Wie funktioniert eigentlich ein Perpetuum Mobile?

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Einmal angestoßen bleibt es ewig in Bewegung: Das Perpetuum Mobile. Oberflächlich betrachtet scheint es durchaus möglich zu sein, Energie praktisch aus dem Nichts zu generieren. In der Realität widerspricht jeder bisher bekannte Ansatz jedoch den Grundgesetzen der Thermodynamik. Energie geht verloren.

Sei es durch Reibung, sei es durch Abgabe von Wärme an die Außenwelt oder durch den Verlust von Spannung wegen eines internen Widerstandes. Diese muss wieder ersetzt werden, um das System in seinem Zustand zu erhalten. Selbst wenn es gelingen würde, diesen Verlust auf Null zu begrenzen, wäre das kein Weg zu einer unendlichen, sauberen Energiequelle. Denn gemäß dem Gesetz zur Energieerhaltung kann maximal die Leistung erzeugt werden, die auch investiert wurde. Es würde sich deshalb lediglich um eine hocheffiziente Maschine handeln.

Das Ziel in der Physik ist es darum, bereits vorhandene Energie als Quelle für einen Kreislauf zu nutzen. Dadurch wird eine scheinbar antriebslose Bewegung ermöglicht, die leicht den Eindruck eines Perpetuum Mobiles erzeugen kann. Das Problem bei einem solchen Ansatz ist es, dass streng definierte Rahmenbedingungen erzeugt werden müssen, um die Umsetzung von einer Energieform in eine andere zu erlauben.

Jedes bekannte Perpetuum Mobile benötigt Energie von außen

In seiner Beschreibung wird es mit einem Mechanismus in ewig gleicher Bewegung ohne Zuführung einer äußeren Energie gleichgesetzt – zum Beispiel der Trinkstorch. Einmal in das Wasser eingetaucht, wiederholt er diese Bewegung unablässig, ohne auf weitere Hilfsmittel angewiesen zu sein.

Das kleine Artefakt hat bereits mehrfach große Denker inspiriert – Politiker wie den US-Präsidenten Herbert Hoover, Ingenieure und sogar Nobelpreisträger wie Alfred Einstein. Doch letztendlich steht hinter der scheinbar unabhängigen Bewegung ein einfaches Gesetz, das der Energieerhaltung innerhalb eines geschlossenen Systems entspricht. Nur solange die äußeren Bedingungen denjenigen für eine weitere Funktion entsprechen, bleibt das Modell in Bewegung. Letztendlich nutzt zum Beispiel der Trinkstorch die Tatsache aus, dass durch Verdunstung eine Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren und der Außenwelt hergestellt wird.

Der Schnabel ist mit einem speziellen Stoff beschichtet, der durch eine große Oberfläche die Verdunstung des Wassers begünstigt. Dabei wird dem Inneren Wärme entzogen. Hier befindet sich eine Flüssigkeit mit einem niedrigen Siedepunkt, die bereits bei Zimmertemperatur schnell verdampft. Kühlt der Kopf ab, wird diese durch den niedrigeren Druck in ein Röhrchen gepresst. Der Schwerpunkt verlagert sich und der Storch kippt nach vorne über. Das vorher durch die Flüssigkeit verschlossene Ende des Röhrchens hebt sich und es findet ein Druckausgleich statt. Warmer Dampf steigt nach oben und der Trinkstorch bewegt sich wieder in die aufrechte Position. Am nassen Schnabel setzt erneut die Verdunstung ein, er kühlt ab und der Kreislauf beginnt von neuem.

Der Effekt lässt sich von außen manipulieren, indem zum Beispiel der Trinkstorch nicht in Wasser, sondern in leicht flüchtigen Spiritus eintaucht. Dieser beschleunigt das Wippen. Wird stattdessen eine Kuppel über ihn gestülpt, kommt das System zum Stehen. Die eingeschlossene Luft sättigt sich und bei einer zu hohen Luftfeuchtigkeit findet keine Verdunstung mehr statt.