Nu reprezinta buclele supraconductoare un perpetuum mobile de speta 3?

Question

Aducerea anumitor materiale la o temperatura critica (ce difera la fiecare material in parte, si este in general apropiata de 0 K) conduce la aparitia brusca a unui fenomen de supraconductibilitate. Practic, de la existenta unei rezistente oarecare, rezistenta materialului propriu-zis scade brusc la 0 (nu aproape de zero, ci chiar zero).

Intrebarea pe care mi-am pus-o este urmatoarea: daca avem o bucla, o bucata circulara de material, si o aducem la temperatura ei critica, curentul odata indus in acea bucla ar trebui sa ramana acolo pe timp nelimitat, daca nu se intervine din exterior, tinand cont ca materialul are rezistenta zero. Deci avem acolo un curent circular, ce executa deci miscari circulare, fara pierderi de energie, fara interventii din exterior.

Definitia perpetuumului mobile de speta 3 (asa cum am gasit-o pe internet):

     Expresia perpetuum mobile de speța a treia este de dată recentă, nu este legată de termodinamică și se referă la sisteme fizico-chimice izolate care, odată puse în mișcare, deoarece nu schimbă energie cu mediul ambiant și nu-și schimbă forma energiilor din sistem (în jargon tehnic sunt lipsite de pierderi) își păstrează mișcarea pe timp nelimitat. Imposibilitatea de a realiza un astfel de sistem derivă din ireversibilitatea fenomenelor. [wiki]

 

Nu este deci incalcat acest principiu?

Answer 1

Nu e domeniul meu, dar nu văd care ar fi problema. La urma urmei orice corp, la scară atomică, are mișcări perpetue, de exemplu vibrația termică sau mișcarea electronilor în atom. O buclă supraconductoare în care se induce un curent ar fi același lucru, doar că la scară macroscopică. Există și „curent persistent” (căutați „persistent current” pe Google) care apare în metale în anumite condiții fără a le duce sub temperatura critică, tot ca un efect cuantic.

Comments

De acord, orice corp are la scara atomica miscari perpetue, dar nu miscari perpetue ordonate, ce sunt pastrate daca e pus corpul langa altul de temperatura mai mica. Sunt miscari spontane, complet haotice si imprevizibile (doar statistic previzibile), si sunt amplificate de cresterea temperaturii (sau cresterea temperaturii e datorata acestei amplificari a miscarii). Odata transferata energie (sub forma de caldura de exemplu) unui material oarecare, intr-un anumit interval de timp acea energie se pierde daca materialul e pus langa un altul mai rece decat el. Insa aici e vorba de o energie electrica ce ramane in supraconductor si executa miscari circulare ordonate (si consider important faptul ca sunt ordonate). Am putea deci colecta si pastra energia electrica in aceste bucle pe o perioada nedeterminata, lucru ce nu cred ca s-a mai realizat fara pierderi.

Din ce am citit de pe wikipedia despre curentul persistent, am observat ca se zice ca: “These are ordinary, non-superconducting metal rings, which we typically think of as resistors, yet these currents will flow forever, even in the absence of an applied voltage.” Nu vad cum ar fi posibil lucrul asta, din moment ce exista o rezistenta a materialului, eliminandu-se deci energie prin efect Joule. Poate prin "forever" se refera la un timp relativ indelungat, dar singur nu e un "forever" propriu-zis, ca in cazul supraconductorilor.

---

Așa este, o buclă supraconductoare poate stoca energie electrică pe un interval oricît de lung.

La curenții persistenți se pare că „forever” chiar înseamnă „forever”. Pierderea prin efect Joule nu se mai manifestă.

Answer 2

Daca bucla primeste energie electrica din exterior, ea nu mai este considerata un sistem izolat. deci nu se aplica principiul de perpetueum mobile de speta 3

 

Comments

Mai citiți definiția o dată. Ideea este ca mișcarea să continue la infinit DUPĂ ce sistemul a fost izolat. Remarcați bucata „odată puse în mișcare”.

Answer 3

Pai nu e un perpetuum mobile, deoarece tu intervii din exterior cu energie, mentinandu-l la temperatura de aproape 0 K. Deci sistemul consuma energie pentru a deveni supraconcuctor si, de asemenea, necesita energie pompata din exterior pentru a-si manifesta continuu aceasta proprietate (adica mentinerea lui la acea temperatura foarte scazuta).

Comments

Există materiale care au temperatura critică relativ înaltă (chiar peste 100 K). Astfel de materiale pot fi lăsate în cosmos, departe de stele, unde temperatura radiantă e de circa 3 K. Deci nu e nevoie de un aport constant de energie pentru menținerea lui în starea de supraconductor.

Apoi calitatea de perpetuum mobile se constată numai DUPĂ ce s-au întrerupt legăturile energetice dintre sistem și exterior. Deci faptul că ai consumat energie ca să-l răcești și ca să pui în mișcare curentul electric nu contează. Contează doar dacă pe urmă curentul curge la infinit.

Iar din experiența mea cu supraconductori (YBCO) rezultă că într-adevăr curentul se păstrează constant cîtă vreme temperatura se menține (sub 90 K pentru YBCO, de exemplu în azot lichid, la 77 K). E suficient să ții supraconductorul și să apropii de el (cu forța) un magnet pentru a-l încărca cu curenți electrici. Atunci supraconductorul devine el însuși un magnet, din cauza curenților induși care se mișcă continuu. Dacă ții supraconductorul în azot lichid calitatea de magnet nu se pierde, semn că în interior curenții există în continuare. Doar dacă îl lași să depășească temperatura critică se sting curenții.