IT202100028205A1 - SYSTEM AND PROCEDURE FOR WORK GENERATION FROM SURFACE FREE ENERGY - Google Patents

SYSTEM AND PROCEDURE FOR WORK GENERATION FROM SURFACE FREE ENERGY Download PDF

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IT202100028205A1
IT202100028205A1 IT102021000028205A IT202100028205A IT202100028205A1 IT 202100028205 A1 IT202100028205 A1 IT 202100028205A1 IT 102021000028205 A IT102021000028205 A IT 102021000028205A IT 202100028205 A IT202100028205 A IT 202100028205A IT 202100028205 A1 IT202100028205 A1 IT 202100028205A1
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IT
Italy
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water
energy
container
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glass
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Application number
IT102021000028205A
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Italian (it)
Inventor
Sandro PINZAFERRI
Original Assignee
Sandro PINZAFERRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/005Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

IMPIANTO E PROCEDIMENTO DI GENERAZIONE DI LAVORO DA ENERGIA SYSTEM AND PROCEDURE FOR GENERATION OF WORK FROM ENERGY

LIBERA SUPERFICIALE FREE SURFACE

Campo dell'invenzione Field of invention

La presente invenzione riguarda il settore delle energie alternative e in particolare ha ad oggetto un impianto e procedimento di generazione di lavoro da energia libera superficiale, secondo un sistema che pu? essere indicato con l?acronimo LES (Lavoro da Energia Superficiale). The present invention concerns the alternative energy sector and in particular has as its object a plant and process for generating work from surface free energy, according to a system that can be indicated with the acronym LES (Work from Superficial Energy).

Stato dell'arte State of art

Ad oggi il campo delle energie alternative, cio? dei sistemi di estrazione di energia meccanica, elettrica, termica, da fonti alternative, ? tendenzialmente dominio di fonti naturali rinnovabili quali radiazione solare, vento, moto delle onde o delle maree, fenomeni geotermici ecc.. Tali fonti rinnovabili attualmente utilizzate forniscono energia finch? presenti, ma possono essere discontinue e decisamente variabili anche quando presenti, ci? costituendo come ovvio una problematica che da un lato si cerca di risolvere o almeno minimizzare, dall?altro spinge alla ricerca di ulteriori fonti e soluzioni che possano assicurare tale continuit?, oltre che in generale fornire risorse di supplemento al fabbisogno energetico globale. To date the field of alternative energies, that is? systems for extracting mechanical, electrical and thermal energy from alternative sources, ? generally dominated by renewable natural sources such as solar radiation, wind, wave or tidal motion, geothermal phenomena, etc. These renewable sources currently used provide energy as long as present, but they can be discontinuous and decidedly variable even when present, what? obviously constituting a problem that on the one hand we are trying to resolve or at least minimize, on the other it pushes us to search for further sources and solutions that can ensure this continuity, as well as generally providing supplementary resources to global energy needs.

Sintesi dell'Invenzione Summary of the Invention

Lo scopo fondamentale della presente invenzione ? quello di fornire appunto un sistema (impianto e metodo) che sfrutti efficacemente una fonte diversa da quelle naturali tradizionali, e segnatamente l?energia libera superficiale latente, presente all?interfaccia tra elementi diversi, che si manifesta tramite l?azione di forze naturali quali quelle di adesione e coesione. The fundamental purpose of the present invention? that of providing a system (system and method) that effectively exploits a source other than traditional natural ones, and in particular the latent surface free energy, present at the interface between different elements, which manifests itself through the action of natural forces such as those of adhesion and cohesion.

L?obiettivo ? quello di utilizzare tali forze per compiere lavoro (innalzamento di un certo volume di liquido) per poi sfruttare, tramite apposito sistema, la variazione energetica che tale lavoro pu? generare. Per funzionare, il sistema deve far s? che l?energia ottenuta (per trasformazione da superficiale a potenziale) venga fornita con continuit? e quindi permetta alle forze di adesione e coesione di innalzare ciclicamente il liquido per compiere lavoro e ricreare le condizioni energetiche di un processo naturale (capillarit?) di per s? irreversibile e reso reversibile (a meno delle perdite entropiche) grazie all?energia esterna fornita, sia in termini di lavoro speso che di calore assorbito; diversamente senza variazioni contestuali il lavoro delle forze di adesione e coesione si tradurrebbe nell?innalzamento una-tantum del liquido. L?invenzione si propone dunque di assicurare al sistema una ciclicit? che crei le condizioni per avere un?energia continua nel tempo e sostanzialmente stabile in valore. The target ? that of using these forces to carry out work (raising a certain volume of liquid) and then exploiting, through a special system, the energy variation that this work can? generate. To work, the system must do that the energy obtained (through the transformation from superficial to potential) is supplied continuously? and therefore allows the forces of adhesion and cohesion to cyclically raise the liquid to carry out work and recreate the energetic conditions of a natural process (capillarity?) in itself? irreversible and made reversible (except for entropic losses) thanks to the external energy supplied, both in terms of work expended and heat absorbed; otherwise, without contextual variations, the work of the adhesion and cohesion forces would result in the one-off rise of the liquid. The invention therefore aims to ensure cyclical nature of the system. that creates the conditions for having energy that is continuous over time and substantially stable in value.

