Animo a los lectores a recordar todos los temas tratados en capítulos anteriores. Recapitulando, ya conocimos las leyes fundamentales que rigen la naturaleza en cuanto a fenómenos relacionados con la energía. La energía se conserva y no se crea. Es decir, la energía que hay es la que fue, es y será hasta el fin del mundo, salvo que la existencia de un ser superior, Dios, pudiera hacer fracasar las leyes de la física (PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA). La energía, sin embargo, pierde calidad y puede ocurrir que sistemas muy energéticos tengan una energía poco útil, mientras que sistemas con poca energía pueda utilizarse con un rendimiento muy elevado (SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA). Posteriormente revisamos las magnitudes energéticas, el equilibrio y la función de Gibbs, etc.
Hoy podemos hablar de lo que se denominarían "mentiras científicas". Llamamos mentiras científicas (o psedociencia) a saberes o descubrimientos que son más o menos increíbles pero que encierran un halo de ciencia hasta que se desenmascara su falsedad. Es el caso de los astrólogos (que según la posición del astro, que se puede predecir muy exactamente, darán un vaticinio). Entre esos falsos científicos se encuentran los descubridores de las máquinas de movimiento continuo y los descubridores de nuevas formas de energía "revolucionarias".
El móvil perpetuo o máquina de movimiento continuo es una máquina que como su nombre indica no se para nunca. Ya hemos analizado la segunda ley de la termodinámica, que afirma que es imposible que un cuerpo que está a más temperatura que otro se caliente espontáneamente mientras que el otro se enfría también espontáneamente. Sería como afirmar (otro efecto de esta ley termodinámica) que una cosa levitara sin que ninguna fuerza actuara sobre ella, algo así como una anti-gravedad.
Máquinas de este tipo hay muchas y variadas, que son muy interesantes no porque el movimiento sea o no continuo sino porque han conseguido el avance de la ciencia y el descubrimiento de propiedades físicas de los materiales. Así, en la práctica, el rozamiento u otras fuerzas de ligadura impiden el movimiento totalmente continuo, al añadir una pérdida de potencia por calor y trabajo en el movimiento.
Hasta el finales del siglo XIX y principios del XX, cuando la termodinámica y las leyes cuánticas se tornan como inevitables en la ciencia, el movimiento perpetuo fue considerado una prioridad. Hoy nadie cree en los charlatanes del siglo XVI y XVII, que incluso cogían a personas y las metían dentro de sus inventos para que dieran cuerda a los mismos y para demostrar que eran "perpetuos".
Sin embargo, tras la Segunda Guerra Mundial, parece que las cosas reaparecen, como la mala hierba. Hoy todos sabemos que la energía es un valor cada vez más de moda. ¿Cuántos han afirmado que han conseguido un motor de agua?¿Cuántos han afirmado que han conseguido un motor de aire?¿Cuántos afirman que por complicados procesos han sido capaces de obtener fluoroclorofosfato de bismuto y plomo (nombre totalmente inventado, cuya es existencia es pura coincidencia) y generan electricidad de manera sencilla y renovable, ya que son pilas que nunca se gastan?¿O cuántos dicen que con hielo y agua son capaces de generar electricidad sin límites?
Ahora estamos en disposición de reírnos de estos charlatanes. Comencemos.
Lo primero es analizar el problema CON TODAS LAS AFIRMACIONES. Esto es, en ningún caso diremos a priori que estas afirmaciones sean imposibles. Lo que diremos es que dichas afirmaciones no serán ciertas al mismo tiempo.
Por ejemplo. No hace mucho escuché a un señor que afirmaba que había descubierto un "motor de agua". Para empezar, de ser cierta esta afirmación, este señor sería multimillonario, ya fuera porque su invento le reportara pingües beneficios, ya fuera porque se lo comprara alguna gran empresa petrolera. Imaginen, hombres de poca fe. ¿De verdad creen que Exxon gastaría millones de dólares en perforar pozos cuando podrían poner una bomba y vender agua tratada para vehículos?¿De verdad creen que no sería más fácil vender coches que se recargaran sólo con agua?
No, más bien es un charlatán romántico que desea que su invento al menos sea conocido por generaciones posteriores. Ya dijimos que la energía se puede obtener de distintos modos, pero en todo momento sólo existen dos formas reales de obtenerlo:
1. Calor
2. Trabajo.
Dentro de trabajo, se entiende a la fórmula diferencial dW=F·dr, siendo W el trabajo, F la fuerza y r el desplazamiento de la partícula. En este aspecto, F es lo que realmente genera ese trabajo. F puede ser una de las cuatro interacciones fundamentales y todo trabajo se reduce en cualquier caso a una de esas cuatro interacciones (gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil).
