L’energia dell’ambiente

di

Maurizio Vignati

La teoria dinamica del calore• Il calore è in tutti i corpi materiali che ci

circondano.

• Esso è costituito dal movimento o dalle vibrazioni delle molecole e degli atomi che costituiscono i corpi materiali.

• Da ciò, il nome di teoria dinamica, o cinetica, del calore.

Il moto browniano• Movimenti di piccolissime particelle di

gomma di resina sulla superficie dell’acqua, ingrandite al microscopio.

Temperatura

• Il concetto di temperatura è ancora legato a quello del calore, ma si riferisce alla velocità dei movimenti, o delle vibrazioni, delle molecole di un corpo.

• Maggiore è la temperatura di un corpo, maggiore sarà la velocità media (di movimento o di vibrazione) delle molecole di questo corpo.

Misura della temperatura

• In fisica, la temperatura si misura in gradi Kelvin (°K).

• La temperatura del ghiaccio fondente è pari a circa 273 °K

• 0 °K in un corpo, cioè lo zero assoluto, corrisponde ad una condizione in cui tutte le molecole del corpo non si muovono più e sono praticamente ferme.

Quantità di calore

• La quantità di calore che si trova in un corpo è proporzionale sia alla sua temperatura, in °K, che alla sua massa (cioè al numero di molecole del corpo).

Stato gassoso• Allo stato gassoso, le molecole sono libere

di muoversi in tutte le direzioni.

• Maggiore è la temperatura del gas, maggiore è la velocità media delle molecole.

Quanta energia c’è in un corpo?

• Ad esempio, in una grammomolecola di un gas monoatomico, l’energia cinetica E, espressa in Joule, di tutte le molecole è data dalla seguente formula. Dove R è la costante dei gas e T la temperatura in °K.

RTE2

3

Energia in 40 grammi di gas• Una grammomolecola di gas Argo, ad

esempio, che pesa 40 grammi, alla temperatura ambiente di circa 300 °K, ha una energia cinetica totale delle molecole E che vale 3471 Joule.

• Se questo gas si raffreddasse da 300 °K a 150 °K, e riuscissimo a sfruttare tutta l’energia delle molecole, potremmo ottenere una energia di 1735,5 Joule.

Sfruttare l’energia internadi un corpo

• Per estrarre l’energia da un corpo materiale e sfruttarla, si deve far compiere un lavoro alle singole molecole, e si deve poterlo trasferire fuori del corpo.

• Compiendo lavoro, le molecole del corpo perdono energia e diventano più lente.

• Quindi il corpo si raffredda.• Se questo processo avvenisse spontaneamente

e il sistema non fosse termicamente isolato, esso costituirebbe una Macchina Termodinamica Perfetta.

Schema di una macchina termodinamica perfetta

• A sinistra, una macchina reale, a destra, una Macchina Termodinamica Perfetta.

Due temperature in una Macchina Termodinamica Perfetta

Il vincolo teorico

• La scienza ha posto un vincolo alla possibilità di estrarre calore da un solo corpo.

• Questo vincolo è conosciuto come “secondo principio della termodinamica”.

• Se ne conoscono varie versioni, che però sono equivalenti.

Il secondo principio della Termodinamica

secondo Lord Kelvin (1851)

• “E’ impossibile, per mezzo di agenti inanimati, ottenere un effetto meccanico da una qualsiasi porzione di materia raffreddandola al di sotto delle temperatura del più freddo degli oggetti circostanti”

Il secondo principio della Termodinamica

secondo Clausius (1854)

• “Il calore non può mai passare da un corpo più freddo ad uno più caldo senza che qualche altro cambiamento, con esso connesso, abbia luogo allo stesso tempo”

Il secondo principio della Termodinamica

nella versione entropica di Clausius(1865)

• “L’entropia dell’universo tende verso un massimo”

Genesi del secondo principio

• Il secondo principio fu introdotto da Sadi Carnot, un militare francese in pensione, nel 1824.

• In quel tempo, tuttavia, si riteneva che il calore fosse un fluido immateriale invisibile e, soprattutto, INDISTRUTTIBILE.

• Era chiamato “CALORICO”.

Il Calorico• Si riteneva che il Calorico, passando

all’interno di una macchina da un livello più alto ad uno più basso, potesse produrre energia, in analogia con una cascata d’acqua attraverso un mulino.

• Utilizzando questa energia per ri-pompare il Calorico al livello maggiore, non ci poteva essere un avanzo energia, perché il Calorico era indistruttibile.

• Quindi nella teoria del Calorico non si poteva sfruttare il calore di un solo corpo.

Il secondo principiosecondo Sadi Carnot

• Il principio adottato da Carnot era:“La massima potenza motrice risultante

dall’impiego del vapore, è anche il massimo della potenza motrice realizzabile con un mezzo qualsiasi”.

• Nell’ottica della teoria del Calorico, questo principio ha un chiaro senso fisico, perché, diversamente, si creerebbe energia dal nulla.

Dogmaticità del secondo principio• Nella moderna teoria cinetica del calore, il

secondo principio è diventato un assioma, cioè un dogma non dimostrabile.

• I forgiatori della moderna teoria termodinamica (Kelvin, Clausius ed altri, dal 1851 a 1865), hanno mantenuto, per dogma, l’impossibilità di sfruttare completamente il calore di un solo corpo.

• Questa impossibilità proveniva dalla teoria del Calorico, ma nella nuova teoria dinamica del calore, non era più giustificabile.

Conseguenze del secondo principio

• Qualunque macchina termica produce un calore di scarto, dissipato dal radiatore;

• Il rendimento di conversione del calore in energia meccanica cresce con il crescere della temperatura della fornace;

• Date due temperature (fornace e radiatore), esiste un rendimento massimo, insuperabile (rendimento di Carnot) che nessuna macchina può superare.

La tecnologia dell’800• Motore termico dell’epoca dei pionieri della

teoria termodinamica (1851)

Atteggiamento personale

• Fin dal primo momento, cioè durante gli studi di fisica all’università, il secondo principio della termodinamica mi è apparso come una assoluta anomalia.

• L’uso della dimostrazione per assurdo e la dogmaticità degli assunti, lo rendeva, a mio giudizio, del tutto incomprensibile ed anzi inammissibile.

IL MESSAGGERO7 OTTOBRE 1988Pagina 11

Pubblicazionedel Dott.Xu Yelin

Editore Science Press, Beijing - China

Il mio libro

• Il lavoro di Xu Yelin confermava i miei dubbi sul secondo principio.

• Così riassunsi tutti i miei studi i un libro pubblicato nel 1993.

Riassunto del mio libro

• Analisi storica dell’evoluzione del secondo principio - confutazione delle sue basi;

• Individuazione di cicli termodinamici con rendimento superiore a quello teorico massimo di Carnot;

• Concezione generale della Macchina Termodinamica Perfetta come risultato dell’accoppiamento di sistemi termodinamici con diverso rendimento.

Nonbias Diode del 1988• La Macchina Termodinamica Perfetta del

Dott. Xu Yelin del 1988, da lui chiamata “Nonbias diode”, è composta di due sistemi termodinamici con diverso rendimento.

Funzionamentodel “Nonbias diode” del 1988

• Sfrutta il fenomeno fisico dell’emissione spontanea di elettroni dalla superficie di metalli nel vuoto;

• In una ampolla svuotata di aria, due diversi metalli che hanno subito due diversi trattamenti superficiali emettono spontaneamente flussi di elettroni diversi;

• Ne risulta una corrente elettrica non nulla e spontanea, generata dal calore ambientale che espelle gli elettroni.

Energia prodottadal “Nonbias diode” del 1988

• A 32 °Centigradi, 700 “Nonbias diode” alti 20 mm - diametro 16 mm connessi in parallelo, hanno generato una corrente elettrica molto piccola, di valore massimo 5,3 x 10 -8 Ampere.

• Il voltaggio massimo era 55 millivolt;• La resistenza di carico ottimale era di 100

MegaOhm;• Valori mantenuti negli anni successivi al

maggio del1986 (inizio dell’esperimento).