Tali scopi e propositi, assieme ad altri accessori, vengono raggiunti dall?impianto e metodo di generazione di lavoro da energia superficiale libera secondo la presente invenzione, le cui caratteristiche essenziali sono oggetto delle rivendicazioni indipendenti annesse. These aims and purposes, together with other accessories, are achieved by the system and method of generating work from free surface energy according to the present invention, the essential characteristics of which are the subject of the attached independent claims.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Le caratteristiche e i vantaggi dell?impianto e metodo secondo la presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla descrizione che segue di sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: The characteristics and advantages of the system and method according to the present invention will be more clearly from the following description of its embodiments, made by way of example and not by way of limitation, with reference to the attached drawings in which:

? la figura 1 ? una vista dall?alto di un?unit? di base dell?impianto secondo l?invenzione, in una fase 0 e in una fase 1 secondo quanto verr? dettagliato di seguito; ? figure 1? a top view of a unit? basis of the system according to the invention, in a phase 0 and in a phase 1 as will be detailed below;

? la figura 2 ? una vista dall?alto di un?unit? funzionale dell?impianto di figura 1; ? la figura 3 ? una vista dall?alto di una unit? principale dell?impianto secondo l?invenzione; ? figure 2? a top view of a unit? functional of the system in figure 1; ? figure 3? a top view of a unit? main of the system according to the invention;

? la figura 4 ? di nuovo una vista dall?alto analoga a quella di figura 1, con un gruppo di vetrini in fase di passaggio da una zona Z1 a una zona Z2 dell?unit?; ? figure 4? again a top view similar to that of figure 1, with a group of slides in the process of moving from a zone Z1 to a zone Z2 of the unit;

? la figura 5 ? una vista in sezione longitudinale dell?unit? di base secondo il piano indicato dalle frecce A-A di figura 1, in una prima fase (o fase 1) di funzionamento; ? figure 5? a longitudinal section view of the unit? based on the plane indicated by the arrows A-A of figure 1, in a first phase (or phase 1) of operation;

? la figura 6 ? una vista analoga a quella di figura 5, in una seconda fase (o fase 2) di funzionamento dopo il passaggio di un volume d?acqua ?V; ? figure 6? a view similar to that of figure 5, in a second phase (or phase 2) of operation after the passage of a volume of water ?V;

? la figura 7 ? uno schema rappresentativo del bilancio energetico del sistema secondo l?invenzione; ? figure 7? a representative diagram of the energy balance of the system according to the invention;

? la figura 8 rappresenta un ciclo termodinamico secondo cui opera il sistema secondo l?invenzione. ? figure 8 represents a thermodynamic cycle according to which the system according to the invention operates.

Descrizione dettagliata dell?invenzione Detailed description of the invention

Verranno di seguito esposte le modalit? di realizzazione di un sistema idoneo ad ottenere lavoro dalle forze di adesione e coesione dovute alla variazione di energia superficiale quando vengono messi a contatto elementi diversi di tipo solido, liquido e gassoso. Will the methods be explained below? of creating a system suitable for obtaining work from the adhesion and cohesion forces due to the variation in surface energy when different solid, liquid and gaseous elements are brought into contact.

Si mostra che ? possibile ottenere energia dalle propriet? della materia grazie alle forze che si esercitano tra le molecole per interazione essenzialmente di tipo elettromagnetica: tali forze sono dette di adesione (tra molecole diverse) e coesione (tra molecole uguali) e il lavoro utile ottenuto dalla combinazione di queste forze pu? essere, ad esempio, trasformato in energia elettrica sia direttamente che per accumulo di energia potenziale. Does it show that? Is it possible to obtain energy from properties? of matter thanks to the forces that are exerted between molecules due to essentially electromagnetic interaction: these forces are called adhesion (between different molecules) and cohesion (between identical molecules) and the useful work obtained from the combination of these forces can? be, for example, transformed into electrical energy both directly and by accumulation of potential energy.

Per ottenere lavoro utile dalle forze suddette si sfrutta in particolare l?effetto della tensione superficiale che si crea nel liquido, all?interfaccia con gas e solido, quale forza risultante delle interazioni tra le molecole dei diversi elementi fisici. To obtain useful work from the aforementioned forces, we exploit in particular the effect of the surface tension that is created in the liquid, at the interface with gas and solid, as the resultant force of the interactions between the molecules of the different physical elements.

La tensione superficiale crea una differenza di pressione, determinabile con la legge di Laplace (valore della pressione maggiore nel liquido rispetto al gas) e questa differenza da luogo al fenomeno della capillarit?, con dislivelli pi? o meno accentuati, se il liquido ? a contatto con solidi di opportuni materiali, dimensioni e distanze. Per sfruttare il fenomeno capillare per ottenere energia, l?idea fondamentale alla base della presente invenzione ? quella di far variare il livello del liquido contenuto in due diversi volumi di un recipiente tramite la presenza/assenza del fenomeno capillare, cio? facendo innalzare e abbassare ciclicamente il livello tramite opportuni spostamenti di elementi mobili di un impianto. Surface tension creates a pressure difference, which can be determined with Laplace's law (higher pressure value in the liquid compared to the gas) and this difference gives rise to the phenomenon of capillarity, with greater differences in level. or less accentuated, if the liquid is in contact with solids of suitable materials, dimensions and distances. To exploit the capillary phenomenon to obtain energy, the fundamental idea behind the present invention is? that of varying the level of the liquid contained in two different volumes of a container through the presence/absence of the capillary phenomenon, that is? by cyclically raising and lowering the level through appropriate movements of mobile elements of a system.

Tali elementi mobili si muovono in un campo di forze (adesione e coesione) dovute all?energia superficiale; tale campo provoca una differenza di livello del liquido tra gli elementi, ovvero determina la variazione (in aumento) delle superfici di contatto dei materiali e quindi la variazione (in diminuzione) della loro energia superficiale: questa variazione ? la fonte energetica che il sistema utilizza trasformandola in energia meccanica potenziale (dislivello del liquido tra i due volumi del recipiente). These mobile elements move in a field of forces (adhesion and cohesion) due to surface energy; this field causes a difference in the level of the liquid between the elements, i.e. it determines the variation (increasing) of the contact surfaces of the materials and therefore the variation (decreasing) of their surface energy: this variation? the energy source that the system uses by transforming it into potential mechanical energy (difference in level of the liquid between the two volumes of the container).

