Svar:
En apparat av det slag du menar skulle vara ett energilagringssystem. Ett exempel på ett sådant är ett svänghjul. Genom att använda bra kullager kan man få en sådan att snurra länge, säkert i veckor. Det har diskuterats att använda svänghjul för att lagra energi i t ex trådbussar. Dessa kan då köra ett stycke utan kontakt med elledningen. Det har även använts i Formel 1 bilar, se fråga 16552 .

Nyckelord: energilagringssystem [7];

Svar:
Trycket får två komponeneter, ett "vanligt" tryck och ett osmotiskt tryck. Den jämvikt som ställer in sig beror på den totala effekten och det går inte att särskilja de två komponenterna som du gjort.
/GO

Svar:
Det är många som försökt att konstruera en evighetsmaskin men alla har misslyckats, åtminstone hittills.

Vi som är fysiker är övertygade om att det inte går att bygga en sådan maskin. Det beror på att när vi gör experiment så är det alltid så att det "går åt mer energi än vad man får ut". Om man exempelvis drar ett föremål längs marken så gör marken motsånd. Detta kallas för friktion. Det är aldrig så att marken "av sig själv" hjälper till att dra föremålet.

Tyvärr finns det nog inget kryphål!
/GO

Svar:
Det finns inte många fysiker idag som tycker det är värt mödan att försöka åstadkomma ett perpetuum mobile (evighetsmaskin).

Evighetsmaskin ger en kort och bra beskrivning. Perpetual_motion är mer omfattande men svårare och på engelska. I Nationalencyklopedin finns en bra artikel på uppslagsordet evighetsmaskin. Också Maxwells demon finns beskriven. Här är en annan läsvärd artikel: Vetenskapen och evighetsmaskinerna . Bilden visar ett förslag av Escher.

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

Svar:
Nej det kan man inte. Den potentiella energin hos vattenpelaren balanseras precis av den negativa energin från ytspänningen. Totala energiinnehållet är alltså noll!

Kolla själv: Mät hur högt rent vatten stiger och jämför med vatten med diskmedel. Vad gör diskmedlet? Mät även hur högt rent vatten stiger för olika rör-diameter.
/KS/lpe

Se även fråga 964 och fråga 596

Nyckelord: kapillärkraft [12];

Nästa fråga handlar om evighetsmaskin. Om man radar upp en massa dominobrickor efter varandra, kan ju ytterst liten enegi få den första brickan att träffa den andra som träffar den tredje osv hur länge som helst. Ingen energi-inflation uppstår ju, som när en pendel tillslut stannar. Vad kallar man detta fenomen?
/Elin P, Kvarnskolan, Malmö

Svar:
Det var det nu synliga universum som var stort som en apelsin när ojämnheterna i bakgrundsstrålningen uppstod. Kolla svaret nedan! Många tecken tyder på att universum är mycket, mycket större. Det kan mycket väl vara oändligt.

Ditt exempel med dominobrickorna är ingen evighetsmaskin. Det bör snarare kallas kedjereaktion där lägesenergin sänks.
/KS

Se även fråga 10916

Svar:
Den funkar naturligtvis inte. Man skulle kunna fuska med att använda en elektromagnet och variera strömmen på ett visst sätt. Då ser det ut som om kulan rör sig i "evighet", Men då får man ju hela tiden tillföra energi.
/KS

Nyckelord: termodynamik [17]; evighetsmaskin [14];

Ursprunglig fråga:
Jag behöver hjälp med att förklara för eleverna hur den "drickande fågeln" fungerar. Jag utgår från att det är en lättavdunstande vätska (typ eter) i den, men vill vara helt säker.
/Bengt N, Sävjaskolan, Uppsala

Svar:
Du har rätt att den bygger på en lättflyktig vätska. Här finns en förklaring på engelska: How does a Dippy Bird work? .

Ett av våra snacks beskriver fågeln: Den drickande fågeln .

Lägg märke till att det är en liten skillnad på beskrivningarna. Det kan vara så att det finns olika varianter av fågeln, för båda förklaringarna är rimliga.

Är drickande fågeln en evighetsmaskin? Nej, den är en helt normal maskin som omvandlar värmeenergi till mekanisk energi: det är det avdunstande vattnet (som ju förbrukas) som är energikällan.

Nyckelord: evighetsmaskin [14]; drickande fågeln [1];

Svar:
Det finns många försök till konstruktion av evighetsmaskiner. Det dessa konstruktioner har gemensamt är att det oftast är mycket komplicerade och att de inte fungerar . Svagheten med din konstruktion är att vattenhjulet stoppar det stömmande vattnet helt (tar 100% av rörelseenergin), så hur skall vattnet kunna fortsätta strömma? Se nedanstående länkar och en bra artikel i Nationalencyklopedin under evighetsmaskin.
/Peter E

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Perpetual_motion_machines

Avancerad sökning på 'evighetsmaskin' i denna databas

Betyder detta att om man sitter i en lastbil som kör 10 m/s och i den har en massa på 1 kg som man inne i lastbilen accelererar till en hastighet (relativt med lastbilen) 10 m/s i färdriktning d.v.s 20 m/s absolut hastighet, behöver 3 gånger mera kinetisk energi än om man accelererar massan när lastbilen står stilla?

Detta är något som jag inte får att riktigt hänga ihop! Några upplysningar om var jag tänker fel.
/Anton M, Stockholm

Svar:
Anton/Peter! Din fråga är mycket bra - som du beskriver problemet verkar det märkligt. Det korta svaret är att observatörer i olika inertialsystem (icke accelererande system, se fråga 19113 ) inte är överens om utfört arbete. Låt oss försöka reda ut problemet ordentligt!

Kinetiska energin för en kula på 1 kg och hastighet 10 m/s är som du säger 50 J och kinetiska energin vid en hastighet av 20 m/s är 200 J. Skillnaden är alltså 150 J.

Vi har två system: marken och lastbilen. Deras relativa hastighet är konstant 10 m/s.

