T12 - T13 - T14 Het “perpetuüm-vogeltje”

Het perpetuüm-vogeltje.

In sommige rariteitenwinkels kan men het zogenaamde drinkende vogeltje kopen. In zijn eenvoudigste vorm bestaat dit apparaatje uit een voorraadvat met een vluchtige vloeistof, dat via een capillair is verbonden met een tweede, kleiner reservoir dat als kop fungeert. Dit tweede reservoir heeft een bekvormig aanhangsel. Het geheel is scharnierend opgesteld.

Op de bek kleeft een stukje stof dat een hoeveelheid water kan opnemen : de bek wordt bevochtigd.
Na de bevochtiging begint er op die plaats een verdamping. Dit verdampingsproces vergt energie en de warmte daarvoor wordt gehaald uit het bovenste reservoir. Het resultaat is dat in het "kopreservoir" de temperatuur begint te dalen, waardoor het aantal gasmoleculen door condensatie vermindert. Hierdoor daalt de druk en begint de vloeistof in het capillair te stijgen. Naarmate de verdamping vordert, bereikt de vloeistofkolom het kopreservoir met als gevolg dat het zwaartepunt van het systeem voorbij de steunpunten (poten) komt te liggen. Op dat moment kantelt het geheel. De bek wordt opnieuw bevochtigd waardoor de temperatuur van het kopreservoir onmiddellijk stijgt. Hierdoor stijgt opnieuw de druk in het kopreservoir, stroomt de vloeistof terug naar het onderste reservoir en komt het geheel weer rechtop te staan. De cyclus kan herbeginnen.
Vandaar de naam "perpetuüm" of eeuwigdurend.

Met T13 wordt het verloop van temperatuur en entropie tijdens de verschillende stadia getoond.
Hetzelfde gebeurt met T14 voor de druk en het volume. Dit laat toe een pV-grafiek en een een Ts-grafiek op te stellen.
De grafieken zullen er dus als volgt uitzien :

We zien dat een cyclus doorlopen wordt tussen A (rechtop) en B (kantelen). Het drinkende vogeltje is dus een soort motor. De oppervlakte begrensd door het pV-diagram stelt de geleverde arbeid W voor. De oppervlakte in het TS-diagram stelt de door het systeem geabsorbeerde warmte Q voor.
Merk op dat gezien de eerste hoofdwet W gelijk is aan Q.