La pregunta está inspirada en una reciente ráfaga de preguntas perpetuas de tipo móvil. Sería bueno si uno pudiera simplemente descartarlos a todos (o al menos la gran clase que asume algún tipo de vacío perfecto para eliminar la fricción) mediante un argumento que muestre que es imposible crear un vacío perfecto. Intuitivamente, tengo alguna esperanza de que habrá un argumento de termodinámica/mecánica estadística de que nunca podremos eliminar completamente la fricción del aire , descartando así todas estas construcciones elaboradas que requieren argumentos específicos desde el principio. Por lo tanto, mi pregunta es doble:
La respuesta es no, o al menos lo es en el sentido clásico del vacío. Tampoco veo una razón de por qué crear un vacío requeriría energía infinita.
Una construcción explícita es utilizar un "captador" químico reactivo en fase sólida para eliminar (casi) todas las moléculas de gas presentes; en la práctica experimental, prácticamente todos los materiales fabricados por el hombre se desgasifican ligeramente, lo que significa que, a efectos prácticos, es difícil lograr un verdadero vacío. Como ejemplo, uno de los vacíos más altos realizados en la Tierra fue en el CERN, con una densidad de 1 molécula por . Sin embargo, esta incapacidad para crear un vacío perfecto es un problema de la ciencia de los materiales, más que un efecto secundario de la imposibilidad teórica.
En el espacio interestelar, el vacío puede aproximarse a 1 molécula por litro, que para todos los efectos prácticos es el vacío perfecto.
Dado un pistón/cilindro ideal, comenzando con el pistón completamente insertado y volumen cero, el trabajo para hacer un vacío perfecto es simplemente:
(distancia que se mueve el pistón) X (fuerza) = (distancia) X (área del pistón) X (presión exterior).
Entonces, el trabajo para hacer un vacío de volumen V es VXP, donde P es la presión exterior, como la presión atmosférica.
Sin embargo, todos los materiales reales tienen presión de vapor a menos que estén a una temperatura de cero absoluto. Las moléculas o átomos del material del que está construida la caja entrarán en la fase de vapor a todas las temperaturas distintas de cero. No se puede hacer un vacío perfecto en una caja macrosópica porque alcanzar el cero absoluto en un número finito de pasos es contrario a la tercera ley de la termodinámica.
En la escala cuántica, las partículas aparecen y desaparecen al azar en todas partes todo el tiempo, lo que significa que si realmente puede crear un vacío perfecto en una escala macro, la escala cuántica lo negará instantáneamente. Además, en el mundo cuántico, existe una pequeña posibilidad de "teletransportación" aleatoria de cualquier partícula o átomo desde su contenedor a cualquier lugar del Universo, creando un todo que permitiría que otras partículas entren en el sistema. O al revés, trayendo aleatoriamente partículas o átomos al sistema.
Incluso utilizando energía infinita, un contenedor tridimensional no puede crear un vacío perfecto en nuestro Universo.
No se puede crear un vacío perfecto. Incluso si de alguna manera se deshace de todas las partículas materiales, todavía habrá fotones de cuerpo negro del contenedor, sin mencionar los gravitones virtuales.
En general, no puede estar 100% seguro de que alguna parte del espacio sea un vacío perfecto; saber que debe medir con precisión la energía de esa región, pero está prohibido por el principio de incertidumbre de Heisenberg: dónde es la incertidumbre de la medida de la energía. Diría que asegurarse de que algo sea perfecto vacío llevaría un tiempo infinito.
http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/unwork.htm
Máquinas de movimiento perpetuo
Tome un recipiente de sílice fundido de grado UV con paredes de 1 cm, punto de recocido 1140 C. Caliéntelo a 900 C bajo vacío fuerte en ambos lados (turbobomba más bomba de sublimación de titanio) con inundación UV de vapor de Hg de 184,9 nm de baja presión sin electrodos para disociar todo lo que no sea sílice . Deje que continúe durante unos días, luego apague la conexión. Fresco. Enfriar en helio líquido superfluido. Ahí está tu aspiradora "perfecta". Todavía tiene energía de punto cero (efecto Casimir) más emisión térmica.
Aquí hay una máquina de movimiento perpetuo "perfecta" del segundo tipo. ¿Por qué es una mierda?
Una envoltura de vacío duro aislada herméticamente contiene dos placas conductoras de electricidad paralelas y en registro, estrechamente espaciadas pero que no se tocan, que tienen superficies internas con micropuntas. Están conectados con un cable, que quizás contenga una carga disipativa (motor pequeño). Una placa tiene una gran superficie interna de material de función de trabajo de vacío (por ejemplo, osmio a 5,93 eV). La otra placa tiene una pequeña superficie interna de material de función de trabajo de vacío (por ejemplo, "nitruro de carbono" de diamante dopado con n a 0,1 eV). Por encima de 0 kelvin, la emisión catódica fría espontánea hace funcionar el sistema aislado cerrado. Los electrones emitidos caen continuamente por el gradiente de potencial de 5,8 voltios. La evaporación del nitruro de carbono enfría esa placa. La colisión acelerada contra el osmio calienta esa placa. Vueltas y vueltas. Las placas nunca entran en equilibrio térmico cuando se cortocircuitan eléctricamente.