Du sitter på lastbilen och påverkar kulan med en konstant kraft F under en tid T tills den rör sig med hastgheten 10 m/s i lastbilens framåtriktning. Kulan har då den kinetiska energin 50 J sett från lastbilen.

Sett från marken är dess kinetiska energi 200 J efter din acceleration av massan, medan den före accelerationen hade kinetiska energin 50 J.

Sett från lastbilen får alltså kulan en energiökning av 50 J. Sett från marken är ökningen 200-50 = 150 J! Hur kan detta komma sig? Är inte energin bevarad? Kan vi använda detta för att göra en evighetsmaskin?

Nej, tyvärr inte. Om man räknar korrekt så är det inget problem. Observatörer i de båda systemen är överens om kraftens storlek F (den kan t.ex. visas med en kraftmätare) och de är överens om hur länge kraften appliceras T (vi talar här om normala hastigheter, vid relativistiska hastigheter har vi problem här).

Lastbilssystemet: tillförda energin är kraften*sträckan dvs Fx'. Medelhastigheten är (0+10)/2 = 5 m/s (likformig acceleration). Sträckan kraften verkar blir då x' = 5T, och den tillförda energin 5FT.

Marksystemet: tillförda energin är kraften*sträckan dvs Fx. Medelhastigheten är (10+20)/2 = 15 m/s (likformig acceleration). Sträckan kraften verkar blir då x = 15T, och den tillförda energin 15FT.

Vi ser att tack vare att sträckan x uppfattas som längre i det fixa systemet, så blir det tillförda energin tre gånger så hög i detta system, helt i enlighet med ovanstående värden 50 J och 150 J.
/Peter E

Nyckelord: inertialsystem [6]; rörelseenergi [14]; arbete [24];

Svar:
Termen energiinnovation gör varje fysiker misstänksam - det brukar betyda evighetsmaskin ! Problemet med dessa är att det alltid finns en hake - vanligtvis att energi går åt någonstans i systemet.

Man kan använda s.k. mymetall för att skärma magnetfält, se fråga 2720.
/Peter E

Se även fråga 2720

Tänk dig en pinne som sticker up en liten bit från marken som kan rotera. (pinnen sitter då fast i någon sorts bas för stabilitet)

På denna pinnen sticker det ut en magnet laddad S (d.v.s. inte laddad nord) En stavmagnet kan ju ha nord och sydpoler.

Runt den här magneten placeras 4st magneter laddade N. Varje magnet är placerade med 90 graders vinkel från varandra. D.v.s. 4st N magneter runt S magneten.

Som ni vet attraheras Nord av Syd och vice versa. Så idén är att ha hyfsat starka magneter så att om jag skulle ha 1st Nord magnet och jag har S magneten ett kvarts varv bort så ska den attraheras till N magneten.

Men hur är detta en evighetsmaskin? Jo ja hade tänkt att på den här roterande pinnen med magneten i mitten också fästa ett ämne som neutraliserar magnetfält.

Detta ämne sitter fast på samma pinne som magneten och roterar då med den.

Detta ämne skulle vara cirkel format och ha tillräcklig stor bredd för att påverkan av N magneten utanför ämnet inte ska påverka S magneten så att den fortsätter mot nästa magnet.

Har här försökt att illustrera hur jag tänkt. Den ska självklart vara helt cirkelformad och inte oval som bilden. Det som jag försöker visa är att detta ämne som blockerar magnetfältet mellan S och N (se höger sida av bilden) finns en bit framför S.Det är en öppning för att när pinnen snurrar så vill jag att den ska attraheras av nästa magnet och sen nästa D.v.s. hålla uppe farten. Om jag inte hade detta ämne så skulle den stanna vid första magnet.

N ----- / \ ! / \ ! N ! O------S ! N ! / / \ / / !---------------/ N

Så min fråga är. Varför funkar inte detta?

Eftersom jag vet att det strider mot energilagarna. Frågade min fysiklärare och han trodde att det kunde ha något med virvel strömmar mellan det blockerande ämnet och N magneterna.

Hoppas ni förstod hur jag menade.
/Robert L, porthälla

Svar:
En evighetsmaskin av första ordningen bryter mot termodynamikens första huvudsats:

Lagen om energins bevarande: energi i ett slutet system inte kan skapas eller förintas.

En evighetsmaskin av andra ordningen bryter mot termodynamikens andra huvudsats som kan formuleras på olika sätt:

Alla processer som kan förekomma i ett isolerat system leder till att entropin ökar eller möjligtvis förblir konstant.

Ingen process är möjlig vars enda resultat är att värme tas från en reservoar och helt omvandlas till arbete. (Lord Kelvin)

Ingen process är möjlig vars enda resultat är att värme överförs från en kallare till en varmare kropp. (Clausius)

Första och andra huvudsatsen har uttryckts elegant och generellt: Nothing disappears, and Everything spreads (Ingenting försvinner, och allting sprids).

Entropi (makroskopisk definition) är en till värme kopplad termodynamisk tillståndsstorhet och är ett mått på hur mycket av värmeenergin som i en värmemotor ovillkorligen måste avges vid nedre temperaturen och således aldrig kan omvandlas till arbete, se Entropi . Entropiändringen dS ges av överförda värmen dQ och absoluta temperaturen T:

dS = dQ/T

Se vidare Laws_of_thermodynamics och Termodynamik .

Jag förstår inte exakt hur din maskin är uppbyggd, men den måste vara en första ordningens evighetsmaskin. Detta eftersom det måste finnas friktion i den roterande pinnen.

Eftersom energins bevarande är så central inom fysiken har man vad gäller patent (åtminstone i USA) på evighetsmaskiner ett starkare krav än normalt: man måste kunna visa upp en fungerande prototyp, se Perpetual_motion#Patents . Hittills har ingen lyckats.

