{"id":1754,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"-0001-11-29T23:10:04","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"1754","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1754\/","title":{"rendered":"Chiedo se \u00e8 possibile costruire una macchina che eroghi pi\u00f9 potenza in uscita che in entrata e ottenere cos\u00ec il “moto perpetuo”.\r\nSecondo me il primo principio della termodinamica \u00e8 valido solo per macchine termiche e sono convinto che c’\u00e8 un particolare meccanismo con cui costruire una macchina puramente meccanica a rendimento maggiore di uno."},"content":{"rendered":"
l desiderio di trovare qualcuno che lo
\n sostituisse nelle sue attivita’ piu’ impegnative ha
\n sempre spinto l’uomo ha cercare delle soluzioni. Prima
\n dell’avvento della tecnologia queste soluzioni sono state
\n l’allevamento e le varie forme di servitu’ o schiavitu’.
\n Con le rivoluzioni industriali e’ iniziato un processo di
\n “sostituzione” del lavoro umano da parte di
\n macchine, processo che e’ in corso tuttora. Queste
\n macchine (cosi’ come gli animali dell’era preindustriale)
\n hanno sempre avuto bisogno di una fonte energetica (cibo
\n nel caso degli animali) per poter svolgere il loro
\n compito (1<\/a><\/font>). Se nella mente dell’uomo fu subito chiaro che
\n un animale non potesse sopravvivere se non adeguatamente
\n nutrito, occorse un po’ di tempo affinche’ lo stesso
\n “principio” fosse adeguatamente compreso nel
\n caso delle macchine. <\/font>\n <\/div>\n

Ancora oggi qualsiasi studente (me
\n compreso) che si avvicina per la prima volta alla
\n questione, si pone spontaneamente la domanda: ma siamo
\n sicuri che e’ proprio cosi’? Non e’ che c’e’ qualcosa che
\n e’ stato trascurato? I piu’ superficiali si rispondono:
\n se tante persone prima di me sono state convinte di cio’
\n vuol dire che e’ giusto cosi’; gli altri cercano di
\n “inventarsi” nuove fantasiose versioni di
\n macchine per il moto perpetuo. In effetti esistono
\n innumerevoli dispositivi che dovrebbero riuscire ad avere
\n un rendimento maggiore di uno, ma nessuno puo’
\n funzionare, per un semplice motivo: l’energia si
\n conserva. (2<\/a><\/font>)<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Nel 1775 l’Acad\u00e9mie royale comunic\u00f2
\n ufficialmente che non intendeva pi\u00f9 esaminare progetti
\n di macchine per il moto perpetuo. Possiamo considerare
\n tale decisione come l’ingresso del concetto di energia
\n nella tecnologia contemporanea.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Il primo principio della termodinamica,
\n infatti, non fa altro che stabilire la conservazione
\n dell’energia in ambito termodinamico. Si tratta, ad
\n essere pignoli, di una formulazione incompleta, poiche’
\n l’ambito preso come riferimento non e’ tutta la fisica
\n conosciuta, ma solo la meccanica e la termodinamica. In
\n ogni caso la conservazione dell’energia e’ un principio
\n basilare e perfettamente verificato in ogni campo della
\n fisica.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Ma che cos’e’ l’energia, e perche’ si
\n conserva? Rispondere a questa domanda con le conoscenze
\n della fisica di questo secolo e’ un compito lungo ed
\n articolato (che richiederebbe una domanda apposita),
\n mentre e’ molto piu’ facile farlo con le conoscenze della
\n fisica classica. Nella fisica classica, infatti,
\n l’energia non e’ altro che un conto, uno stratagemma
\n matematico, che permette di descrivere velocemente il
\n comportamento di un sistema fisico. Nella fisica moderna,
\n al contrario, l’energia passa da una condizione
\n “subalterna” ad una condizione centrale ed
\n acquista una importanza fondamentale dal punto di vista
\n concettuale: da mero calcolo diventa concetto fisico.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Ma torniamo alla fisica classica:
\n l’energia posseduta da un corpo e’ definita come la
\n possibilita’ di compiere un “lavoro” (nel senso
\n fisico del termine). Ma che vuol dire, dunque,
\n “compiere un lavoro”? Il lavoro si compie
\n allorquando una forza provoca uno spostamento. Prendiamo
\n il caso di una palla sulla cima del monte: essa possiede
\n (per il semplice fatto “posizionale” di
\n trovarsi li’) la possibilita’ che una forza (il suo peso)
\n produca uno spostamento (la sua discesa a valle). Questo
\n e’ un esempio classico di “energia potenziale”,
\n anche se sarebbe piu’ opportuno chiamarla “energia
\n posizionale”, poiche’ dipende dalla posizione del
\n corpo. Un’altra forma di energia potenziale (o
\n posizionale) e’ quella posseduta da una molla: se questa
\n e’ spostata dalla sua posizione di equilibrio esercita
\n una forza che puo’ causare uno spostamento della molla
\n stessa e di quant’altro e’ ad essa collegato (per esempio
\n le lancette degli orologi con carica a molla).<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Un’altra importante forma di energia e’
\n quella cosi’ detta “cinetica”, cioe’ presente
\n nei corpi in movimento. Consideriamo per esempio una
\n palla da biliardo in moto: essa possiede energia in
\n quanto puo’ compiere lavoro, per esempio su di una
\n seconda palla inizialmente ferma: la prima esercita una
\n forza sulla seconda e quest’ultima subisce uno
\n spostamento. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