? evidente che, affinch? il sistema produca lavoro utile, l?energia potenziale ottenuta, che, come si vedr? pi? avanti, ? dimostrabilmente inferiore alla variazione dell?energia superficiale, deve essere superiore al lavoro speso per muovere gli elementi del sistema. Si vedr? appunto che il lavoro speso per spostare gli elementi mobili pu? essere inferiore a quello ottenuto solo se il sistema rispetta determinate condizioni costruttive, in quanto entrano in gioco i parametri capillarit?/viscosit? degli elementi utilizzati. Questo significa che l?energia utile dipende dalle modalit? costruttive del sistema, modalit? che devono tendere ad ottimizzare la quantit? di energia ottenuta massimizzando l?attivit? delle forze di adesione e coesione mentre il lavoro speso deve essere quello minimo indispensabile a garantire che tale quantit? di energia sia prodotta con continuit? dalle forze. La quantit? di lavoro prodotto dalle forze di adesione e coesione ? indipendente dallo spostamento degli elementi mobili, cio? dal lavoro meccanico speso per muovere tali elementi, mentre dipende dal sistema: come vedremo dai calcoli, una volta scelti gli elementi, il liquido sollevato ? costante nella superficie altezza-distanza della componente capillare e quindi indipendente dal lavoro speso in spostamento. In particolare, vedremo che sul rapporto ?energia ottenuta / lavoro speso? influisce significativamente il rapporto dimensionale di larghezza/altezza degli elementi mobili: questa particolare situazione ? evidenziata anche dal numero di capillarit? che indica quanto le forze capillari prevalgano su quelle resistenti di viscosit?. ? it is clear that, so that? the system produces useful work, the potential energy obtained, which, as will be seen? more? after you, ? demonstrably lower than the variation in surface energy, it must be higher than the work spent to move the elements of the system. Will we see? precisely that the work spent to move the mobile elements can? be lower than that obtained only if the system respects certain construction conditions, as the capillarity/viscosity parameters come into play of the elements used. This means that useful energy depends on the modes? construction of the system, modality? which must tend to optimize the quantity? of energy obtained by maximizing the activity? of the forces of adhesion and cohesion while the work expended must be the minimum necessary to guarantee that this quantity? of energy is produced continuously? from the forces. The quantity? of work produced by the forces of adhesion and cohesion? independent of the movement of the mobile elements, that is? from the mechanical work spent to move these elements, while it depends on the system: as we will see from the calculations, once the elements have been chosen, the liquid raised? constant in the height-distance surface of the capillary component and therefore independent of the work expended in displacement. In particular, we will see that on the ratio ?energy obtained / work expended? significantly affects the dimensional ratio of width/height of the mobile elements: this particular situation? also highlighted by the number of capillaries? which indicates how much the capillary forces prevail over the resistant viscosity ones.

Per le suddette dimostrazioni e i relativi calcoli si presuppone l?utilizzo di un sistema definito nei materiali e nelle relative dimensioni secondo le ipotesi successivamente descritte. In particolare, si prenderanno in considerazione i seguenti elementi a temperatura ambiente (circa 20?-25?): come elemento solido, il vetro; come elemento liquido, l?acqua; come elemento aeriforme, l?aria. La scelta di tali elementi ? motivata dal fatto che essi sfruttano bene le forze di adesione e coesione, sono comuni, di facile utilizzo e non inquinanti. La scelta del vetro, oltre al relativo costo rispetto ad altri materiali solidi, risiede anche nel fatto che ha un valore di tensione superficiale alta rispetto all?acqua (circa 16 volte) e questo permette al vetro di essere facilmente ?bagnabile? (buone forze di adesione) in quanto questa possibilit? ? tanto pi? vera quanto pi? sono alte le energie libere superficiali del solido e basse le energie libere superficiali del liquido. For the aforementioned demonstrations and related calculations, the use of a system defined in terms of materials and related dimensions is assumed according to the hypotheses described below. In particular, the following elements will be taken into consideration at room temperature (around 20?-25?): as a solid element, glass; as a liquid element, water; as a gaseous element, air. The choice of these elements? motivated by the fact that they exploit adhesion and cohesion forces well, are common, easy to use and non-polluting. The choice of glass, in addition to its cost compared to other solid materials, also lies in the fact that it has a high surface tension value compared to water (about 16 times) and this allows the glass to be easily ?wettable? (good adhesion forces) as this possibility? ? all the more? true how much more? the surface free energies of the solid are high and the surface free energies of the liquid are low.

Al fine di ottenere migliori risultati e/o riduzioni di dimensioni del sistema potranno comunque essere utilizzati altri materiali ad alta bagnabilit? che la tecnologia pu? offrire e al contempo altro liquido o miscuglio acquoso pu? essere scelto per aumentare la tensione superficiale (senza al contempo aumentare significativamente l?angolo di contatto), nel rispetto dei costi/benefici, della sostenibilit? ambientale e dell?eventuale deperimento degli elementi utilizzati. In order to obtain better results and/or reductions in the size of the system, can other highly wettable materials be used? that technology can? offer and at the same time another liquid or aqueous mixture can? be chosen to increase the surface tension (without at the same time significantly increasing the contact angle), while respecting the costs/benefits, sustainability? environmental and possible deterioration of the elements used.