Observera att termodynamikens lagar är, liksom alla fysikaliska lagar, ingenting man kan härleda från "axiom" som i matemaiken. Alla fysikaliska lagar baseras på experiment och observationer. Energiprincipen (första huvudsatsen) uppfylls i alla experiment man utfört, och får anses mycket etablerad. Man har faktiskt vid några tillfällen föreslagit att man måste överge energiprincipen, t.ex. när man observerade ett kontinuerligt spektrum av elektroner vid beta-sönderfall. I detta fallet löstes problemet när man upptäckte att ytterligare en partikel var involverad vid beta-sönderfallet: neutrinen.

Jag kan som sagt inte exakt säga vad som är svagheten i din konstruktion, men jag har ett par kommentarer:

• Som din lärare säger, det kommer att induceras virvelströmmar i din magnetfältssköld. Förutom att även de ger energiförluster (uppvärmning) så inducerar de även magnetfält som motverkar rörelsen. Du kan alltså med t.ex. mymetall bli av med magnetfältet bakom mymetallen, men du har alltid en växelverkan mellan mymetallen och magneten.
• Du säger att du använder magneter laddade N. Vi har aldrig observerat monopoler, så det är tveksamt att de existerar. Detta är emellertid egentligen inget skäl till att din konstruktion inte skulle fungera - nuvarande teorier tillåter monopoler, så de kan knappast orsaka brott mot energiprincipen.

Perpetual_motion

Nyckelord: evighetsmaskin [14]; termodynamik [17]; entropi [7];

1 http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/unwork.htm

Svar:
Detta är ett av många förslag till evighetsmaskin . Numera vägrar patentbyrån i USA att ta emot patent för evighetsmaskiner om det inte kan påvisas att de fungerar. Howard Johnsons patent, se länk 1, är emellertid registrerat, vilket antagligen beror på att patentet kom in innan regeln om evighetsmaskiner kom till.

Som de flesta konstruktioner av evighetsmaskiner är Howard Johnsons magnetmotor mycket komplicerad och det är svårt att exakt peka på vad som är fel. Annat än, förstås, att evighetsmaskiner inte finns, se fråga 15733. Status för magnetmotorprojektet finns på länk 2 - ingen har alltså lyckats tillverka motorn trettio år efter patentet!
/Peter E

Se även fråga 15733

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

1 http://www.pat2pdf.org/patents/pat4151431.pdf
2 http://freeenergynews.com/Directory/Howard_Johnson_Motor/index.html

Svar:
Inte potentiell energi men tryckskillnad, ja. Du behöver ett rör från ovansidan av din behållare till ytan för att sänka trycket. Det kostar energi att tömma detta rör. Om du skall få arbete ur din maskin behöver röret ha stor volym. Detta kostar precis lika mycket att tömma som du kan få ut. Och dessutom förluster... Ebberöds bank..

Nej, tyvärr ingen "makalös maskin". Jag skulle investera patentavgiften i en resa till Kanarieöarna i stället - något som du redan misstänkte !
/Peter E

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

Jag såg en film på youtube där en man ringer in till "ring P1" (2008-12-01).

Man säger att solceller bidrar till växthuseffekten eftersom att de 80% som inte blir energi blir värme. Det låter ju som strunt. Dessutom säger han att något om att den belysta ytan ökar om du har en solcell med en reflektor, jämfört med platt mark. Det låter väl rimligt, men då borde det väl bli mindre energi per ytenhet?

Han blir då bemött med att "den här energin fanns ju där från början". Annars skulle det väl vara nån sorts evighetsmaskin. Men jag kan ändå inte komma på hur man ska tänka för att förklara var resonemanget brister. Kan ni hjälpa mig?
/Peter L, Naturhumanistiska gymnasiet, Malmö

Svar:
Hej Peter!

Ring P1 är en samlingsplats för "nutties", och jag slår genast över till P4 när Ring P1 börjar. Den intellektuella nivån i P4:s frågesportprogram är einstein-nivå jämfört med Ring P1!

Du har helt rätt att uppringaren pratar nonsens. Vad gäller den låga verkningsgraden så är det inget problem eftersom det på rätt plats finns massor av energi i solljuset (se kommentaren om verkningsgrad i fråga 17042 ). Resonemanget att de 80% som inte blir elekticitet ger en extra grobal uppvärmning är inte sant: all solinstrålning på en yta ger uppvämning, se fråga 16846 . Möjligen kan reflektionsförmågan (albedo) hos en solcell vara lite mindre än medelvärdet för jorden. Men ytan som solcellerna upptar är mycket liten. I princip skulle man kunna kompensera ändringen i albedo med vita ytor.

Ett par citat från inslaget: "du ökar aperturarean den belysta ytan med en veckad sofångare" och "om du tar en kvadratmeter och lägger dit en solfångare på två kvadratmeter så blir det dubbelt så varmt".

Det är klart att veckningen inte har någon betydelse. Den maximala effekten man kan få ut är den effekt som motsvarar tvärsnittsytan vinkelrätt mot solen. Detta är ju anledningen att det är kallare i Sverige än vid ekvatorn: solljusets effekt sprids över en större yta. Dessutom är uttrycket "dubbelt så varmt" fullständigt nonsens!

När det gäller storskalig elektricitetsproduktion är solkraftverk med speglar som koncentrerar solljuset, värmer vatten som driver en generator en mycket lovande teknik som redan finns bland annat i Spanien i kommersiell drift, se Solar_power#Concentrating_solar_power och nedanstående bild från Wikimedia Commons.

Nyckelord: solenergi [14]; växthuseffekten [36];

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag undrar vad du tror om den senaste rapporten om kall fusion? Vad är nytt jämfört med det som kom upp 1989?
/Arne S

Svar:
Det finns både likheter och skillnader. Likheten är att man presenterar nyheten på en presskonferens och förbigår den normala proceduren att publicera en fullständig rapport i en refereegranskad tidskrift. Den största skillnaden är att man föreslår en helt annan typ av fusion än vätefusion, nämligen fusion mellan väte och nickel. Mer om detta nedan.

Två italienska forskare, Focardi och Rossi, har den 14 januari 2011 demonstrerat en apparat som under en timme levererat en effekt på 12 kW med en input-effekt på 400 W. Hur apparaten är konstruerad säger man inte (av patentskäl), men den innehåller nickel och väte. Se NyTekniks artikel (länk 1) och nedanstående bild på apparaten (från länk 2).

