Moto perpetuo… solo un mito irrealizzabile!

 Dispositivo a moto perpetuo (1719)

Fig. 1

Che cos’è il moto perpetuo?

Un’espressione che sa di magia…

Ma cosa  significa? Con l’espressione “moto perpetuo” si intende un movimento in grado di continuare indefinitamente, senza alcuna fonte esterna di energia, ma purtroppo ciò è impossibile, anche solo per l’esistenza degli attriti. 

Il moto perpetuo può anche essere descritto come il moto di una macchina ipotetica che, una volta attivata, continui a funzionare indefinitamente a meno dell’intervento di una forza esterna, in grado di fermarla

Cosa dice la Scienza?

Il cammino della Scienza è sempre stato costellato da grandi successi, ma anche da “bizzarre cadute”; il progresso si basa su questo, una strada principale, da cui dipartono sentieri più o meno percorribili, che talvolta portano verso nuovi mondi da esplorare e molte altre volte conducono a niente. È stato così anche per il concetto di moto perpetuo.

Nonostante il fatto che nessuno sia mai riuscito a costruire un dispositivo ideale di questo genere, molti personaggi più o meno famosi si sono dedicati a progettare e sperimentare macchine con tali caratteristiche.

Storicamente la ricerca del moto perpetuo è stata sempre piuttosto popolare e ancora nel Novecento c’era bisogno di affermare la non esistenza di una condizione di quel tipo.

A tal proposito il grande fisico Max Planck ci ha lasciato la sua idea sull’argomento:

«È impossibile ottenere il moto perpetuo per via meccanica, termica, chimica, o qualsiasi altro metodo, ossia è impossibile costruire un motore che lavori continuamente e produca dal nulla lavoro o energia cinetica»

(Max Planck, Trattato sulla termodinamica, Dover (NY), 1945)

Una voce ufficiale che non lascia alcun dubbio!

Come si possono classificare i vari generi di moto perpetuo?

Distinguiamo due espressioni: moto perpetuo di prima specie e di seconda specie; termini usati rispettivamente se la realizzazione del dispositivo viola il primo e il secondo principio della termodinamica o solamente il secondo.

Cosa dovrebbe fare una macchina a moto perpetuo di prima specie?

Se esistesse sarebbe un miracolo!

Una macchina appartenente a questa categoria è in grado di produrre in uscita una quantità di energia maggiore di quella che consuma per funzionare. Una situazione che era considerata il Santo Graal della Fisica!

Si pensi a questo scenario: la macchina, una volta avviata, funziona indefinitamente auto-alimentandosi, in evidente violazione del principio di conservazione dell’energia (primo principio della termodinamica).

Sono state molte le macchine proposte, ma tutte usavano come fonti di energia dei magneti e impiegavano sistemi ad attrito nullo. Certamente si trattava di dispositivi che potevano funzionare anche per lungo tempo prima di fermarsi, ma da tali macchine non era fisicamente possibile estrarre energia gratuita.

E una macchina a moto perpetuo di seconda specie?

Le macchine di questo tipo dovrebbero essere in grado di convertire interamente in lavoro il calore estratto da una sola sorgente a temperatura costante, violando il secondo principio della termodinamica.

Un esempio di macchina a moto perpetuo di seconda specie è una nave capace di avanzare sottraendo calore all’acqua del mare e trasformando quel calore in energia cinetica, senza cederne una parte ad una sorgente più fredda dell’acqua di mare. In questo caso il primo principio della termodinamica è rispettato da questa macchina termica a rendimento unitario, ma sappiamo che qualsiasi macchina termica necessita, per lavorare ciclicamente, di due sorgenti e non solo di una.

Fin dal Medioevo l’idea di riprodurre con dispositivi meccanici il moto perpetuo delle sfere celesti stimolò l’immaginazione di ingegneri e filosofi naturali, che si misurarono con tale sfida.

Modello per lo studio del moto perpetuo (ruota a ballotte) progettato da Leonardo da Vinci (Museo nazionale della scienza e della tecnologia Leonardo da Vinci, Milano).

Fig. 2

Anche il genio di Leonardo da Vinci (1452-1519) disegnò diversi progetti di macchine apparentemente in moto perpetuo; in realtà Leonardo fu uno dei più accesi oppositori di questa teoria e con i suoi studi ne dimostrò l’impossibilità, anticipando di oltre tre secoli la dimostrazione fornita dagli studi di termodinamica di James Clerk Maxwell nella seconda metà del secolo XIX. 

Celebre è l’affermazione di Leonardo da Vinci

«O speculatori dello continuo moto, quanti vani disegni in simile cerca ave’ creati! Accompagnatevi colli cercator d’oro» (dove i «cercator d’oro» erano gli alchimisti). 

Firma di Leonardo (1452-1519). Pagina (Recto 89) dal volume III del Codice Forster  XV-XVI sec.

Fig. 3

La ruota della figura sottostante è nota come la ruota a ballotte, riportata nel Codice Forster, o anche la ruota del Codice di Madrid.

Codex Forster II (National Art Library, Museum no. MSL/1876/Forster/141/II)

Fig. 4

Desideri approfondire l’argomento? Ecco il link per un video tratto dal canale TED-Ed:

https://youtu.be/A-QgGXbDyR0

Buona visione! E sii consapevole che non possiamo credere alle favole!