Con riferimento alle figure sopra menzionate, Il funzionamento del sistema secondo l?invenzione si basa sull?utilizzo del dislivello di acqua che le forze di adesione e coesione creano in due volumi separati di un recipiente grazie all?innalzamento dell?acqua per capillarit? tra gli elementi mobili del sistema; in pratica il lavoro svolto dalle forze ? assimilabile a quello di una pompa di sollevamento che sposta l?acqua da una parte all?altra di uno stesso volume creando cos? un dislivello. Tale dislivello d? luogo ad un flusso tra i due volumi del recipiente che alternativamente aumentano o diminuiscono la quantit? d?acqua a seconda che al loro interno ci sia o non ci sia presenza degli elementi di vetro. In tal modo il flusso d?acqua pu? ad esempio attraversare una girante che trasforma l?energia ricevuta in energia potenziale per alimentare una turbina elettrica. With reference to the figures mentioned above, the operation of the system according to the invention is based on the use of the difference in water level that the adhesion and cohesion forces create in two separate volumes of a container thanks to the raising of the water by capillary action. among the mobile elements of the system; in practice the work done by the forces? similar to that of a lifting pump which moves the water from one part of the same volume to another, thus creating? a difference in height. This difference in height d? gives rise to a flow between the two volumes of the container which alternately increase or decrease the quantity? of water depending on whether or not there are glass elements inside them. In this way the flow of water can for example, passing through an impeller that transforms the energy received into potential energy to power an electric turbine.

Il sistema comprende una o pi? unit? principali UP (figura 3), ciascuna delle quali comprende a sua volta una o pi? unit? di base UB (figura 1), una girante G e tubazioni T che, come spiegato pi? avanti, collegano la girante G con le unit? di base UB. L?unit? di base UB ? l?unit? dove si svolge l?attivit? che sta alla base dell?invenzione ed ? logicamente suddivisibile in un certo numero di unit? funzionali UF (figura 2) come chiarito pi? avanti. Does the system include one or more? unit? main PUs (figure 3), each of which in turn includes one or more? unit? base UB (figure 1), an impeller G and pipes T which, as explained further? next, they connect the impeller G with the units? basic UB. The unit? basic UB? the unit? where does the activity take place? which is the basis of the invention and? logically subdivided into a certain number of units? functional UF (figure 2) as clarified more? after you.

Una unit? di base UB ? formata da un recipiente C avente due volumi d?acqua separati da un elemento divisorio o diaframma o supporto fisso D che divide longitudinalmente a met? il recipiente e da una serie di vetri mobili V che si muovono tutti insieme ortogonalmente al supporto fisso in aperture di scorrimento appositamente definite da esso. Il recipiente ? quindi diviso in larghezza in due zone uguali indicate con Z1 e Z2; in ciascuna zona c?? una superficie d?acqua S1 sempre libera da vetri mobili mentre la rimanente superficie d?acqua ? occupata (superficie S3) o libera (superficie S2) da vetri mobili. L?altezza dell?acqua misurata rispetto alla base del recipiente pu? essere indicata per brevit? anche come livello dell?acqua. A unit? basic UB? formed by a container C having two volumes of water separated by a dividing element or diaphragm or fixed support D which divides longitudinally in half? the container and by a series of movable glasses V which all move together orthogonally to the fixed support in sliding openings specifically defined by it. The container? then divided in width into two equal areas indicated with Z1 and Z2; in each area there?? a water surface S1 always free from moving glass while the remaining water surface is occupied (surface S3) or free (surface S2) by moving glass. The height of the water measured with respect to the base of the container can be indicated for brevity? also as water level.

Durante il funzionamento ciclico del sistema i vetri, per tutta la loro lunghezza, si spostano ortogonalmente alle due zone, sia in andata che al ritorno, passando da una zona all?altra attraverso apposite aperture del supporto fisso. Il supporto fisso ? realizzato in modo tale da non far passare l?acqua da una zona all?altra, pertanto, oltre a resistere alla bassa pressione dell?acqua (che, tenuto conto delle altezze in gioco, ? dell?ordine del millesimo di atmosfera), presenta anche aperture perfettamente coincidenti con le sagome dei vetri in movimento, ad esclusione della parte alta, che ? aperta per permettere il collegamento tra i vetri delle serie. I vetri devono scorrere in aderenza al supporto, cio? a tenuta d?acqua, per essere ?puliti? dalle gocce d?acqua che in tal modo ricadranno nella stessa zona da dove sta uscendo il vetro, pertanto lo strato d?acqua risalita per capillarit? sul vetro (per brevit? indicabile anche come acqua capillare) torna per caduta nella zona di competenza grazie alla precisa adesione del vetro al supporto: in pratica non ci deve essere scambio d?acqua tra le due zone del recipiente C. L?aderenza suddetta deve comunque essere tale da far tendere a zero gli attriti supportovetro; a tal proposito il supporto pu?, ad esempio, essere realizzato in materiale plastico tipo Teflon? (PTFE), almeno lungo le aperture dove avviene lo scorrimento dei vetri, in quanto il Teflon? ha bassissimi valori dei coefficienti di attrito statici e dinamici (circa 0,04). In questa forma realizzativa si considera in movimento le serie di vetri e fisso il recipiente C ma nella pratica potr? essere verificata l?efficacia della soluzione concettualmente inversa, cio? che prevede lo spostamento del recipiente tenendo fisse le serie di vetri. During the cyclical operation of the system, the glasses, along their entire length, move orthogonally to the two zones, both on the outward and return journey, passing from one zone to the other through special openings in the fixed support. The fixed support? made in such a way as not to let the water pass from one area to another, therefore, in addition to resisting the low pressure of the water (which, taking into account the heights involved, is of the order of a thousandth of an atmosphere), it presents also openings that perfectly coincide with the shapes of the moving glass, with the exception of the upper part, which is open to allow the connection between the glasses of the series. The glass must slide adhering to the support, that is? watertight, to be ?clean? from the drops of water which will thus fall into the same area from where the glass is coming out, therefore the layer of water rises due to capillary action. on the glass (for brevity also referred to as capillary water) returns by falling into the relevant area thanks to the precise adhesion of the glass to the support: in practice there must be no exchange of water between the two areas of the container C. The aforementioned adhesion it must however be such that the glass support friction tends to zero; in this regard, can the support, for example, be made of plastic material such as Teflon? (PTFE), at least along the openings where the glass slides, as Teflon? it has very low values of static and dynamic friction coefficients (around 0.04). In this embodiment the series of glasses are considered to be moving and the container C is fixed but in practice it will be possible to the effectiveness of the conceptually inverse solution be verified, that is? which involves moving the container while keeping the series of glasses fixed.

