Článek
Perpetuum mobile z gravitace? Kapilární žebříky, turbína a realita fyziky
Představme si nádrž s vodou. Do ní je ponořena dlouhá konstrukce – soustava úzkých štěrbin a komůrek, takzvaný kapilární žebřík. Spodní konec leží hluboko pod hladinou, třeba v hloubce deseti metrů. Horní konec vystupuje nad hladinu, třeba o pět metrů. Vodě se nabízí dvě cesty: pohodlně spočívat v nádrži, nebo projít složitou, ale velmi chytře navrženou stezkou, kde štěrbiny fungují jako jednosměrné zarážky. Pokud je tato stezka navržena správně, voda se po ní skutečně vydá vzhůru a vyteče. Na konci čeká turbína, která se roztočí a získá energii. Voda se potom vrátí zpátky do nádrže. A tak stále dokola.
„Je to perpetuum mobile?“ láká se titulky. Ne. Zdrojem energie je gravitace. Tohle je klíčová věta, která musí zaznít hned na začátku. Žádná energie se nevyrábí z ničeho. Voda v nádrži v hloubce nese potenciální energii. Kapilární žebřík umožní téhle energii odtéct řízenou cestou, bez toho, aby se voda samovolně vracela zpět. Turbína si přitom „ukousne“ svůj díl. Fyzika se neobchází, naopak – využívá se v tom nejvšednějším i nejpoetičtějším smyslu slova.
---
Kapilární žebřík jako „hydraulická dioda“
Základem celého triku je kapilární štěrbina: úzký prostor, v němž se voda díky povrchovému napětí a dokonalé smáčivosti povrchu udrží proti gravitaci. Jedna taková štěrbina udrží jen malý „schod“ vodního sloupce. Spojením mnoha štěrbin a komůrek za sebou vzniká kapilární žebřík. Ten brání tomu, aby se voda, která už se dostala o kus výš, spadla zpět – jako kdyby stoupala po zábradlím chráněném schodišti.
Kapilární žebřík tím nezvyšuje tlak, nepřidává energii. Pouze rozděluje gravitaci na malé kousky, které povrchové síly zvládnou „udržet“. Výsledkem je jednosměrná cesta vzhůru: zespodu voda vstoupí, prochází schod po schodu, až nakonec dorazí nad hladinu a vyteče ven.
---
Gravitační energie jako „palivo“ systému
Kolik energie z toho lze dostat? Představme si spád – výšku mezi místem, odkud voda proudí (10 m pod hladinou), a místem, kde turbína odebírá energii (5 m nad hladinou). Ten rozdíl je naším „palivem“. Gravitace poskytuje potenciální energii vody. Tlak v hloubce je vyšší, takže voda „chce“ ven. Kapilární žebřík jí zabrání vracet se zpět a umožní stabilní tok směrem nahoru.
Když necháme vodu protékat turbínou, získáme výkon. Když vodu za turbínou vrátíme do nádrže, uzavíráme koloběh: voda klesne, při klesání ztratí získanou energii (třeba ve formě tepla při tření, turbulencí), nebo ji musíme mechanicky vrátit nahoru (což opět stojí energii). Žádný krok v tomto cyklu není zadarmo – úspory jsou v tom, že kapilára funguje bez ventilů, bez čerpadel, bez elektrikářů. Ne v tom, že bychom porušili zákon zachování energie.
---
Proč tisíce žebříků paralelně nezlomí fyziku
Teoreticky lze dát mnoho kapilárních žebříků paralelně, aby se zvýšil průtok. Každý žebřík je malá cesta s nízkým průtokem, ale dohromady dají větší. Je to podobné jako u slunečních panelů: jeden panel dá pár wattů, sto panelů už pohání dům. I tady je výsledný výkon limitován zdrojem – gravitačním spádem. Čím víc vody přes systém teče, tím rychleji „odčerpává“ energetický obsah spádu. Jakmile by se voda nevracela, hladina se sníží. Jakmile by se vracela čerpáním, musí se investovat energie zpátky – ztráty se nenechají oklamat.
---
Turbína jako elegantní odběratel gravitační energie
Vodní turbína v tomhle příběhu není hrdina-lump, ale elegantní pracovník: převezme část gravitační energie a převede ji na mechanickou či elektrickou. Nic víc, nic míň. Voda skrze ni projde a vrátí se zpět do nádrže, případně do spodní části systému. Pokud je systém otevřený (voda někam odteče), pak se bez doplňování zdroje (čerstvé vody nebo jiné formy energie) vše zastaví.
---
Co tento koncept umí – a co ne
Umí:
Ukázat, jak se dá bez čerpadel a ventilů vytvořit jednosměrný tok vody.
Využít gravitaci jako stabilní, pasivní zdroj energie v malém měřítku.
Nabídnout řešení tam, kde je potřeba pasivní transport vody (zavlažování, chlazení, experimentální aparatury).
Být škálovatelný paralelně, pokud jsou cíle realistické (ml/s až l/s, ne megawatty).
Neumí:
Vyrobit energii „z prázdna“.
Porazit termodynamiku a vytvořit perpetuum mobile.
Bez ztrát cyklit vodu donekonečna tak, aby efekt byl větší než vložená energie.
---
Esej o využívání gravitační energie jako závěrečný rámec
Gravitace je „zdarma“, ale není „bez limitu“. Každý, kdo se kdy zadíval na vodopád, vlastně viděl malou elektrárnu v přírodě – dokud se voda valí dolů, energie je k dispozici. Kapilární žebřík je jen jiný způsob, jak usměrnit vodu, přesměrovat její tok a přitom nevyužívat žádnou aktivní součástku. Je to tichá, pomalá verze vodopádu, kde místo kamenů a kaskád pracují molekuly vody a povrchové síly.
Když to někdo nazve „perpetuum mobile“, je to proto, že to vypadá až magicky: voda stoupá proti gravitaci, turbína běží, nikdo neotočil vypínačem. Ale kouzlo nestojí v popření fyziky. Stojí v vynalézavosti, jak fyziku použít ve vlastní prospěch. V kapilárních štěrbinách není nic nadpřirozeného; jen kombinace povrchového napětí, geometrie a hydrostatiky.
A tak když se ptáme: „Je to perpetuum mobile?“ – odpověď zní: Ne, je to využití gravitační energie. Voda dává, protože může: je dole, má potenciál jít nahoru. Kapilární žebřík jí brání padnout zpátky. Turbína si vezme svůj díl. Ztráty sežerou zbytek. A až potenciál dojde, je hotovo.
Smysl není v nekonečnosti, ale v užitečnosti. V zařízení, které funguje, protože chytře využívá fyzikální zákony, namísto toho, aby je zkoušelo obelstít. Pokud hledáme udržitelná, pasivní řešení – tady je jedno z nich. Ne jako zázračný stroj, ale jako tichý, skromný důkaz, že gravitaci můžeme brát jako přítelkyni, když s ní hrajeme podle pravidel.