Die Idee eines Perpetuum Mobile 2. Art ist es, aus Umgebungswärme Arbeit zu gewinnen. Das heißt, durch örtliche Abkühlung gewonnene Wärme soll komplett in mechanische Arbeit umgesetzt werden. Durch die Entziehung von Wärme soll mechanische Leistung entstehen. Wie bereits erwähnt, werden Perpetuum Mobile nach dem thermodynamischen Hauptsatz klassifiziert, dem sie widersprechen. Ein Perpetuum Mobile 2. Art verletzt nicht den ersten thermodynamischen Hauptsatz, sondern den zweiten, nach dem es nicht möglich ist, dass Wärme von einem Körper niedrigerer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergeht. Man kann die Umwandlung von Arbeit in Wärme nicht rückgängig und dadurch freie Energie nutzbar machen.

Warum es nicht funktioniert

Ein Perpetuum Mobile der 2. Art ist also ein Konstrukt, welches versucht, Wärme an einem Ort aufzunehmen und in andere Energieformen umzuwandeln. Dies spricht insofern nicht gegen den Energieerhaltungssatz, als dass Maschinen möglich sind, welche Wärme in andere Energieformen wie zum Beispiel Strom umwandeln, vorausgesetzt, die Energieerhaltung wird beachtet.

Nun ist es aber so, dass von Maschinen, welche Wärme in andere Energieformen umwandeln, vier Voraussetzungen erfüllt werden müssen, damit der zweite thermodynamische Hauptsatz nicht verletzt wird. Zum einen muss sowohl ein heißer als auch ein kalter Punkt gegeben sein. Zum anderen muss eine Wärmekraftmaschine zwischen dem heißen und dem kalten Punkt arbeiten. Weiterhin muss die Wärme durch die Wärmekraftmaschine fließen, welche die Wärme zum Teil in eine höherwertige Energieform umwandelt. Teils wird die Energie der Wärme aber auch am kalten Punkt durchgeleitet.
Dies ist also der springende Punkt, warum das Perpetuum Mobile dem zweiten thermodynamischen Hauptsatz widerspricht: Die Wärme über die Maschine muss zumindest zu einem Teil zum kälteren Punkt abfließen, denn andernfalls kommt es bereits nach sehr kurzer Zeit zum Stillstand der Maschine. Hinzu kommt, dass die Differenz der Temperatur zwischen dem kalten und dem warmen Punkt Einfluss auf den Wirkungsgrad der Maschine nimmt. Je kleiner die Temperaturdifferenz ist, desto niedriger ist auch der Anteil höherwertiger Energie, die umgewandelt wird.

Anzeige

Theoretische Beispiele für Perpetuum Mobile 2. Art

Verschiedene theoretische Beispiele für Perpetuum Mobile sind denkbar. Ein Beispiel wäre etwa ein Rad, für welches Antriebsenergie ausschließlich aus Zimmerwärme gewonnen wird, und das sich deshalb fortwährend weiter dreht. Dies ist allerdings nicht möglich, da die Energie in die falsche Richtung fließen müsste. Bei der Drehung des Rades entsteht schließlich Reibung, durch die sich das Rad erwärmt. Damit liegt die Temperatur des Rades über der Zimmertemperatur. Energie aus der Zimmerwärme kann daher auf diesem Weg nicht gewonnen werden. Ein Kochtopf, der nur durch Wärme aus der Zimmerluft erhitzt wird, gänzlich ohne, dass ihm auf andere Weise Energie von außen zugeführt wird, ist ein ähnliches Beispiel, was das Prinzip noch deutlicher macht. Schließlich soll der Kochtopf immer heißer werden, so dass seine Temperatur deutlich über der Zimmertemperatur liegt. Ebenfalls kann man sich ein
Perpetuum Mobile 2. Art anhand eines Kühlschrankes vorstellen, dessen Kompressor mit Hilfe der den gekühlten Lebensmitteln entzogenen Wärme angetrieben wird.

Auch ein Schiff, welches bei seiner Fahrt über ein Gewässer ausschließlich durch freie Energie angetrieben wird, die als Wärme aus dem Wasser entzogen wird, wäre ein Perpetuum Mobile 2. Art. Beim Antrieb des Schiffsmotors würde sehr viel Wärme entstehen, auch hier müsste die Energie in die falsche Richtung fließen. Keines dieser Beispiele ist daher nach dem aktuellen Stand physikalisch möglich.

Scheinbare Perpetuum Mobile 2. Art

Es gibt zahlreiche Erfindungen, die aus Umgebungswärme Arbeit gewinnen und die – zumindest auf den ersten Blick – den Anschein erwecken, Perpetuum Mobile zu sein. In vielen Fällen wird dabei zum Bau ein leichtgängig gelagertes Rad verwendet, welches in Drehung versetzt wird, indem es eine Gewichtsverlagerung erfährt. Dies geschieht durch geringste Veränderungen der Umgebungstemperatur. Ein Beispiel hierfür ist das Feyman-Rad. Darunter versteht man ein flexibles Rad, welches über Gummiband-Speichen verfügt. Diese Gummibandspeichen ziehen sich auf der wärmeren Seite zusammen und entspannen sich auf der kälteren Seite wieder, so dass das Rad in Bewegung gerät. Tatsächlich dreht sich so ein Rad über eine ziemlich lange Zeit, doch es handelt sich trotzdem nicht um ein Perpetuum Mobile. Das Feyman-Rad erfüllt im Gegensatz zu allen Perpetuum Mobile zweiter Art nämlich die Voraussetzungen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. In der Maschine wird Wärme von der kalten Seite aus zur warmen Seite transportiert, also handelt es sich letztlich um Wärmekraftmaschinen, bei denen sehr geringe Temperaturunterschiede ausgenutzt werden.

Anzeige

Bei manchen Erfindungen wird auch die Zunahme der Entropie bei der Verdunstung von Wasser genutzt. Dies ist zum Beispiel bei dem sehr bekannten Trinkvogel der Fall. Dieser besteht aus einem Glasbehälter, in dem sich eine hermetisch eingeschlossene Flüssigkeit befindet. Der Trinkvogel befindet sich in einem Gestell, so dass er sich drehen kann. Sobald man unter ihm ein Glas Wasser platziert und seinen Schnabel einmal ins Wasser taucht, richtet sich der Vogel immer wieder auf, nur um danach seinen Schnabel sofort wieder ins Wasser abzusenken. Der Trick hierbei ist schlicht und ergreifend die Verdunstungswärme. Die Schnabelspitze des Vogels ist mit einer Schicht aus Filz bedeckt, von der das Wasser beim Aufrichten verdunstet. Damit wird dem Kopf
des Vogels Wärme entzogen und die Flüssigkeit im Inneren des Vogels kondensiert. Der Kopf des Vogels gewinnt dadurch wieder ein größeres Gewicht. Auch hierbei handelt es sich also nicht um ein Perpetuum Mobile, auch wenn der Trinkvogel auf den ersten Blick eindrucksvoll scheint.