diseños

de una máquina de movimiento perpetuo,

un dispositivo que puede
trabajar indefinidamente

sin ninguna fuente de energía externa.

Imagina un molino de viento que produce el
viento que necesita para seguir girando.

O una bombilla cuyo resplandor
proporcione su propia electricidad.

Estos dispositivos han cautivado
la imaginación de muchos inventores

porque podrían transformar
nuestra relación con la energía.

Por ejemplo, si pudieras construir
una máquina de movimiento perpetuo

que incluya humanos como parte
de su sistema perfectamente eficiente,

podría sostener la vida indefinidamente.

Sólo hay un problema.

No funcionan.

Las ideas para máquinas
de movimiento perpetuo

violan una o más leyes fundamentales
de la termodinámica,

la rama de la física
que describe la relación

entre diferentes formas de energía.

La primera ley de la termodinámica

dice que la energía
no puede ser creada o destruida.

No puedes sacar más energía
de la que pones.

Eso elimina de inmediato una
máquina de movimiento perpetuo útil

porque una máquina solo podría producir
la misma energía que consume.

No quedaría nada para alimentar
un automóvil o cargar un teléfono.

Pero ¿y si solo se quisiera que la máquina
se mantuviera en movimiento?

Los inventores han propuesto muchas ideas.

Varios de estas han sido variaciones en
la rueda sobreequilibrada de Bhaskara

con bolas rodantes
o pesos en brazos oscilantes.

Ninguno funciona.

Las partes móviles que hacen
más pesado un lado de la rueda

también desplazan su centro de masa
hacia abajo por debajo del eje.

Con un centro de masa bajo,

la rueda solo oscila hacia adelante
y hacia atrás como un péndulo,

luego se detiene.

¿Qué hay de un enfoque diferente?

En el siglo XVII,
a Robert Boyle se le ocurrió una idea

para una olla de riego automático.

Teorizó que la esa acción capilar,

la atracción entre líquidos y superficies

que tira del agua a través
de tubos delgados,

podría mantener el ciclo de agua
alrededor de la taza.

Pero si la acción capilar es tan fuerte
como para superar la gravedad

y elevar el agua,

también evita que caiga
de nuevo en el recipiente.

Hay versiones con imanes,
como este conjunto de rampas.

Como que la pelota es impulsada hacia
arriba por el imán en la parte superior,

cayendo a través del agujero

y repitiendo el ciclo.

Esta falla porque, al igual que
la olla de riego automático,

el imán simplemente mantendría
la bola en la parte superior.

Incluso si de alguna manera
se mantiene en movimiento,

la fuerza del imán
se degradaría con el tiempo

dejando finalmente de funcionar.

Para que cada una de estas máquinas
se mantenga en movimiento,

tendrían que crear
algo de energía adicional

para empujar el sistema
más allá de su punto de parada,

rompiendo la primera
ley de la termodinámica.

Hay algunas que parecen seguir adelante,

pero en realidad, invariablemente
resultan estar atrayendo energía

de alguna fuente externa.

Incluso si los ingenieros pudieran
de alguna manera diseñar una máquina

que no violara la primera
ley de la termodinámica,

todavía no funcionaría en el mundo real
debido a la segunda ley.

La segunda ley de la termodinámica

nos dice que la energía tiende a disiparse
a través de procesos como la fricción.

Cualquier máquina real
tendría partes móviles

o interacciones con moléculas
de aire o líquido

que generaría pequeñas cantidades
de fricción y calor,

incluso en el vacío.

Ese calor es la energía que se escapa

y que sigue escapándose,

reduciendo la energía disponible
para mover el propio sistema

hasta que la máquina
se detendría inevitablemente.

Hasta ahora,
estas dos leyes de la termodinámica

han obstaculizado cada idea
de movimiento perpetuo

y los sueños de generación de energía
perfectamente eficiente que implican.

Sin embargo, es difícil decir con certeza

que nunca descubriremos
una máquina de movimiento perpetuo

porque todavía hay mucho
que no entendemos del universo.

Tal vez encontremos
nuevas formas exóticas de materia

lo que obligaría a revisar
las leyes de la termodinámica.

O tal vez hay movimiento perpetuo
en pequeñas escalas cuánticas.

Lo que podemos estar razonablemente
seguros es que nunca dejaremos de buscar.

Por ahora, lo único que parece

verdaderamente perpetuo
es nuestra búsqueda.