Om funktionen hos apparaten verkligen är vad man hävdar är detta utan tvekan den största uppfinning som mänskligheten någonsin åstadkommit -- den skulle utgöra en i praktiken outsinlig källa till energi. Problemet är att det är ganska säkert inte sant eftersom det skulle kräva en fundamental ändring i fysikens lagar som vi uppfattar dem i dag. Detta är mycket likt Randell Mills idéer (fråga 14237 ) om ett nytt grundtillstånd i väte som kan utnyttjas som energikälla.

Uppgifter om data för demonstrationen är ganska vaga, men vi använder följande som approximationer för nedanstående överslagsberäkningar:

Tid för fortfarighetstillstånd i demonstrationen: 1 timme
Nettoeffekt (P_ut-P_in): 10 kW
Mängd väte förbrukat: 1 g
Flöde av vatten: 4.9 g/s

Vi antar dessutom i fortsättningen att sedan många decennier etablerade lagar i kärnfysiken gäller.

Artikeln av och Focardi och Rossi

Uppfinningen kallas energikatalysator (Energy Catalyser Boiler), men kunde även kallats evighetsmaskin. Det senare namnet kunde emellertid ställa till problem vid patentansökan .

Artikeln (länk 2) har refuserats i flera tidskrifter. I stället har författarna skapat en ny (webb)tidskrift kallad Journal of Nuclear Physics där ett antal märkliga artiklar publicerats.

Artikeln har flera av de i fråga 14237 listade kriterierna på pseudovetenskap. Mycket i artikeln är korrekta men triviala textboksfakta som t.ex. inledningen om bindningsenergi för atomkärnor och diskussionen om kvantmekanisk tunnling mot slutet.

Det som brister är emellertid beskrivning av apparaten. Det som i normala artiklar kallas experimentella procedurer saknas helt. Detta är helt i strid med det vetenskapliga arbetssättet (fråga 14237 ): alla experimentella resultat skall kunna reproduceras. Vem som helst skall alltså kunna upprepa experimentet och få samma resultat, men detta kan man ju inte göra utan en detaljerad beskrivning.

I diskussionen mot slutet i artikeln förklaras barriärpenetreringen med någon effekt att elektron och proton kommer mycket nära varandra. Elektronen skulle då skärma protonens laddning och protonen skulle därmed inte utsättas för en repulsiv coulombbarriär. Det skulle kanske kunna bli en ny film: Honey, I Shrunk the Hydrogen Atom (jämför Honey,_I_Shrunk_the_Kids ), men någon ny energikälla är det knappast.

Det finns andra märkligheter i artikeln där författarna visar att deras kunskaper i kärnfysik är mycket begränsade. I stället för att i detalj dissikera artikeln och utvärderingsrapporten (som också finns under länk 2) gör vi några enkla beräkningar.

Kemisk energi från väte

Energipotentialen från väte (den energi man maximalt kan få ut av en massenhet väte genom kemiska reaktioner) är enligt figuren i fråga 17516 drygt 140 MJ/kg. Från ett gram väte kan man alltså få ut 140 kJ. Om vi dividerar detta med den utvecklade medeleffekten får vi

(140 kJ)/(10 kJ/s) = 14 sekunder.

1 g väte skulle alltså räcka i 14 sekunder - långt från en timme som demonstrationen varade. Kemiska reaktioner med väte kan alltså inte förklara energiutvecklingen.

Strålning från fusion

Den mest förekommande nickelisotopen är ⁵⁸Ni. Den dominerande fusionsreaktionen bör då vara:

¹H + ⁵⁸Ni -> ⁵⁹Cu

Denna reaktion har Q-värdet 3.4 MeV. Det betyder att den exciterade ⁵⁹Cu kärnan måste på något sätt göra sig av med 3.4 MeV för att hamna i sitt grundtillstånd. Det enda kända processen för detta är genom gammasönderfall. ⁵⁹Cu är radioaktiv och sönderfaller med halveringstiden 80 s med b⁺-sönderfall:

⁵⁹Cu -> ⁵⁹Ni + e⁺ + v

Q-värdet för sönderfallet är 4.8 MeV. Totala utvecklade energin per reaktion är då 3.4+4.8=8.2 MeV. Detta värde är helt i linje med den maximala bindningsenergin per nukleon i figuren i fråga 1433 på drygt 8 MeV.

⁵⁹Ni är mycket långlivat så vi kan bortse från det sönderfallet. Vi bortser även att en del energi försvinner ut ur systemet i form av neutriner.

Antal fusionsreaktioner som krävs per sekund för att generera 10 kW:

(10*10³ [J/s])/(8.2 MeV * 1.6*10^-13 [J/MeV]) = 0.8*10¹⁶ /s

För varje fusion med ⁵⁸Ni får vi även ett sönderfall av ⁵⁹Cu. Vi har alltså minst 2*0.8*10¹⁶=1.6*10¹⁶ gammasönderfall/s.

Aktiviteten blir 1.6*10¹⁶/(3.7*10¹⁰)=4.3*10⁵ Ci.

Detta är en enorm aktivitet. I Curie sägs att

A radiotherapy machine may have roughly 1000 Ci of a radioisotope such as cesium-137 or cobalt-60. This quantity of nuclear material can produce serious health effects with only a few minutes of exposure.

Den visade apparaten är alldeles för liten för att innehålla tillräckligt med strålskydd. Alla närvarande borde alltså ha fått en dödlig stråldos. Man har dessutom mätt med strålningsdetektorer och konstaterat att strålnivån inte överstiger bakgrundsnivån.

Ett annat problem är att om en stor andel av gammastrålningen slipper ut, så blir det för liten effekt för att skapa apparatens påstådda positiva nettoeffekt.

Strålskydd/infångande av energi

Om fusionen sker med etablerade lagar så kommer energin i huvudsak ut i form av gamma-strålning. Låt oss se hur mycket strålskydd man behöver för att fånga in så mycket strålning att det inte är farligt att gå nära apparaten. Observera att man måste ändå stoppa det mesta av strålningen för att kunna ta tillvara energin.