Así, un motor de agua produce trabajo a través de un calor generado. Este calor es generado por un fenómeno químico. En este caso puede ser o bien una combustión (lo más lógico) o bien otro tipo de reacción química. El caso es que este señor decía que el agua producía energía al reaccionar con molibdeno o manganeso (no me acuerdo bien de la sustancia).
Si mal no recuerdo, el agua en contacto con el molibdeno se descomponía en hidrógeno y oxígeno y luego en un carburador se volvían a unir mediante una combustión, para hacerse agua nuevamente y otra vez ir a la cámara de descomposición y nuevamente reaccionar. El molibdeno actuaba como catalizador, por lo que nunca se consumía.
¡No dirán que no es genial! El fin de los problemas energéticos mundiales. Obviamente ningún político malvado ha destruido los planos (porque los hay todavía más malos que lo comprarían para ser más poderosos). La razón es que desde el punto de vista termodinámico es imposible dicho proceso.
Empecemos en el tanque inicial. Agua con molibdeno. El agua se descompone. Este es un proceso endotérmico, es decir de entalpía positiva (285 kJ/mol). La entropía es también positiva y tiene un valor de 162 J/mol. Según la ecuación de Gibbs, para que ocurra la reacción espontáneamente hay que calentar el medio por encima de los 1760 K. Ni el molibdeno ni ningún otro catalizador puede evitar eso. Lo que puede es acelerar la velocidad de reacción y que la energía de activación de la reacción sea la menor posibles (es decir, lo más cercana a 1760 K).
¿Quiere decir entonces que no es posible descomponer el agua a temperatura ambiente? Sí, es posible, pero no según esa ecuación tan burda (H2O = H2 + 1/2 O2). Por ejemplo, en una electrolisis, el agua no está en estado puro, sino en presencia de un soluto ácido o básico. Por tanto las reacciones son 2H(+) + 2 electrones(-) = H2. y el oxígeno sigue una reacción análoga (bastante más compleja, pero que genera oxígeno molecular). Aunque parezca una tontería, el resultado es el mismo, pero el proceso (o lo que es lo mismo, las sustancias de partida, son distintas). El protón (H+) está libre y deseoso de encontrar un electrón con quien unirse y estabilizarse. Este proceso no requiere altas temperaturas.
Descartando entonces el motor de agua y el molibdeno en descomposición directa del agua por la alta temperatura requerida (1760 K), podríamos pensar que el molibdeno provocara alguna descomposición del agua en algo parecido a un protón y un grupo hidroxilo o algún compuesto que permitiera disminuir la energía de Gibbs. Es probable que esto ocurra en esos motores de agua que suelen aparecer de vez en cuando en televisión. En este en concreto, el molibdeno se mezclaría con agua, hidratándose o acidificando el medio o algún medio análogo. ESTA ES LA CLAVE. En el mismo momento que hace esto, el ciclo jamás podrá ser continuo per se y el segundo principio de la termodinámica hará que el invento se pare.
Volvamos a analizar el modelo.
1. El molibdeno se combina con agua. El molibdeno sufre una transformación momentánea para luego recuperarse totalmente (como todo buen catalizador).
2. El agua se descompone en oxígeno e hidrógeno.
3. El agua se regenera al realizarse la combustión y vuelve al depósito de donde estaba al principio.
Entonces, llega la pregunta. ¿Y el molibdeno?¿Qué ocurrió? Está claro que en ese modelo, el invento fracasa. El molibdeno está impurificado (ya sea hidratado, ya sea acidificado, etc.). Para que vuelva a ser útil hay que descontaminarlo. PARA ELLO SE REQUIERE ENERGÍA EXTERIOR, YA QUE LA TERMODINÁMICA PREDICE QUE EN UN SISTEMA CERRADO EL PROCESO NUNCA ES COMPLETAMENTE REVERSIBLE Y POR TANTO, FINALMENTE, SE PARAN LAS REACCIONES.
Conclusión final. Desconfiemos de los inventos y los inventores. Desconfiemos de los que admiten sistemas químicos cerrados y aislados con los que consiguen eternamente energía. Desconfiemos de los sistemas químicos cerrados pero no aislados, es decir, que pueden intercambiar calor pero no materia (por ejemplo, una caldera de vapor) en donde todos los procesos químicos se dan en el mismo receptáculo, formándose "celdas" de entropía negativa que no interactúan con el resto. Este último tipo de estructura no es imposible (el mismo planeta Tierra es este tipo de estructura) pero realmente tienen que existir barreras físico-químicas estables que impidan que esas celdas se vean afectadas por los alrededores.