La conservazione dell’energia diventa
\n allora molto chiara intuitivamente, (almeno in ambito
\n puramente meccanico). Infatti l’energia che
\n “possiede” un corpo in una determinata
\n posizione (per esempio sulla cima di un monte oppure una
\n molla “caricata”) e’ quella che il corpo e’ in
\n grado di liberare se si lascia agire la forza in
\n questione (il peso, oppure le forze elastiche della
\n molla). Ma per “posizionare” il corpo nella
\n condizione in cui “possiede energia potenziale”
\n (cima del monte, molla carica), in passato qualcuno avra’
\n “speso” esattamente la stessa quantita’ di
\n energia che il corpo “ha accumulato”: infatti
\n per portare il corpo in quella posizione occorre
\n “vincere” la stessa forza (il peso o le forze
\n elastiche) nel fare lo spostamento inverso (per esempio
\n salire sulla montagna oppure caricare l’orologio). Quindi
\n non si puo’ “creare” energia utilizzando forme
\n di energia potenziale (posizionale).<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Nel caso dell’energia cinetica le cose
\n si complicano leggermente, ma il risultato e’ sempre lo
\n stesso; l’energia che “possiede” un corpo in
\n movimento e’ esattamente la stessa che e’ occorsa per
\n portarlo nel suo stato di moto: a conti fatti occorre
\n “spendere” una forza per un certo spazio, per
\n far si’ che il corpo raggiunga la sua velocita’. Questa
\n forza puo’ anche essere diversa dalla quella che il corpo
\n puo’ “restituire” (per esempio durante un
\n urto), ma e’ chiaro che cio’ dipende dalla
\n “rapidita’” con la quale avviene
\n l’accelerazione (o la rapidita’ con cui si ferma il
\n corpo): una forza piu’ grande puo’ raggiungere lo stesso
\n risultato in uno spazio piu’ breve. Ed anche con la forma
\n “cinetica” dell’energia non e’ possibile creare
\n alcunche’.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Volendo esaminare anche altri ambiti
\n della fisica (termodinamica, elettromagnetismo, chimica,
\n fisica nucleare, etc) ci si puo’ sempre rifare a queste
\n due forme di energia qui esaminate. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Il calore, infatti, non e’ altro che
\n una forma di energia cinetica microscopica: si tratta del
\n moto incoerente degli atomi e delle molecole che
\n compongono un corpo macroscopico. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

I vari tipi di energie elettriche e
\n magnetiche non sono altro che delle forme di energie
\n potenziali e cinetiche, dovute alla posizione ed al moto
\n reciproco delle cariche elettriche. <\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

L’energia chimica “contenuta”
\n in vari tipi di combustibile non e’ altro che una forma
\n di energia posizionale: e’ la particolare disposizione
\n degli atomi nelle molecole che costituiscono il composto
\n chimico.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

Stessa cosa nell’energia nucleare, solo
\n che qui sono i nucleoni contenuti nel nucleo a rilasciare
\n la loro energia posizionale spostandosi da un nucleo
\n all’altro.<\/font><\/p>\n

\n <\/div>\n

<\/font>*****************************************************************************<\/font><\/a><\/p>\n

\n <\/a><\/div>\n

(nota 1)<\/font><\/a><\/h3>\n
\n <\/a><\/div>\n

In realta’ in base a recenti studi
\n risulta che l’attivita’ “intellettuale” (o
\n meglio calcolistica) non necessita di una quantita’
\n minima di energia. Insomma un calcolatore potrebbe
\n funzionare con pochissima energia (al contrario di quello
\n che accade in pratica, come ben sa chiunque abbia provato
\n a cuocere un uovo sul processore del suo computer). Di
\n contro per cancellare una memoria occorre una quantita’
\n non nulla di energia, ma sono stati proposti sistemi di
\n calcolo piu’ lenti per rendere nulla anche questa. In
\n ogni caso si tratta di una quantita’ di energia molto ma
\n molto minore di quella effettivamente consumata dai
\n computer effettivamente in circolazione.<\/font><\/a><\/p>\n

\n <\/a><\/div>\n

<\/a><\/font>(nota 2)<\/font><\/a><\/font><\/h3>\n
\n <\/a><\/font><\/div>\n

Esistono in commercio alcuni
\n dispositivi che fra le caratteristiche tecniche
\n dichiarano un rendimento maggiore di uno (tipicamente
\n uguale a circa 3): sono le pompe di calore. In realta’
\n questi dispositivi non violano affatto la conservazione
\n dell’energia. Vediamo di che si tratta. Una pompa di
\n calore e’ un dispositivo in grado di prelevare calore da
\n un ambiente freddo e di “trasportarlo” in un
\n ambiente caldo. Per far cio’ (in base al secondo
\n principio della termodinamica) occorre spendere energia.
\n In tutti i frigoriferi c’e’ una pompa di calore, che
\n preleva il calore dall’interno freddo del frigo e lo
\n porta all’esterno. Le pompe di calore in commercio
\n servono per riscaldare le abitazioni “a spese”
\n dell’aria esterna fredda (anche a 0\u00b0C nell’aria c’e’ un
\n grande quantitativo di calore). Ma poiche’ il calore
\n presente nell’aria esterna e’ gratuito, mentre si paga
\n solo il combustibile (oppure l’elettricita’), i
\n costruttori di questi dispositivi calcolano il rendimento
\n considerando solo l’energia “costosa” e non
\n quella “gratuita” che le pompe di calore
\n utilizzano. Se dichiarassero il rendimento vero,
\n considerando tutte le forme di energia utilizzate, questo
\n sarebbe minore di uno (ma sarebbe anche poco utile a
\n decidere quale dispositivo abbia minori costi di
\n esercizio) <\/font><\/a><\/font><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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