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Fisica 2° · 2024
Libro de Física 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

36/274

Máquinas de movimiento perpetuo: ¿es posible crear energía ilimitada?

📄 teoria fisica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

  1. No existen: las leyes de la termodinámica las prohíben. 2) Probabilidad prácticamente nula; exigiría revisar leyes físicas sin evidencia. 3) Por agotamiento del petróleo, alza del gas, contaminación y cambio climático. 4) Asimov, Los Simpson y videojuegos (Los Sims, Ultima VI, Invasor Zim).
📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 36

Fisica 2° · 2024

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Ejercicio 1

Pregunta de la lectura: ¿Es posible que existan máquinas de movimiento perpetuo?

  1. La lectura define la «máquina de movimiento perpetuo» como un dispositivo que funcionaría indefinidamente sin pérdida de energía (de primer orden), o incluso que produjera más energía de la que consume (de segundo orden).
  2. Según la primera ley de la termodinámica (conservación de la energía), la energía no se crea ni se destruye: solo se transforma. Por tanto, ningún aparato puede entregar más energía de la que recibe.
  3. Según la segunda ley de la termodinámica, en toda transformación real parte de la energía se degrada en calor no aprovechable (entropía aumenta), de modo que siempre hay pérdidas: ninguna máquina puede funcionar sin disipar energía.
  4. Por eso, hasta hoy ninguna máquina de movimiento perpetuo ha funcionado: sus «prototipos» siempre recurren a una fuente de energía oculta (fuerza elástica de un muelle, gradiente térmico, empuje del aire, etc.).
Respuesta

No; por las leyes de la termodinámica una máquina de movimiento perpetuo es imposible en la física actual.

2
Ejercicio 2

¿Cuál es exactamente la probabilidad de crear máquinas de movimiento perpetuo? ¿Son imposibles o su creación requeriría revisar las leyes de la física?

  1. La ciencia no trabaja con certezas absolutas, sino con modelos corroborados por infinitos experimentos; la termodinámica lleva más de un siglo sin una sola excepción experimental comprobada.
  2. Por tanto, la probabilidad es prácticamente nula dentro del marco actual; no se ha observado jamás un caso verificable.
  3. La única vía imaginable sería una revisión profunda de las leyes de la física (un nuevo marco teórico que las generalice), algo para lo que hoy no existe ninguna evidencia experimental.
  4. La lectura de Asimov ilustra el mismo razonamiento: la «energía gratuita» de la bomba de electrones se paga con un coste catastrófico (destrucción del universo), es decir, la energía siempre tiene un origen y un precio energético.

Respuesta orientativa: La probabilidad es prácticamente cero; crear una tal máquina exigiría modificar leyes físicas hoy sólidamente confirmadas, sin ninguna evidencia de que eso vaya a ocurrir.

3
Ejercicio 3

¿Por qué el interés social y tecnológico por nuevas fuentes de energía crece en los próximos años?

  1. El petróleo barato se agota poco a poco en un mundo industrializado.
  2. Aumenta el precio del gas y cae la producción.
  3. Crece la contaminación y se producen cambios atmosféricos (cambio climático).
  4. Todo ello alimenta un renovado e intenso interés por encontrar energía limpia, abundante y barata.
Respuesta

Por el agotamiento del petróleo barato, el encarecimiento del gas, la contaminación y los cambios atmosféricos.

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4
Ejercicio 4

Menciona tres apariciones de la máquina de movimiento perpetuo en la cultura popular citadas en el texto.

  1. Literatura: la «bomba de electrones» de la novela Los propios dioses, de Isaac Asimov.
  2. Televisión: el episodio «El PTA se dispersa» de Los Simpson, donde Lisa construye una máquina de movimiento perpetuo y Homero responde: «en esta casa obedecemos las leyes de la termodinámica».
  3. Videojuegos y animación: Los Sims, Xenosaga Episodes I and II, Ultima VI: The False Prophet y el programa Invasor Zim de Nickelodeon.
Respuesta

La bomba de electrones de Asimov, Lisa en Los Simpson y los videojuegos Los Sims, Xenosaga, Ultima VI e Invasor Zim.

Contenido de la página

Alguna vez has pensado...

¿Es posible que existan máquinas de movimiento perpetuo?

Máquinas de movimiento perpetuo

En la clásica novela de Isaac Asimov, Los propios dioses, un oscuro químico del año 2070 topa accidentalmente con el mayor descubrimiento de todos los tiempos, la bomba de electrones, que produce energía ilimitada sin coste alguno. El impacto es inmediato y profundo. Es aclamado como el mayor científico de todos los tiempos por satisfacer la insaciable necesidad de energía por parte de la civilización. «Era el Santa Claus y la lámpara de Aladino del mundo entero», escribía Asimov. Funda una compañía que pronto se convierte en una de las corporaciones más ricas del planeta y deja fuera de juego a las industrias del petróleo, el gas, el carbón y la energía nuclear.