Halveringstjockleken för bly för gammastrålning med energin 2-4 MeV är c:a 20 g/cm². Med blys densitet 11 g/cm³ blir halveringstjockleken i cm

20 g/cm²/(11 g/cm³) = 2 cm

Med aktiviteten ovan på 4*10⁵ Ci och en rimlig säker nivå på 1 mCi (som en vanligt lab-preparat) får vi en absorptionsfaktor på

1*10^-6/(4*10⁵) = 2.5*10^-12

Vi antar vi behöver x halveringstjocklekar:

2^-x = 2.5*10^-12

(-x)*log10(2) = log10(2.5) -12

(-x)*0.30 = 0.40 -12 = -11.6

x = 11.6/0.3 = 39

Vi behöver alltså ett blyskydd på 39*2 = c:a 80 cm för att få ett säkert strålskydd! Detta hade man uppenbarligen inte vid demonstrationen!

Energi från fusion

Antag att vi har 0.8*10¹⁶ fusionsreaktioner per sekund (se ovan). 1 g väte är 1 mol väte. 1 g väte innehåller 6.022*10²³ väteatomer. Konstanten är Avogrados tal. 1 g väte räcker då i

6*10²³/(0.8*10¹⁶) = 7.5*10⁷ s = 21000 timmar. Energipotentialen i 1 g väte vid fusion är alltså mer än tillräcklig.

Demonstrationen av nettoeffekten på 10 kW

Apparaten värmer vatten från 13^oC till 100^oC (DT=87 K). Enligt fråga 14203 är vattens specifika vämekapacitet 4.18 J/gK. Sedan förångas vattnet (kräver 2260 J/g). Med vattenflödet 4.9 g/s får vi den utvecklade effekten

(4.9 [g/s])*(4.18 [J/(g*K)]*87 K + 2260 [J/g]) = (1.8+11.1)*10³ = 12.9 kW

vilket är nära den påstådda effektutvecklingen.

Sammanfattning och slutsats

Om den uppvisade apparaten skulle fungera krävs en fullständig revision av våra kunskaper om atomkärnor. Artikeln är dessutom av pinsamt låg kvalité med många tecken på pseudovetenskap. Att artikeln refuserats i flera tidskrifter visar bara att refereesystemet fungerar bra.

Det finns tre alternativ för den s.k. energikatalysatorn:

1. Den fungerar som beskrivet och uppfinnarna blir rika som troll (osannolikt)
2. Man har gjort ett oavsiktligt misstag (knappast, eftersom den påstådda effekten är mycket stor)
3. Det är ett medvetet bedrägeri för att lura till sig riskkapital (troligaste; detta är numera tyvärr ganska vanligt)

Låt oss fundera på om den utvecklade effekten på 10 kW är rimligt. En normal spisplatta utvecklar c:a 1 kW. När den varit igång en stund är det lätt att känna värmen från plattan om man står inom c:a 1 meter. Effekten 10 kW (som ju måste ta vägen någonstans) borde vara märkbar för alla som var i rummet vid demonstrationen - det borde blivit varmt som i en bastu! Inget sägs emellertid om att det blev varmt i rummet.

Vart tog energin vägen då? Lagrades i apparaten? Nej, det finns inget material med så hög specifik värmekapacitet att det skulle vara möjligt. Försöket är alltså inte enbart tvivelaktigt vad gäller våra kunskaper i kärnfysik. Det verkar även som om apparaten strider mot fysikernas heligaste lag: lagen om energins bevarande.

Man skall inte avslöja trollkarlens trick, men jag har ett förslag till lösning av mysteriet. Det sägs ingenstans, och syns ingenstans i videor och på bilder vad man gör med ångan som genereras. Om denna kondenseras inne i apparaten och släpps ut som vatten återfås ångbildningsvärmet. Enligt ovan används huvuddelen av effekten till att förånga vattnet, så återvinning skulle göra att man kan få en effektbalans utan att blanda in fusion.

Det finns många saker som tyder på att energikatalysatorn inte kan fungera som man hävdar. För mig är de viktigaste problemen avsaknaden av tydlig netto-effektutveckling och avsaknaden av gammastrålning.

Energiutveckling:
Vart tog den utvecklade energin (i första hand i form av vattenånga) vägen under demonstrationen? Kan man verkligen vara säker på att allt kylvatten förångades? Den mesta energin upptas genom ångbildningsvärmet, så det är helt avgörande att visa att allt vatten i form av vattenånga tas ut ur systemet.

Kärnfysikproblem:
I artikeln (länk 1) sägs att det är frågan om fusion mellan nickel och väte till isotoper av koppar. Man hävdar även (utan någon beskrivning av metoden) att man detekterat ett från det naturliga förhållandet avvikande värde på isotopförhållandet för kopparisotoper.

Var och en med elementära kunskaper i kärnfysik kan se ett antal problem med Rossis demonstration och beskrivning.

1. I tabell 3 i Rossis artikel anges den totala utvecklade energin (Q-värdet) för vätefusion med ⁵⁸Ni till 41.79 MeV. Detta är totalt felaktigt, det korrekta värdet är 8.2 MeV. Det senare värdet är i god överenskommelse med bindningsenergin per nukleon i detta område, se figur 1 i artikeln.

2. Coulomb-barriären för en proton mot nickel är av storleksordningen 1 MeV. Transmissionen beräknad med etablerade kvantmekaniska metoder är nästan noll - ett faktum som även Rossi konstaterar i artikeln. Det är svårt att se hur den kemiska miljön skulle väsentligt kunna påverka kärnans Coulomb-barriär.

3. Även om man accepterar att barriärpenetrationen inte är något problem så är det svårt att se hur den resulterande kärnan överför sin överskottsenergi till omgivningen utan gammastrålning.