I vetri sono lastrine preferibilmente di forma rettangolare (tendenzialmente le simulazioni indicano come da scartare la forma quadrata nel rispetto del gi? citato rapporto dimensionale larghezza/altezza): i miglior risultati in termini di energia estraibile si hanno per vetri alti e stretti e con spessore minimo possibile; con l?aumento della larghezza del vetro si riduce il lavoro utile prodotto fino ad arrivare ad avere un sistema in perdita dove il lavoro speso diventa maggiore di quello ottenuto. I vetri devono avere superfici perfettamente lisce e pulite al fine di non ridurre la bagnabilit?; l?altezza del vetro corrisponde alla massima altezza a cui pu? arrivare l?acqua quando agisce il fenomeno della capillarit? e tale altezza ? all?incirca anche l?altezza dell?unit? di base UB, dell?unit? funzionale UF e dell?unit? principale UP. The glass panes are preferably rectangular in shape (the simulations generally indicate that the square shape should be discarded in compliance with the aforementioned width/height dimensional ratio): the best results in terms of extractable energy are obtained for tall and narrow glasses with a thickness minimum possible; with the increase in the width of the glass the useful work produced is reduced until we end up with a loss-making system where the work spent becomes greater than that obtained. The glass must have perfectly smooth and clean surfaces in order not to reduce wettability; the height of the glass corresponds to the maximum height at which it can? arrive the water when the phenomenon of capillarity acts? and this height? approximately also the height of the unit? basic UB, of the unit? functional UF and of the unit? main UP.

Le serie mobili di vetri possono essere collegate tra loro tramite supporti fisici rigidi, tipo sottili fili di acciaio (o altro materiale) tali da tenere rigidamente insieme ed allineati i vetri che possono essere spostati, ad esempio, con carrucole collocate sulla parte alta, oppure lo spostamento pu? avvenire tramite un unico braccio a motore che sposta il reticolo a cui sono attaccati i vetri nella loro parte superiore; diversamente, come gi? menzionato, possono essere tenuti fissi i vetri e spostato il recipiente. Comunque venga realizzato lo scorrimento, la realizzazione del sistema prevede l?uso di tecnologie tali da annullare gli attriti o comunque da ridurli al minimo possibile. Le perdite per attrito di alcune parti mobili come giranti, carrucole o strisciamento vetro-supporto verranno trascurate nei calcoli di simulazione del sistema preso in esame o comunque valutate indirettamente massimizzando altre perdite. The mobile series of glasses can be connected to each other using rigid physical supports, such as thin steel wires (or other material) such as to rigidly hold the glasses together and aligned, which can be moved, for example, with pulleys placed on the upper part, or the movement can? take place via a single motor arm that moves the lattice to which the glasses are attached in their upper part; differently, as already? mentioned, the glass can be kept fixed and the container moved. However the sliding is achieved, the creation of the system involves the use of technologies capable of eliminating friction or in any case reducing it to the minimum possible. The friction losses of some moving parts such as impellers, pulleys or glass-support sliding will be neglected in the simulation calculations of the system under consideration or in any case evaluated indirectly by maximizing other losses.

L?unit? funzionale UF, con riferimento particolare di nuovo alla figura 2, ? logicamente composta da un vetro mobile V e uno specchio d?acqua S compreso tra due vetri mobili: ? in questa parte del sistema che avviene il fenomeno capillare. La sua lunghezza corrisponde alla distanza tra due serie adiacenti di vetri (lunghezza dello spazio d?acqua pi? lo spessore del vetro). Le dimensioni dell?unit? funzionale UF sono nell?ordine del millimetro (che ? l?ordine di grandezza al di sotto del quale ha maggiore effetto il fenomeno capillare) per cui parte dei calcoli faranno riferimento a questa unit? di misura. The unit? functional UF, with particular reference again to figure 2, ? logically composed of a movable glass V and a body of water S between two movable glasses: ? It is in this part of the system that the capillary phenomenon occurs. Its length corresponds to the distance between two adjacent sets of glass (length of the water space plus the thickness of the glass). The dimensions of the unit? functional UF are in the order of a millimeter (which is the order of magnitude below which the capillary phenomenon has the greatest effect) so part of the calculations will refer to this unit? of measurement.

Per descrivere pi? in dettaglio il funzionamento del sistema si considerino a questo punto la seguente elencazione di grandezze/variabili in gioco (con relativa simbologia), loro relazioni in base a leggi fisiche note, definizioni e assunzioni. To describe more? in detail the functioning of the system, consider at this point the following list of quantities/variables involved (with related symbols), their relationships based on known physical laws, definitions and assumptions.