El mundo es inundado con energía gratuita y la civilización se emborracha con este nuevo poder. Mientras todos celebran este gran logro, un físico solitario se siente incómodo. «¿De dónde sale toda esta energía gratuita?», se pregunta. Finalmente descubre el secreto. La energía gratuita tiene en realidad un terrible precio: proviene de un agujero en el espacio que conecta nuestro universo con un universo paralelo, y el súbito aflujo de energía en nuestro universo está iniciando una reacción en cadena que con el tiempo destruirá estrellas y galaxias, convertirá el Sol en una supernova y destruirá a la Tierra con él.

Desde que existe la historia escrita, el Santo Grial de inventores y científicos, pero también de charlatanes y artistas del fraude, ha sido la legendaria «máquina de movimiento perpetuo», un dispositivo que puede funcionar indefinidamente sin pérdida de energía. Una versión aún mejor es un dispositivo que crea más energía de la que consume, tal como la bomba de electrones, que crea energía gratuita e ilimitada.

En los próximos años, a medida que nuestro mundo industrializado agote poco a poco el petróleo barato, habrá una enorme presión para encontrar nuevas y abundantes fuentes de energía limpia. El aumento del precio del gas, la caída de la producción, el aumento de la contaminación, los cambios atmosféricos, etc., todo ello alimenta un renovado e intenso interés por la energía.

La popularidad de la máquina de movimiento perpetuo es amplia. En un episodio de Los Simpson titulado «El PTA se dispersa», Lisa construye su propia máquina de movimiento perpetuo durante una huelga de profesores. Esto impulsa a Homero a declarar seriamente: «Lisa, deja eso... en esta casa obedecemos las leyes de la termodinámica».

En los juegos de ordenador Los Sims, Xenosaga Episodes I and II y Ultima VI: The False Prophet, así como en el programa de Nickelodeon Invasor Zim, las máquinas de movimiento perpetuo tienen un papel destacado en los argumentos.

Pero si la energía es tan preciosa, entonces ¿cuál es exactamente la probabilidad de crear máquinas de movimiento perpetuo? ¿Realmente son imposibles estos aparatos, o su creación requeriría una revisión de las leyes de la física?

Michio Kaku

Tomado de Borges, J. L. (s. f.). El Aleph. Ciudad Seva: http://ciudadseva.com/texto/el-aleph/

Ejemplos resueltos

Según el texto, ¿de dónde sale la energía gratuita de la bomba de electrones de Asimov y qué consecuencia tiene?

  1. Sale de un agujero en el espacio que conecta nuestro universo con un universo paralelo.
  2. El súbito aflujo de energía inicia una reacción en cadena que destruirá estrellas y galaxias.
  3. Convertirá el Sol en una supernova y destruirá la Tierra. Respuesta: Proviene de un universo paralelo y su coste es la destrucción del Sol y de la Tierra.

Tabla

Tipo de máquina de movimiento perpetuo Idea Estado físico
De primer orden Funciona indefinidamente sin pérdida de energía Imposible (2.ª ley)
De segundo orden Crea más energía de la que consume Imposible (1.ª ley)

Fórmulas y ecuaciones

Primera ley: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Segunda ley: en todo proceso real se degrada parte de la energía (entropía aumenta).

Máquina de movimiento perpetuo de 1.er orden: W_{salida} > 0 sin E_{entrada} = 0 (imposible).

Máquina de movimiento perpetuo de 2.º orden: E_{salida} > E_{entrada} (imposible).

E_{entrada} = E_{salida} \, (\text{conservación de la energía})

\Delta U = Q - W

S_{\text{sistema aislado}} \ge 0

Glosario (6)

Máquina de movimiento perpetuo
Dispositivo hipotético que funcionaría indefinidamente sin necesidad de aporte externo de energía, o que produciría más energía de la que consume; es imposible según las leyes de la termodinámica.
Termodinámica
Rama de la física que estudia la energía, sus transformaciones y las relaciones entre calor, trabajo y temperatura.
Primera ley de la termodinámica
Principio de conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra.
Segunda ley de la termodinámica
En todo proceso real parte de la energía se degrada en calor no aprovechable; la entropía de un sistema aislado tiende a aumentar.
Bomba de electrones
Artefacto ficticio de la novela Los propios dioses de Isaac Asimov que produce energía ilimitada sin costo, empleada en el texto como ejemplo de máquina de movimiento perpetuo.
Energía limpia
Energía obtenida con bajo o nulo impacto ambiental y a partir de fuentes renovables.

Preguntas para practicar

¿Por qué crece el interés por encontrar nuevas fuentes de energía limpia?

Porque se agota el petróleo barato, sube el precio del gas, cae la producción, aumenta la contaminación y se producen cambios atmosféricos; todo eso genera presión para hallar fuentes limpias, abundantes y económicas.

