Evighetsmaskiner eller drömmen om fri energi Hanno Essén KTH Mekanik Ett modernt förslag till Perpetuum Mobile eller Evighetsmaskin Perpetuum mobile betyder evig rörelse men det är inte evig rörelse i sig som är intressant eller ens omöjligt. Det som är omöjligt är att få nyttigt arbete uträttat utan att något förbrukas. Planeter kretsar kring Solen i princip i evighet, elektrisk ström kan flyta i en sluten supraledare i evighet. När systemen belastas och arbete tas ut stannar de dock.
Villardhjulet Det obalanserade hjulets historia Dök upp först i Indien under 700 talet. I skri6en Sysyadhivrddhida Tantra (748 e.kr.) beskriver den indiske astronomen Lalla e? själv roterande hjul som drivs av kviclsilver som rör sig i krökta ekrar. En variafon beskrivs av den indiske förfa?aen Bhaskara (c. 1159). Villard de Honnecourt, verksam under 1200 talet. Fransk tecknare och katedralarkitekt.
Det indiska kvicksilverhjulet En vetenskaplig pionjär Simon Stevin (1548-1620)
Varför bråka om evighetsmaskiner? Tillgång till energi, förmåga att uträtta arbete, är i stort sett det samma som hög materiell standard. Rätt sorts energi kan ge: varmt när det är kallt, kallt när det är varmt, ljust när det är mörkt,... tungt fysiskt arbete utan ansträngning, för jordbruk, byggnadsverksamhet, industri,... snabba kommunikationer, roliga leksaker,...
Alltså: Energiproblemet är akut Problemet måste lösas Jag måste nog ta tag i det här Kanske man kunde bygga en...
Evighetsmaskinen som fått patent Vladimir Kangas och Hillar Neems märkliga maskin som påstås utvinna energi ur corioliseffekten har få> patent både i Sverige och i USA. Det räcker med a> det är troligt a> den fungerar för a> patent ska beviljas, menar man på Patentverket. (Ny Teknik, mars 2002) Men dom verkar aldrig funka. Varför? Det är här som vetenskapen kommer in. Hur är naturen, verkligheten, beskaffad när det gäller dessa fenomen? Vad finns och vilka lagar gäller för det? Jo: I det lilla (mikronivån): Tid och rum, samt Partiklar (elektroner, protoner, neutroner med massa och laddning) och krafter I det stora (makronivån): Materia, värme, ljus,...
Grundläggande mekaniska begrepp Kraft= Massan gånger accelerationen= F=ma (newton). Arbete= Kraft gånger väg= A = Fdx (joule = newton meter). Effekt= Arbete per tid= A/T (watt =joule/sekund). Enheter För kraft: newton (N), pond, kilo För arbete eller energi: joule (J =Nm), kalori, kilowatmmar (kwh) För effekt: wa? (W=J/s), hästkra6er
Krafter och arbete (energi): a) Uträttat arbete är oberoende av vägen. Kallas konservativa. Potentiell (läges) energi finns. b) Uträttar inget arbete. c) Uträttar negativt arbete. Kallas dissipativa. Bromsar (relativ) rörelse. Rörelseenergi övergår i värme. De fyra krafterna och resten Klassiska kraftfält (med avståndsverkan): 1) Elektromagnetisk 2) Gravitation Atomära krafter (i atomkärnan): 3) Den svaga kraften 4) Den starka kraften Resten: Materiella makroskopiska kontaktkrafter
Den Mekaniska energins bevarande definieras och illustreras här: Grundläggande termodynamiska begrepp Värme ( Q) = energi i form av oordnad mikroskopisk (atomär) rörelse. Temperatur ( T): Värme övergår från kropp med högre temperatur till en med lägre. Termisk jämvikt : när alla delar av system har samma temperatur.