Grandezze e relazioni fisiche generali Quantities and general physical relationships

m = metro; kg = chilogrammo-massa; sec = secondo m = meter; kg = kilogram-mass; sec = second

N = Newton = kg*m/sec<2>; J = Joule = N*m; W = Watt = J/sec N = Newton = kg*m/sec<2>; J = Joule = N*m; W = Watts = J/sec

g = accelerazione di gravit? = 9,81 m/sec<2>g = acceleration of gravity? = 9.81 m/sec<2>

? = densit? acqua (massa acqua / volume) = 1.000 kg/m<3 >?*g = 9810 N/m<3 >?v = densit? vetro (massa vetro / volume) = 2.500 kg/m<3 >?v*g = 24.500 N/m<3 >? = coefficiente di viscosit? dell?acqua = 10<-3 >N*sec/m<2 >(? pu? essere visto come la quantit? di moto persa per unit? di superficie nello scorrimento dell?acqua tra i vetrini, ? = m*v/S = ?*v*l con m=massa acqua, v=velocit? scorrimento, S e l rispettivamente superficie e lunghezza di spostamento interessati) ? = density? water (water mass / volume) = 1,000 kg/m<3 >?*g = 9810 N/m<3 >?v = density? glass (glass mass / volume) = 2,500 kg/m<3 >?v*g = 24,500 N/m<3 >? = viscosity coefficient? of water = 10<-3 >N*sec/m<2 >(? can be seen as the momentum lost per unit of surface in the flow of water between the slides, ? = m*v/ S = ?*v*l with m=mass of water, v=flow speed, S and l respectively surface area and length of movement involved)

? = tensione superficiale dell?acqua = 73*10<-3 >N/m (tensione superficiale del vetro circa 1,2 N/m) ? = surface tension of water = 73*10<-3 >N/m (surface tension of glass approximately 1.2 N/m)

Come detto, per migliorare le prestazioni e/o ridurre le dimensioni del sistema, ? da verificare la possibilit? di utilizzare liquidi o miscugli liquidi con ? *cos? pi? elevato dell?acqua (dove ? ? l?angolo di contatto) e al contempo con un ? non troppo elevato rispetto all?acqua; inoltre, se la tensione superficiale del liquido scelto si avvicina o supera quella del vetro, andr? individuato un altro materiale in sostituzione del vetro per mantenere una buona bagnabilit?. As mentioned, to improve performance and/or reduce the size of the system, ? to check the possibility? to use liquids or liquid mixtures with ? *what? more? high of the water (where is the contact angle) and at the same time with a ? not too high compared to the water; furthermore, if the surface tension of the chosen liquid approaches or exceeds that of glass, it will go? another material has been identified to replace glass to maintain good wettability.

legge di Laplace: ?p = ? * (1/R1 1/R2); ?p ? la differenza di pressione all?interfaccia acqua-aria e R1 e R2 sono i raggi di curvatura, tra loro ortogonali, all?interfaccia acqua-aria tra due vetrini Laplace's law: ?p = ? * (1/R1 1/R2); ?p ? the pressure difference at the water-air interface and R1 and R2 are the radii of curvature, orthogonal to each other, at the water-air interface between two slides

Parametri dimensionali Dimensional parameters

- Vetrini (hanno spostamento ortogonale rispetto alla direzione di elongazione, o lunghezza, dell?unit? funzionale UF e dell?unit? di base UB): - Slides (they have orthogonal displacement with respect to the direction of elongation, or length, of the functional unit UF and of the basic unit UB):

lv = lunghezza (nel senso della larghezza dell?unit? di base UB) lv = length (in the direction of the width of the basic unit UB)

sp = spessore (nel verso della lunghezza dell?unit? di base UB) sp = thickness (in the direction of the length of the basic unit UB)

hv = altezza hv = height

Unit? funzionale UF: Unit? functional UF:

- d sp = lunghezza (con d = distanza tra due vetrini adiacenti) - d sp = length (with d = distance between two adjacent slides)

- lv = larghezza - lv = width

- hv = altezza - hv = height

nUF = numero di unit? funzionali UF (successivamente, nel dimensionamento del sistema, questo numero ? abbinato ad una unit? di base UB lunga un metro) Unit? di base UB: nUF = number of units? functional units UF (subsequently, in the sizing of the system, this number is combined with a one meter long basic unit UB) Unit? basic UB:

- nUF * (d sp) luS1 = lunghezza (con luS1 = lunghezza della parte dell?unit? di base UB sempre libera da vetrini; lunghezza della superficie S1) - nUF * (d sp) luS1 = length (with luS1 = length of the part of the UB basic unit always free from glass slides; length of the S1 surface)

- 2*lv = larghezza - 2*lv = width

- hv = altezza - hv = height

nUB = numero unit? di base UB (successivamente, nel dimensionamento del sistema, questo numero ? abbinato ad una unit? principale UP larga un metro) zone Z1 e Z2: hanno lunghezza e altezza uguale all?unit? di base UB ma sono larghe la met? dell?unit? di base UB (larghezza di ciascuna zona = lv) nUB = number of units? basic unit UB (subsequently, in the sizing of the system, this number is combined with a main unit UP one meter wide) zones Z1 and Z2: they have length and height equal to the unit? basic UB but they are half as wide? of the unit? basic UB (width of each zone = lv)

Unit? principale UP: Unit? main UP:

- lunghezza = lunghezza unit? di base UB lo spazio in lunghezza per tubi e girante - length = unit length? basic UB is the space in length for pipes and impeller

- larghezza = nUB * larghezza unit? di base UB = nUB*(2*lv) - width = nUB * unit width? basic UB = nUB*(2*lv)

- hv = altezza - hv = height

Le unit? principali UP sono unit? piane che possono essere anche sovrapposte su piani orizzontali diversi; la distanza verticale tra i piani deve essere maggiore di hv, (oltre all?altezza del vetrino si deve tener conto dello spessore della base del recipiente dell?unit? di base UB, di un minimo di distacco del vetrino da tale base per il passaggio dell?acqua attratta per capillarit? dal volume di superficie S1 (freccia F1 di figura 5) e di un minimo di distacco del vetrino rispetto alla base superiore di altra unit? di base UB anche per ospitare il meccanismo di movimentazione vetrini). The units? main UP are units? flat which can also be superimposed on different horizontal planes; the vertical distance between the planes must be greater than hv, (in addition to the height of the slide, the thickness of the base of the container of the UB base unit must be taken into account, as well as a minimum detachment of the slide from this base for the passage of the water attracted by capillarity from the surface volume S1 (arrow F1 in figure 5) and of a minimum detachment of the slide from the upper base of another UB base unit also to accommodate the slide movement mechanism).

superfici d?acqua di ciascuna zona dell?unit? di base UB: water surfaces of each area of the unit? basic UB:

- S1 = luS1 * lv (superficie di zona d?acqua sempre libera da vetrini) - S1 = luS1 * lv (surface of the water area always free from glass)

- S2 = nuf * (d sp ) * lv (superficie di zona d?acqua in cui si spostano i vetrini e temporaneamente libera da vetrini) - S2 = nuf * (d sp ) * lv (surface of the water area in which the slides move and temporarily free from slides)

- S3 = nuf * d * lv (superficie di zona d?acqua in cui si spostano i vetrini e temporaneamente occupata da vetrini; S3 ? la somma delle superfici d?acqua comprese tra i vetrini) - S3 = nuf * d * lv (surface of the water area in which the slides move and temporarily occupied by slides; S3 is the sum of the water surfaces between the slides)

E pertanto: And therefore:

- la superficie totale di una zona ? data da S1+S2 - the total surface area of an area? given by S1+S2

- la superficie totale di una zona meno la superficie occupata dai vetrini ? data da S1+S3 - the total surface area of an area minus the surface area occupied by the slides? given by S1+S3

- la superficie occupata dai vetrini ? data da S2 ? S3 = nuf * sp * lv - the surface occupied by the slides? given by S2 ? S3 = nuf * sp * lv

Per semplificare le formule successive si possono poi definire le seguenti superfici: SA = S1 S2 To simplify the subsequent formulas, the following surfaces can then be defined: SA = S1 S2

SB = S1 S3 SB = S1 S3

Si definiscono ancora i seguenti livelli nelle zone dell?unit? di base UB: Are the following levels still defined in the areas of the unit? basic UB:

- h0 = livello di riferimento delle due zone rispetto alla base dell?UB - h0 = reference level of the two zones with respect to the base of the UB

- hc = altezza dell?acqua innalzata per capillarit? dalle forze di adesione e coesione tra i vetrini - hc = height of the water raised by capillarity? by the adhesion and cohesion forces between the slides

- hb = livello di S1 sotto l?effetto del fenomeno capillare, cio? quando nella zona sono presenti i vetrini (hb < h0) - hb = S1 level under the effect of the capillary phenomenon, that is? when slides are present in the area (hb < h0)

- hs = livello della zona in assenza del fenomeno capillare, cio? quando nella zona non sono presenti i vetrini (hs > h0) - hs = level of the zone in the absence of the capillary phenomenon, that is? when there are no slides in the area (hs > h0)

Si definiscono infine i seguenti volumi d?acqua dell?unit? di base UB: Finally, the following volumes of water in the unit are defined: basic UB:

- Vc = volume d?acqua capillare tra i vetrini - Vc = volume of capillary water between the slides

- V0 = volume d?acqua in ciascuna zona quale volume relativo al livello di riferimento h0 durante il ciclo di funzionamento del sistema - V0 = volume of water in each zone as volume relative to the reference level h0 during the system operating cycle

- ?V = volume d?acqua scambiato tra zone Z1 e Z2 durante le fasi del ciclo per cui: - ?V = volume of water exchanged between zones Z1 and Z2 during the cycle phases for which:

V0 = volume d?acqua pi? basso contenuto in una zona durante il ciclo V0 ?V = volume d?acqua pi? alto contenuto in una zona durante il ciclo Per fornire una descrizione semplificata, ma comunque rappresentativa, del funzionamento del sistema e della sua efficienza, attraverso i calcoli che seguiranno, si ipotizza che: V0 = volume of water plus? low content in an area during the cycle V0 ?V = volume of water more? high content in an area during the cycle To provide a simplified, but still representative, description of the functioning of the system and its efficiency, through the calculations that follow, it is assumed that:

I1. Siano nulle le perdite dovute agli effetti dissipativi come gli attriti; I1. Losses due to dissipative effects such as friction are zero;

I2. per il calcolo della differenza di pressione ?p all?interfaccia acqua-aria, nella legge di Laplace si prende in considerazione solo il raggio pi? piccolo, che si indicher? come R1, che tiene conto della curvatura dell?acqua ortogonale ai due vetrini; l?altro raggio R2 ? praticamente infinito in quanto i vetrini sono di forma rettangolare, ma almeno per quanto riguarda le dimensioni del sistema si considera la pseudo circonferenza avente come lunghezza il perimetro dell?interfaccia acqua-aria tra due vetrini (curvatura longitudinale o parallela ai due vetrini); pertanto, per le dimensioni del sistema si riterr? R2 trascurabile (R2 >> R1) nella condizione in cui la lunghezza dei vetrini lv >> d (almeno lv >= 15*d); per il lavoro speso si considerer? invece 1/R2 trascurabile, salvo valutarlo a parte nell?Appendice C in coda alla presente descrizione con le relative considerazioni. Inoltre, per non considerare l?effetto capillare nella zona temporaneamente libera da vetrini e nella zona sempre libera da vetrini, si impone anche che la lunghezza di ciascuna zona sia almeno 15 volte il valore d, ovvero nuf * (d sp) >= 15*d e quindi per sicurezza nuf >= 15 e luS1 >= 15*d. I2. for the calculation of the pressure difference ?p at the water-air interface, in Laplace's law only the radius pi? small, what will be indicated? as R1, which takes into account the curvature of the water orthogonal to the two slides; the other ray R2 ? practically infinite as the slides are rectangular in shape, but at least as regards the dimensions of the system the pseudo circumference is considered having as its length the perimeter of the water-air interface between two slides (longitudinal or parallel curvature to the two slides); therefore, for the size of the system it will be considered? R2 negligible (R2 >> R1) in the condition in which the length of the slides lv >> d (at least lv >= 15*d); for the work spent will be considered? however 1/R2 is negligible, unless it is evaluated separately in Appendix C at the end of this description with the related considerations. Furthermore, in order not to consider the capillary effect in the area temporarily free from slides and in the area always free from slides, it is also required that the length of each zone is at least 15 times the d value, i.e. nuf * (d sp) >= 15 *d and therefore for safety nuf >= 15 and luS1 >= 15*d.