¿Qué tres apariciones de la máquina de movimiento perpetuo en la cultura popular menciona el texto?

La bomba de electrones de la novela Los propios dioses de Isaac Asimov; el episodio «El PTA se dispersa» de Los Simpson, donde Lisa construye una máquina; y los videojuegos Los Sims, Xenosaga, Ultima VI, además del programa Invasor Zim.

¿Por qué Homero le dice a Lisa «en esta casa obedecemos las leyes de la termodinámica»?

Porque es una forma cómica de recordar que la energía se conserva y que ninguna máquina puede funcionar indefinidamente sin pérdidas, es decir, que la máquina de Lisa es imposible según la física.

Temas y conceptos clave

Máquinas de movimiento perpetuoLeyes de la termodinámicaFuentes de energíaDivulgación científica y ciencia ficciónmovimiento perpetuoconservación de la energíaentropía / degradación de la energíaenergía ilimitadafuentes de energía limpiea

Fuentes y referencias

  • Kaku, Michio. Texto de divulgación sobre máquinas de movimiento perpetuo.
  • Tomado de Borges, J. L. (s. f.). El Aleph. Ciudad Seva: http://ciudadseva.com/texto/el-aleph/
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Preguntas que la gente también hace

¿Por qué es imposible una máquina de movimiento perpetuo?
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¿Qué dice la primera ley de la termodinámica sobre la energía?
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¿Qué es la bomba de electrones de la novela Los propios dioses de Isaac Asimov?
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📌 Antes de leer esto
  • • Concepto de energía y sus formas de transformación
  • • Nociones básicas de conservación de la energía
  • • Lectura comprensiva de textos de divulgación científica
Siguiente tema sugerido
Primera y segunda ley de la termodinámica: conservación y degradación de la energía
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¿Es posible que existan máquinas de movimiento perpetuo?

Máquinas de movimiento perpetuo

En la clásica novela de Isaac Asimov, Los propios dioses, un oscuro químico del año 2070 topa accidentalmente con el mayor descubrimiento de todos los tiempos, la bomba de electrones, que produce energía ilimitada sin coste alguno. El impacto es inmediato y profundo. Es aclamado como el mayor científico de todos los tiempos por satisfacer la insaciable necesidad de energía por parte de la civilización. «Era el Santa Claus y la lámpara de Aladino del mundo entero», escribía Asimov. Funda una compañía que pronto se convierte en una de las corporaciones más ricas del planeta y deja fuera de juego a las industrias del petróleo, el gas, el carbón y la energía nuclear.

El mundo es inundado con energía gratuita y la civilización se emborracha con este nuevo poder. Mientras todos celebran este gran logro, un físico solitario se siente incómodo. «¿De dónde sale toda esta energía gratuita?» se pregunta. Finalmente descubre el secreto. La energía gratuita tiene en realidad un terrible precio: proviene de un agujero en el espacio que conecta nuestro universo con un universo paralelo, y el súbito aflujo de energía en nuestro universo está iniciando una reacción en cadena que con el tiempo destruirá estrellas y galaxias, convertirá el Sol en una supernova y destruirá a la Tierra con él.

Desde que existe la historia escrita, el Santo Grial de inventores y científicos, pero también de charlatanes y artistas del fraude, ha sido la legendaria «máquina de movimiento perpetuo», un dispositivo que puede funcionar indefinidamente sin pérdida de energía. Una versión aún mejor es un dispositivo que crea más energía de la que consume, tal como la bomba de electrones, que crea energía gratuita e ilimitada.

En los próximos años, a medida que nuestro mundo industrializado agote poco a poco el petróleo barato, habrá una enorme presión para encontrar nuevas y abundantes fuentes de energía limpia. El aumento del precio del gas, la caída de la producción, el aumento de la contaminación, los cambios atmosféricos, etc., todo ello alimenta un renovado e intenso interés por la energía.

La popularidad de la máquina de movimiento perpetuo es amplia. En un episodio de Los Simpson titulado «El PTA se dispersa», Lisa construye su propia máquina de movimiento perpetuo durante una huelga de profesores. Esto impulsa a Homero a declarar seriamente: «Lisa, deja eso... en esta casa obedecemos las leyes de la termodinámica».

En los juegos de ordenador Los Sims, Xenosaga Episodes | and Il y Ultima VI: The False Prophet, así como en el programa de Nickelodeon Invasor Zim, las máquinas de movimiento perpetuo tienen un papel destacado en los argumentos.

Pero si la energía es tan preciosa, entonces ¿cuál es exactamente la probabilidad de crear

máquinas de movimiento perpetuo? ¿Realmente son imposibles estos aparatos, o su creación requeriría una revisión de las leyes de la física?

Michio Kaku

Tomado de Borges, J. L. (s. f.). El Aleph. Ciudad Seva: http://ciudadseva.com/texto/el-aleph/

Texto de Física \ 3,

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