4. Det finns absolut inget skäl att den bildade radioaktiva ⁵⁹Cu-kärnan skulle sönderfalla på ett helt annorlunda sätt än vad som är väl etablerat. Man borde alltså detektera gammastrålning och annihilationsstrålning.

5. I fusionen med ⁵⁸Ni bildas en stor aktivitet av ⁵⁹Cu (av storleksordningen 10¹⁶ Bq, se ovan) som b⁺-sönderfaller till ⁵⁹Ni med en halveringstid på 82 sekunder. I artikeln sägs att "No radioactivity has been found also in the Nickel residual from the process". Med tanke på den mycket höga aktivitet som måste ha producerats när energikatalysatorn kördes är detta uttalande ytterst förvånande: det borde vara lätt att verifiera produktionen av ⁵⁹Cu genom att detektera gammastrålning.

Diskussion
För nästan exakt 100 år sedan (7 mars 1911) presenterade Rutherford sin modell av atomen med en mycket liten kärna (10^-15 m) som innehåller nästan hela atomens massa och elektroner som rör sig omkring kärnan inom ett område på c:a 10^-10 m. Sedan dess har ett stort antal experimentalister med sofistikerad utrustning och teoretiker med kraftfulla datorer studerat atomkärnans egenskaper. I dag måste man säga att vi förstår atomkärnan mycket väl. Det är svårt att tro att 100 års forskning om atomkärnan är så bristfällig som punkterna ovan indikerar.

Vad gäller tunnlingen skulle man kunna tänka sig att elektroner på något sätt skärmar barriären och släpper in protonen. Problemet med detta är att Heisenbergs obestämdhetsrelation förbjuder elektroner att vistas en längre tid i ett så litet område som atomkärnan. Denna förklaring skulle alltså på ett grundläggande sätt förändra kvantmekaniken som vi känner den.

En annan förklaring av tunnlingen som framförts (Widom-Larsen Theory Portal ) är att protonen växelverkar med en elektron och förvandlas till en neutron och en neutrino (neutronen är ju neutral och har inga problem att ta sig in i kärnan):

p + e^- -> n + v

Denna reaktion är fullt tillåten, men problemet är att den sker med den svaga växelverkan och har därmed en mycket liten sannolikhet. Om man vill använda ovanstående reaktion i förklaringen måste man väsentligt modifiera den väl etablerade teorin för den elektrosvaga växelverkan. Dessutom borde man vänta sig att en del av de bildade neutronerna "smiter ut". De skulle då reagera med omgivningen och ge upphov till lätt detekterbar gammastrålning.

I punkterna 3, 4 och 5 ovan är problemet att man i Rossis försök inte observerar någon gammastrålning. En förklaring som framförts är att gammastrålningen från kärnan på något (magiskt?) sätt förvandlas till värmestrålning. Detta är något som aldrig observerats och det står helt i strid med vad vi vet om elektromagnetisk strålning.

Bakgrundsmätning
Om man verkligen vill visa att energikatalysatorn fungerar borde man göra en blind bakgrundstest: Enligt Rossis artikel är vätet nödvändigt för att apparaten skall producera energi. Låt en oberoende person kontrollera väteflödet utan att konstuktörerna vet om flödet är på eller av. Kontrollera att energiproduktionen är fullständigt korrelerad med vätetillförsel.

Låt oss avsluta med ett citat från Carl Sagan: Extraordinary claims require extraordinary evidence.

Bra sammanfattning av Göran Ericsson, Uppsala universitet: Kall fusion i Italien
En uppdaterad diskussion av Peter Ekström: Kall fusion på italienska
Kjell Alekletts synpunkter och diskussionsforum (på engelska): Rossi energy catalyst – a big hoax or new physics? .

Nyckelord: kall fusion [8]; pseudovetenskap [11]; nyheter [11];

1 http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3073394.ece
2 http://fragelada.fysik.org/resurser/Rossi-Focardi_paper.pdf

Svar:
Detta är tyvärr bara en vandringssägen! Evighetsmaskiner finns inte!

Jordens magnetfält vid de magnetiska polerna är vertikalt och konstant. En kompassnål skulle bara bli "förvillad" och kunna peka åt vilket håll som helst. Helst skulle den vilja peka rakt nedåt, men kompassnålar kan normalt bara röra sig i horisontalplanet.
/Peter E

Nyckelord: jordens magnetfält [22]; evighetsmaskin [14];

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag och några vänner har under några dagar nu diskuterat en teoretisk design av ett vattenkraftverk. Eftersom den som vi förstår det skulle bete sig som en evighetsmaskin så inser vi ju att den inte fungerar, men kan inte komma på varför!

Ur en vattentank sugs en vätska uppåt genom tunna tunna rör med hjälp av kapillärkraften. Rören är designade som uppochnervända J och längst upp låter man rören vidga sig något för att inte kapillärkraften ska verka åt andra hållet också, men ändå såpass tunt att man får lite hjälp av häverteffekten. Vätskan samlas i en övre tank. Väl uppe så låter man det falla genom ett generatorsrör ner i ursprungstanken.

Hjälp oss falsifiera! Stort tack! :)
/Jonas S, Livets hårda skola, Göteborg

Svar:
Jonas! Att evighetsmaskiner inte fungerar vet de flesta eftersom de strider mot termodynamikens lagar, se fråga 15733 . Konstruktioner för evighetsmaskiner är emellertid ofta mycket komplicerade, så det kan vara mycket svårt att genomskåda dem. I detta fallet är det emellertid inte så svårt att se var resonemanget går fel.

Titta på figuren nedan (från fråga 596 ). Kapillärkraften orsakas av assymmetrin hos begränsningsytan rör-vätska. Om man, som för glas-vatten, har en konkav yta (sett utifrån) så orsakar krökningen en uppåtriktad kraft. Det är denna som får vattnet att stiga olika högt beroende på rörets diameter. Det är alltså bara ytan som ger en kraft, längs resten av röret råder fullständing symmetri uppåt-nedåt.

