“Lisa in questa casa obbediamo alle leggi della termodinamica”

In un episodio dei “The Simpsons” (la mia serie TV preferita n.d.r), Lisa decide di costruire una macchina che “non fa altro che andare sempre più veloce” (stagione 6, episodio 21, “il consiglio professori-genitori si scioglie”), e questa cosa fa infuriare sia Homer che il National Bureau of Standard (l’attuale National Institute of Standard and Technology).

Il motivo è semplice, si tratta di macchine a moto perpetuo, ovvero macchine che violano il primo e secondo principio della termodinamica.

Ma facciamo un passo indietro e vediamo nel dettaglio di cosa si tratta.

Wikipedia la definisce come ‘’una macchina in cui viene creata energia in contraddizione con i principi della termodinamica’’, chiaro no?

Proviamo così: una macchina a moto perpetuo può “produrre” più energia di quanta ne riceve, cioè immaginiamo una ruota che, ricevendo un piccolo input iniziale, può “autosostenersi” e continuare non solo a ruotare, ma ad aumentare la propria velocità.

Ora immaginiamo di collegare a questa ruota una dinamo, avremo ottenuto un sistema che ci fornisce energia elettrica praticamente gratis! Bello vero?

Peccato che questo non sia possibile, perché la nostra ruota, senza sollecitazioni più o meno continue, tenderà a fermarsi a causa dell’attrito.

Una semplice classificazione divide le macchine a moto perpetuo in macchine diprima o seconda specie a seconda del principio della termodinamica che non rispettano.

Il primo principio della termodinamica ci dice che l’energia non si crea né si distrugge, ma si può solo convertire in un’altra forma.

Per cui la macchina appena descritta, ovvero una macchina di prima specie, non può funzionare perché la presenza dell’attrito dell’aria tenderà a “lavorare contro la macchina”, provocandone un rallentamento fino ad un completo arresto.

Analogamente, per le macchine di seconda specie: consideriamo una macchina termica a ciclo chiuso (di cui ho già parlato qui) formata da una caldaia, il cui vapore mette in movimento le pale di una turbina, senza un condensatore che possa cedere il calore all’ambiente.

Sarebbe davvero bello convertire tutto il calore in lavoro ottenendo un rendimento del 100 %! Peccato che questo non sia possibile perché, come dicevano lord Kelvin e Max Planck nell’omonimo enunciato del secondo principio, “non è possibile realizzare una trasformazione ciclica con il solo scopo di trasformare completamente il calore assorbito da una sorgente omogenea in lavoro”.

Ovvero, per poter funzionare le macchine termiche devono poter effettuare uno scambio di calore ciclico tra una sorgente calda e una fredda.

In passato ci sono stati molti tentativi di costruire queste macchine miracolose, ma tutte si sono rivelate delle bufale perché non sono altro che macchine termiche abilmente camuffate.

A tal proposito, troverete qualche link utile in fondo all’articolo: qui vi accenno qualcosa sul mio tentativo preferito, cioè il Drinking bird, un vecchio amico di Homer Simpson (stagione 7, episodio 7, “Maxi Homer”), che pur sembrando una macchina a moto perpetuo non lo è perché sfrutta la differenza di temperatura tra becco e ampolla per muoversi.

Gianluigi De Simone

Ingegnere meccanico ma un po’ gestionale, laureato al politecnico di Bari, attualmente vive e lavora a Torino. Appassionato di scienza e tecnologia, lover of Ireland, divoratore di libri e serie TV. “Ho smesso di discutere con la gente ‘informata’, quindi scrivo!”

Fonti e approfondimenti: