To αεικίνητο του Richard Feynman

Posted on 29/04/2014

10


Feynman's_ratchetΈνας από τους πιο γνωστούς νόμους της φυσικής είναι ο 2ος νόμος της θερμοδυναμικής. Mια από τις ισοδύναμες διατυπώσεις του νόμου αυτού, είναι η διατύπωση των Kelvin και Planck, που μας λέει ότι:
«Είναι αδύνατο να κατασκευάσουμε μια θερμική μηχανή που να μετατρέπει εξ’ ολοκλήρου την θερμότητα σε ωφέλιμο έργο».

Όμως, το «πνεύμα αντιλογίας» που λέγεται Richard Feynman σκέφτηκε μια κατασκευή που θα μπορούσε ίσως να εκμεταλλευτεί τη θερμική κίνηση των μορίων ενός αερίου, παράγοντας ωφέλιμο έργο.

Ο Feynman «εφηύρε» μια συσκευή – σαν αυτή του παρακάτω (ή του αρχικού) σχήματος – που φαίνεται να παραβιάζει τον 2ο θερμοδυναμικό νόμο.ratchetΥποθέτουμε ότι διαθέτουμε ένα δοχείο με αέριο σε μια ορισμένη θερμοκρασία (στο παραπάνω σχήμα θεωρούμε ότι Τ1 = Τ2 = Τ), εντός του οποίου ο μηχανισμός που κατασκευάσαμε λειτουργεί ως εξής: Τα πτερύγια, στο δεξιό τμήμα της κατασκευής, «βομβαρδίζονται» συνεχώς και από τα μόρια του αερίου με αποτέλεσμα την περιστροφή της. Αν δεν υπήρχε η σύνδεση με το σύστημα του οδοντωτού τροχού, τότε τα πτερύγια θα περιστρεφόντουσαν άλλοτε προς την μια κατεύθυνση και άλλοτε προς την αντίθετη, με εντελώς τυχαίο τρόπο.

To σύστημα του οδοντωτού τροχού διαθέτει έναν μοχλό που επιτρέπει την κίνηση μόνο προς την μια κατεύθυνση

To σύστημα του οδοντωτού τροχού διαθέτει έναν απλούστατο μηχανισμό ο οποίος επιτρέπει την κίνηση μόνο προς την μια κατεύθυνση.

Το σύστημα όμως του οδοντωτού τροχού μπορεί προφανώς να περιστραφεί μόνο προς την μια κατεύθυνση!
Σύμφωνα με τον Feynman λοιπόν, ο τροχός θα αρχίσει να περιστρέφεται αργά προς την επιτρεπόμενη κατεύθυνση εξαιτίας της άτακτης τυχαίας κίνηση των μορίων του αερίου. Μπορεί η περιστροφή αυτή να είναι αργή και ασυνεχής, παρόλα αυτά όμως θα μπορούσαμε να δέσουμε έναν ψύλλο με ένα λεπτό νήμα, όπως φαίνεται στο επόμενο σχήμα και να τον ανυψώσουμε!ratchet_pawlΜε λίγα λόγια η θερμική ενέργεια του αερίου μετατράπηκε σε ωφέλιμο έργο – η ανύψωση του απεχθούς ζωυφίου – παραβιάζοντας έτσι τον 2ο θερμοδυναμικό νόμο. Τελικά είναι δυνατή η κατασκευή ενός τέτοιου αεικινήτου ;

Οι σκέψεις και οι υπολογισμοί του Richard Feynman βρίσκονται ΕΔΩhttp://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_46.html

Ετικέτα: ,