Andra makroskopiska energislag Kemisk energi (kan frigöras när vissa kemiska ämnen får reagera med varandra och bilda nya) Kärnenergi (kan frigöras när vissa nuklider får reagera med varandra och bilda nya) Solenergi (energin i den elektromagnefska strålningen från solen). Termodynamikens 1:a huvudsats Man kan inte konstruera en maskin som i varje cykel utför arbete utan att något i övrigt har förändrats, eller En perpetuum mobile av 1:a slaget är omöjlig, eller Energin i ett slutet system är konstant, eller Energi kan varken skapas eller förintas.
1:a huvudsatsens upptäckare Julius Robert Mayer (1814 1878) James Presco? Joule (1818 1889) Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821 1894) Energiomvandlingar är allt som finns Idag dominerar tre slag: 1) omvandling av kemisk energi i fossilt kol till värme och ibland vidare till andra slag 2) omvandling av lägesenergi för vatten på hög höjd till elektrisk energi 3) omvandling av kärnenergi, via värme till elektrisk energi
Termodynamikens 2:a huvudsats En maskin som omvandlar värme från en omgivning av konstant temperatur till arbete är omöjlig, eller En perpetuum mobile av 2:a slaget är omöjlig, eller Entropin i ett slutet system ökar eller är konstant, eller Värme strömmar spontant endast från högre temperatur till lägre.
2:a huvudsatsens upptäckare Nicholas Léonard Sadi Carnot (1796 1832) Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822 1888) William Thomson Lord Kelvin (1824 1907)
Entropi begreppets skapare James Clerk Maxwell (1831 1879) Josiah Willard Gibbs (1839 1903) Ludwig Edward Boltzmann (1844 1906) Funderingar kring 2:a huvudsatsen Maxwells demon Tankeexperiment i vilket man får värme a? utan arbete strömma från lägre temperatur Fll högre. Visa bild! Baltzar von Platens evighetsmaskin av 2:a slaget
Förslag till outsinliga energikällor Viktor Schaubergers (1885 1959) forellturbin med virvlande va?en Joseph W. Newmans maskin (DN 1986) John W. Ecklins generator, i pressen 1993 (patent 1986) Fri energi (Tesla m.fl.) Vacuumenergi (Puthoff, Bearden, m.fl.) Hemlighållen UFO teknologi
Energi av ingenting De senaste tio åren har amerikanska forskare i tysthet arbetat på att utvinna vågenergi direkt från universums vakuum. Nu har de tagit sitt första patent på principen för en generator som kan leverera fullständigt gratis energi. Om Thomas E. Bearden, arfkel av Jan Teuber i Illustrerad Vetenskap, Nr 02/2003 s. 58 59. Chernetskii vacuum energy breakthrough
Kall fusion: On 23 March 1989 Martin Fleischmann of the University of Southampton, UK, and Stanley Pons of the University of Utah, US, announced that they had observed controlled nuclear fusion in a glass jar at room temperature, and for around a month the world was under the impression that the world s energy woes had been remedied. Kall fusion experimentet
ITER is an international tokamak (magnetic confinement fusion) experiment, being built in France and designed to show the scientific and technological feasibility of a full-scale fusion power reactor. It will be considerably larger than any of it s predecessors on which initial research was done. The program is anticipated to last for 30 years 10 years for construction, and 20 years of operation and cost approximately 10 billion ( 6.7 billion GBP), making it the third most expensive scientific project after the Manhattan Project and the International Space Station. ITER is designed to produce approximately 500 MW (500,000,000 watts) of fusion power sustained for up to 500 seconds (compared to JET's peak of 16 MW for less than a second). It is a significant amount of power for a fusion research project; a future fusion power plant would generate about 3000-4000 MW of thermal power. Although ITER will produce net power in the form of heat, the generated heat will not be used to generate any electricity.
Fusion power: will it ever come? Prospects for practical applications of fusion power to solve our energy problems appear dubious on engineering grounds. According to: William E. Parkins, Science 311 (2006) p.1380