Vad skulle hända om vi sågade av det tunnaste röret nedanför vattenytan? Jo vattnet skulle stiga till toppen på röret och krökningen hos vattenytan skulle minska precis så mycket att kapillärkraften motsvarar den nya längden på vattenpelaren. Det rinner alltså inte ut något vatten. Det samma gäller om man kröker röret så att slutet pekar nedåt. Ytspänningen kommer att verka uppåt och hindra vattnet från att rinna ut, se Perpetual_motion#Gallery .

Man kan alltså inte transportera vatten enbart med kapillärkraften, se fråga 9033 . Träd transporterar vattnet genom att först med osmos och kapillärkraft skapa en vattenpelare. Vattnet pumpas sedan upp genom att det skapas ett undertryck genom att vattenånga bildas och går ut genom bladens klyvöppningar. Det är alltså värmen från solen som är "motorn" i systemet.

Nyckelord: evighetsmaskin [14]; kapillärkraft [12];

eller

Kan man alstra energi från en sattelit som roterar runt jorden eller runt sin egen axel?
/Carl L, Stockholm

Svar:
Som du säkert vet så finns det inga fungerande evighetsmaskiner, se fråga 15733 och evighetsmaskin .

Vad gäller en maskin som bygger på kapillärkraften, se fråga 18532 .

Drickande fågeln, se fråga 12562 , tar energi från luftens värme.

Nej, man kan inte alstra energi, men man kan omvandla en energiform till en annan med varierande effektivitet. Jordens rotation kan t.ex. utnyttjas i tidvatten-kraftverk, se fråga 814 .
/Peter E

Svar:
Hej Uppfinnar-Jocke!

Eftersom det rimligen måste finnas lite friktion i din apparat, så måste du ha uppfunnit en evighetsmaskin av första ordningen, se fråga 15733 . Denna strider mot energiprincipen att totala energin i en process är konstant. Denna erfarenhetsbaserade lag är en av fysikens grundbultar, så då får säkert svårt att övertyga fysiker. Det bästa du kan göra är att publicera en detaljerad beskrivning av apparaten. Du får nog räkna med att apparaten inte går att patentera, men skulle den fungera så blir du rik ändå !
/Peter E

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

Ursprunglig fråga:
Hej. Dök upp en "rolig samling elevsvar" på nätet med bl a en fysikfråga och ett kul svar. Vill dock gärna veta det riktiga svaret för att kunna gå vidare i livet. Frågan löd ungefär: världens hav innehåller värme. En ingenjör designade en oceanångare som skulle utvinna värme vid T2=10 grader C och avge värme ut i atmosfären vid T1=20 grader C. Ingenjören fick sparken. Varför?
/Ingela O

Svar:
Ja, det kan man fråga sig! Som det är formulerat är det inget annat än en värmepump. Med en värmepump kan man genom att utföra arbete överföra mer värme än tillfört arbete från en kall reservoar till en varm, se fråga 18487 och 18257 .

Värmefaktorn (COP, Coefficient Of Performance) för en värmepump ges för en ideal process (Carnot) av

COP(värmepump) = T_H/(T_H-T_C)

Om man sedan vill använda värmen från den varma reservoaren för en motor (värmemotor) som kan driva oceanångaren så är verkningsgraden

h = (T_H-T_C)/T_H

(se fråga 15817 )

Om vi nu seriekopplar värmepumpen och motorn får vi den totala verkningsgraden

COP*h = 1.

Detta betyder att vi får ut precis den effekt vi puttar in. Observera att vi hela tiden talar om ideala processer utan förluster. I verkligheten vore ovanstående framdrivningsmetod vara mycket olönsam.

Se fråga 15733 för mer om termodynamikens huvudsatser och evighetsmaskiner. Länk 1 innehåller en ganska enkel framställning om termodynamikens andra huvudsats:

So the second law, in words, is just the statement that these two things are impossible. that is:

1. It is impossible for heat to move spontaneously from a cold body to a hot body with no other result.

2. It is impossible to convert heat quantitatively into work with no other result.

The latter statement is sometimes phrased: "It is impossible to make a perpetual motion machine of the second kind." (A perpetual motion machine of the second kind is a machine that converts heat into work without doing anything else. Imagine an ocean liner that scoops up liquid water out of the ocean, pulls the heat out of the water and uses it to power the ship, and dumps the left-over ice cubes out the back of the ship.)

Note that a perpetual motion machine of the second kind would not violate the first law. Energy would be conserved because any heat extracted would be converted into work.

The second law is why automobiles have radiators. Someone might ask why we throw away all that energy that dissipates from the radiator. Why not capture the energy and use it do decrease our gas mileage? The answer is that if you don't dissipate the heat the engine burns up, as you would quickly find out if you bypassed the radiator with a hose or if you drained the coolant from the radiator.

Termodynamik är läran om energi, dess omvandling mellan olika former och särskilt samspelet mellan värme och arbete. Den klassiska termodynamiken studerar kopplingen mellan makroskopiska egenskaper som temperatur, volym och tryck hos system samt hur dessa påverkas och förändras genom termodynamiska processer. (Termodynamik )

Länk 2 innehåller övningar/svar i termodynamik.
/Peter E

Nyckelord: värmepump/kylskåp [8]; termodynamik [17]; evighetsmaskin [14]; verkningsgrad [26];

1 http://www.chem.arizona.edu/~salzmanr/480a/480ants/2ndlaw1/2ndlaw1.html
2 https://www.mech.kth.se/courses/5C1216/luntor/problems.pdf

Svar:
Nej. Enligt den dominerade kosmologin Lambda-CDM (se fråga 18686 ) fortsätter universum att expandera med följd att temperaturskillnader utjämnas, se Heat_death_of_the_universe . När temperaturen är tillräckligt utjämnad kan det inte utföras något nyttigt arbete i universum, som alltså då, per definition, inte utgör en evighetsmaskin.
/Peter E

Nyckelord: evighetsmaskin [14]; kosmologi [33];

1 https://physics.stackexchange.com/questions/103521/is-the-universe-a-perpetual-motion-machine

Svaret kommer snart...

