Wat is de beste perpetuum mobile?

Geschreven door

Moby

Gecontroleerd door

Moises

Bijgewerkt op

2 november 2022

[addtoany] ×

De energieprijzen rijzen de pan uit, dus wat is mooier dan gratis energie? Het goede nieuws is dat er talloze uitvinders een gooi hebben gedaan naar het verwezenlijken van deze ultieme droom in uiterst creatieve nulpuntsenergiegeneratoren en andere perpetuum mobile’s hebben ontwikkeld. Het slechte nieuws, wel, daar komen we zo op…

De ijzeren Eerste en Tweede Hoofdwet

De Eerste en Tweede Hoofdwet van de Thermodynamica zijn ooit eens samengevat als: je kunt het energiespelletje niet winnen en je kan zelfs niet gelijk spelen.

De eerste hoofdwet zegt dat energie niet uit het niets kan ontstaan. Ook wel bekend als de wet van behoud van energie.

De tweede hoofdwet is wat lastiger uit te leggen. Deze zegt dat de chaos altijd toeneemt. Als jij bijvoorbeeld je kamer opruimt, verlaag je de chaos, maar verandert ondertussen je ontbijtje in een wolk waterdamp en CO2. De wanorde, met een moeilijk woord entropie, neem dus netto gezien toe, want de gaswolk is veel chaotischer dan je kamer daarvoor was.

Wetsovertreding van de eerste en de tweede orde

Als een uitvinder beweert dat zijn apparaat energie uit het niets kan halen, is het een perpetuum mobile van de eerste orde (omdat deze de eerste hoofd wet overtreedt, door energie uit het niets te halen).

Als zijn (wat bescheidener) collega beweert dat zijn generator de omgeving af kan laten koelen terwijl deze elektriciteit produceert, is dat een perpetuum mobile van de tweede orde. Want volgens de tweede hoofdwet mag de wanorde nooit afnemen in een gesloten systeem. En dat is precies wat er gebeurt als de nulpuntsgenerator de omgeving af laten koelen en daar vrije energie uit haalt.

Het zwaartekrachtsrad van Leonardo da Vinci, een perpetuum mobile van de eerste orde

De bekende kunstenaar en uitvinder Leonardo da Vinci zag scherp, dat energie de werkelijke toverkracht is. En de enige energiebronnen in de 15e eeuw waarmee je zijn uitvindingen in beweging kon krijgen, waren spierkracht, water en wind. Daarom dacht hij na over manieren om aan gratis energie te komen. Zoals deze constructie, waarbij zwaartekracht energie gaat leveren om een rad voort te laten bewegen.

Helaas bleek dit vernuftige apparaat, net zoals de andere perpetuum mobile’s van Leonardo, niet te werken. Nu weten wij waarom. Het is, zelfs voor een genie als Leonardo, niet mogelijk om de zwaartekracht te slim af te zijn. De vallende bolletjes leveren energie, die geheel door de rest van het wiel wordt opgeslokt als dit naar boven beweegt. Als dit apparaat had gewerkt, was dat een overtreding van de eerste hoofdwet geweest: energie uit het niets. Maar in de tijd van Leonardo wisten ze dat nog niet.

Maxwell’s Duivel, perpetuum mobile van de tweede orde

Een perpetuum mobile van de tweede orde werd bedacht door de Schotse natuurkundige Sir Robert Maxwell. In een gas bewegen de gasmoleculen zich met verschillende snelheden. In een hete gas bewegen de gasmoleculen zich veel sneller dan in een koud gas.

Wat, bedacht Maxwell, zou er gebeuren als je twee kamers had gevuld met gas, A en B? En als je een duiveltje had dat gasmoleculen alleen door liet als het snel bewoog, van A naar B, en als het langzaam bewoog, alleen van B naar A? Op een gegeven moment heb je dan alleen langzame gasmoleculen in A, en snel bewegende gasmoleculen in B. Met andere woorden A is dan kouder geworden dan B.

Energie uit het niets, dus een perpetuum mobile. Want op dat temperatuurverschil kan je bijvoorbeeld een stirlinggenerator laten lopen en heb je dus gratis stroom om je broodrooster op te laten werken. Eureka!

Maar helaas. De duivel zit hem hier in de details. Want hoe weet het duiveltje dat een molecule langzaam of snel beweegt? Dat betekent een meting. En een meting betekent dat er informatie wordt gecreëerd. Dus, verlies aan vrije energie. Overigens is het wetenschappers gelukt om een variant op de duivel van Maxwell te laten werken. Dus wie weet, heel misschien, is er toch nog hoop voor de gelovers in een perpetuum mobile…