Missiles and Space Vehicles2000 N. 3 – Sum N. 245 - P. 53-60

• Dall’anno 2000, su internet è reperibile un secondo articolo del Dott. Xu Yelin intitolato: “The experiment and Analysis on Nonbias Diode”;

• L’articolo è in Cinese e descrive un più potente tipo di Nonbias diode;

• Non è più di un tubo a vuoto, ma è un diodo a semiconduttore;

• Le figure e le tabelle, inizialmente presenti sul web, non sono più disponibili.

Abstract dell’articolo del 2000 del Dott. Xu Yelin

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Alcune figure dell’articolo del 2000 del Dott. Xu Yelin

Altre figure dell’articolo del 2000 del Dott. Xu Yelin

Altre figure dell’articolo del 2000 del Dott. Xu Yelin

Ulteriori riconoscimentiIl 3 Dicembre 2004, il Guanming Daily (uno

dei più importanti quotidiani in Cina) pubblicò un articolo intitolato “Nonbias Diode expected to develop new energy”. L’articolo descriveva un Nonbias Diode che erogava una corrente continua a temperatura ambiente senza nessuna corrente o tensione, inventato da Xu Yelin, un ricercatore senior dell’Istituto di Biofisica della Accademia delle Scienze Cinese, in Pechino.

Credenziali del Dott. Xu Yelin

• Xu Yelin si è laureato al Dipartimento di Fisica Moderna dell’Università di Lanzhou nel 1962. E’ stato promosso ricercatore senior (un livello di professore) presso l’Istituto di Biofisica, Accademia Cinese delle Scienze nel 1994.

• Il suo Nonbias Diode ha ottenuto il brevetto negli U.S.A, in Inghilterra e in Cina.

Densità di Corrente del Nonbias Diode a semiconduttore

La densità di corrente del Nonbias Diode è regolata dalla formula (2)

La densità di corrente IT aumenta con il diminuire del diametro D1 delle cavità metalliche riempite di semiconduttore.

Provenienza dell’energia • L’energia elettrica prodotta dal Nonbias

Diode proviene dall’ambiente.

• Infatti il Dott. Xu Yelin ha constatato, con un termometro sensibile, che durante il funzionamento il Nonbias Diode a semiconduttore si raffredda al di sotto della temperatura ambientale.

• Questo significa che converte in elettricità l’energia termica assorbita dall’ambiente.

Tabella della densità di corrente• Notare che per il

diametro D1 di 0,008 micrometri, la densità di corrente IT

raggiungerebbe l’incredibile valore di 800 Ampere per centimetro quadro.

• Questo consentirebbe di muovere una mini automobile.

L’inerzia dell’AccademiaNel numero di gennaio 1988 della rivista

italiana SAPERE, è stato pubblicato il seguente annuncio:

“La rivista riceve frequentemente plichi contenenti progetti o teorie che riguardano le invenzioni tecniche di varia natura, particolarmente macchine per il moto perpetuo. Per non essere scortesi con chi ci scrive e per non essere, al tempo stesso, costretti a dare risposte che possono suonare sgradevoli a un autore speranzoso, . . . .

Segue dalla pagina precedente

. . . pubblichiamo, facendola nostra, una vecchia e saggia risoluzione accademica. La risoluzione dell’Accademia Reale delle Scienze di Parigi di non accettare comunicazioni concernenti il moto perpetuo fu approvata nel 1775 (avete letto bene: mille settecento settantacinque) e suona come segue: (omissis)

CONCLUSIONI•Sembra evidente che la ricerca pubblica non si possa occupare di questo tipo di ricerca.• Chiunque ci provasse, incomberebbe quasi sicuramente nel veto ai finanziamenti.•In tutte le commissioni di valutazione delle ricerche, infatti, c’è abbondanza di Accademici.•Trattandosi di un diodo a stato solido, l’unica possibilità sembra essere nelle mani di qualche industria dei semiconduttori, che spero si faccia avanti per consentire all’Italia di trarre dei benefici da questa ricerca.