Jag har fått i uppgift i skolan att göra en sorts tidmätare som ska kunna mäta 30 sekunder. Jag har kommit på en hyfsat bra mekanism, som jag tror fungerar. Saken är den att jag behöver få kugghjul att snurra. Jag vill använda så mycket "oanvändbar" energi som möjligt. Detta istället för att använda en kran med flytande vatten liknande vattenkraftverk. Ifall jag gör det, så tar det otroligt mycket vatten om jag har på kranen under lång tid. Hur kan jag lätt få dem att snurra, utan några mekaniska komponenter. Jag får inte använda t.ex. batteri. Hoppas att det är en förståelig fråga och Tack i förhand!
/Daniel B, Fågelskolan, Lund

Svar:
Det låter lite som du vill göra en evighetsmaskin.
/Peter E

Ursprunglig fråga:
"Fysik är en empirisk vetenskap som i grunden bygger på observationer och experiment" Hej detta citat finner jag klart intressant. Särskilt då flertalet forskare jag stött på enbart lutar sig mot gällande teorier och inte bryr sig ett dugg om empiri. Vid flera tillfällen har jag lagt fram försök och bett om en förklaring och bara fått svaret "det går inte". Forskare verkar vara en ängslig grupp som måste hålla sig inom ett visst litet område.?
/zacharias b, Stockholm

Svar:
Jo, fysik är visst en empirisk vetenskap! Utan stöd i experiment och observationer är en teori meningslös. Vi har diskuterat detta i massor av frågor, se t.ex. fråga 20136 .

I själva verket är vår förståelse mycket grund -- vi förstår inget om varför fysikens lagar är som de är. Däremot är resultatet av försök oftast mycket väl beskrivna av fysikaliska teorier, se t.ex. fråga 19591 , där den mycket respekterade fysikern Richard Feynman lätt irriterad svarar att han egentligen inte begriper magnetisk kraftverkan.

Det var konstiga forskare du konsulterat om dom verkligen menar att de inte bryr sig om empiri. Dels använder de sig av gällande teorier och dels kan dom inte förklara någonting.

Jag tror du missförstått vad de säger. För det första är många lagar så etablerade att vi knappast behöver bekymra oss om resultat av experiment. Om vi släpper en boll från handen faller bollen till marken, det vet vi. Sedan tror jag att forskarna menat att de inte kan svara på frågan varför. Däremot kan vi oftast med fysikaliska teorier beskriva hur mycket väl.

Du säger inte vilka experiment du bett forskare förklara. Har det varit resultat som strider mot en mycket väletablerad lag? I så fall behöver man mycket starka bevis och bevisbördan ligger hos den som påstår avvikelsen. Ett klassiskt exempel är evighetsmaskiner som strider mot de mycket etablerade termodynamikens huvudsatser, se fråga 15733 .

Se fråga 14237 för mer om vetenskaplig metod.
/Peter E

Nyckelord: fysik, förståelse av [17]; evighetsmaskin [14];

jag går i sjuan och undrar om det finns en matematisk formel för evighetsmaskinen "the overbalanced wheel"? På skissen förstår jag ju att denna inte kan fungera med alla långa pendlar med vikten längst ut. Men om man tar mycket kortare pendlar så det inte blir många fler på vänster sida kanske det fungerar? Men jag skulle vilja göra en matematisk beräkning på det innan jag börjar bygga. Hur räknar jag ut varje pendels kraft? För om summan av alla pendlar på högra sidan blir större än vänstra sidans bör den ju snurra?

Hoppas på hjälp?

Lars
/Lars N, Victoriaskolan, Göteborg

Svar:
Hej Lars!

Nej, den kommer inte att fungera även om du kortar pendlarna eftersom den drivande kraften minskar lika mycket som den bromsande. Bilden i fråga 15733 innehåller en förklaring till varför Det Överbalanserade Hjulet inte fungerar som en evighetsmaskin.

Bilden nedan från Perpetual_motion#Techniques visar problemet tydligt: Hjulet är tänkt att rotera medurs. Det finns då 4 drivande, 7 bromsande pendlar (plus 1 neutral pendel).

Evighetsmaskiner är cykliska (repeterande) och verkliga system har friktion. Så en evighetsmaskin strider mot principen om bevarandet av den totala energin (friktionskrafterna utför ett arbete). Man behöver inte visa bristen på funktionalitet med krafter - maskinerna är ofta mycket komplexa - utan energiprincipen räcker.

Man kan åstadkomma system som nästan saknar friktion - t.ex. en roterande leviterad (se fråga 16775 ) magnet i vakuum. Ett annat exempel är en roterande rymdsond som under fritt fall i rymden fortsätter att rotera obegränsad tid. Men dessa exempel kan knappast kallas evighetsmaskiner, eftersom de inte kan ge något användbart arbete.

Nyckelord: evighetsmaskin [14];

1 https://www.bogleheads.org/forum/viewtopic.php?t=80680
2 https://permies.com/t/55559/overbalanced-wheel

Svar:
Länk 1, länk 2, Time_crystal och lång/tidskristall beskriver vad tidskristaller är.

Nej, energins bevarande (fråga 19086 ) är bland det allra heligaste i fysiken och tidskristaller är inga evighetsmaskiner. Dessutom är de realiserade varianterna kvantmekaniska system, och alla vet väl att kvantmekaniken inte alltid är så strikt med energiprincipen , se fråga 21164 .

/Peter E

1 https://svenska.yle.fi/artikel/2017/02/07/tidskristaller-utlovar-datorrevolution
2 https://www.technologyreview.com/2016/10/04/157185/physicists-create-worlds-first-time-crystal/

Skriv de ord du vill söka på i sökfältet ovan och klicka på sökknappen. Uteslut ord genom att sätta - (minus) före ordet. Ordgrupper definieras med hjälp av "...". Sökningar är oberoende av stora och små bokstäver.

Exempel:

helium "kalle anka"

Sök på 'helium' och ordgruppen 'kalle anka'

orgelpipa

Sök på 'orgelpipa'

orgel -gitarr

Sök på 'orgel' men inte 'gitarr'