I3. nella legge di Laplace si pone R1 = d; da prove effettuate su distanze tra i vetrini di interesse per la presente invenzione risulta R1 ~= d; le prove sono state effettuate con i seguenti valori di d espressi in millimetri: 1,2; 1,0; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2. Per ciascun valore di d sopra indicato ? stato verificato il valore di h a cui ? arrivata l?acqua risalita per capillarit?; dato che R1 = ? /(?*g*h), per ogni valore di h ottenuto al variare della distanza d tra i vetrini, ? stato possibile determinare R1 e confrontarlo con d. I valori in millimetri ottenuti mediamente sono stati i seguenti: (d=1,2; h=6,5 ?> R1=1,14); (d=1,0; h=8,0 ?> R1=0,93); (d=0,8 ?> h=9,0 ?> R1=0,82); (d=0,6 ?> h=12,0 ?> R1=0,62); (d=0,4 ?> h=19,0 ?> R1=0,39); (d=0,2 ?> h=38,0 ?> R1=0,195). I3. in Laplace's law we set R1 = d; from tests carried out on distances between the slides of interest for the present invention, R1 ~= d; the tests were carried out with the following d values expressed in millimetres: 1.2; 1.0; 0.8; 0.6; 0.4; 0.2. For each value of d indicated above ? the value of h at which ? the water arrived and rose by capillary action; given that R1 = ? /(?*g*h), for each value of h obtained by varying the distance d between the slides, ? It was possible to determine R1 and compare it with d. The average values in millimeters obtained were the following: (d=1.2; h=6.5 ?> R1=1.14); (d=1.0; h=8.0 ?> R1=0.93); (d=0.8 ?> h=9.0 ?> R1=0.82); (d=0.6 ?> h=12.0 ?> R1=0.62); (d=0.4 ?> h=19.0 ?> R1=0.39); (d=0.2 ?> h=38.0 ?> R1=0.195).

I4. FR = forza costante applicata al singolo vetrino per il suo spostamento orizzontale; tale forza sar? applicata ad accelerazione costante I4. FR = constant force applied to the single slide for its horizontal movement; this force will be? applied at constant acceleration

I5. Per ottimizzare (ridurre) le dimensioni del sistema si pongono le seguenti condizioni derivate dai successivi calcoli: I5. To optimize (reduce) the dimensions of the system, the following conditions derived from the subsequent calculations are set:

- altezza dei vetrini hv = h0 hc (cio? uguale alla massima salita d?acqua rispetto alla base dell?unit? di base UB); - height of the slides hv = h0 hc (i.e. equal to the maximum rise of water compared to the base of the UB basic unit);

- hb = 0 (o comunque prossimo a 0); in questo caso deve essere prevista una raccolta d?acqua a bassissimo livello sotto i vetrini, ad esempio tramite un piccolo abbassamento della base UB nella superficie occupata dai vetrini (figura 5), per far si che durante il fenomeno capillare l?acqua passi dalla superficie S1 verso i vetrini (freccia F2 della stessa figura 5) e che la base degli stessi rimanga leggermente immersa in acqua in quanto con hb = 0 la superficie S1 viene svuotata completamente d?acqua I6. Spessori delle pareti del recipiente dell?unit? di base UB e del supporto fisso trascurabili nei calcoli rispetto alle altre dimensioni in gioco. - hb = 0 (or in any case close to 0); in this case, a very low level water collection must be provided under the slides, for example by slightly lowering the UB base in the surface occupied by the slides (figure 5), to ensure that during the capillary phenomenon the water passes from the surface S1 towards the slides (arrow F2 of the same figure 5) and that the base of the same remains slightly immersed in water since with hb = 0 the surface S1 is completely emptied of water I6. Wall thicknesses of the unit container base UB and fixed support negligible in the calculations compared to the other dimensions involved.

CICLO DI FUNZIONAMENTO OPERATING CYCLE

Il funzionamento dell?impianto secondo l?invenzione ? ciclico e pu? essere descritto analizzando il funzionamento dell?unit? di base UB. I cicli di funzionamento dell?unit? di base UB possono essere logicamente suddivisi in pi? fasi. The operation of the system according to the invention is cyclical and can be described by analyzing the operation of the unit? basic UB. The operating cycles of the unit? basic UB can be logically divided into more? phases.

Fasi del ciclo di funzionamento dell?UB: Phases of the UB operating cycle:

Fase 0 (o iniziale dei cicli) ? supponendo di iniziare i cicli con i vetrini nella zona Z1, in tale zona viene immesso il volume d?acqua V0 e nella zona Z2 il volume d?acqua V0 ?V. Phase 0 (or initial cycle)? assuming we start the cycles with the slides in the Z1 zone, the volume of water V0 is introduced into this zone and the volume of water V0 ?V into the Z2 zone.

Fase 1 ? ha inizio il ciclo di funzionamento. Nella superficie della zona Z1 occupata dai vetrini avviene il fenomeno capillare, cio? tutto il volume d?acqua V0 (con l?ipotesi I5 si ? posto hb = 0) passa dalla superficie S1 alla superficie S3; in questa situazione abbiamo che in Z1/S1 il livello ? hb = 0, in Z1/S3 ? hb + hc = hc (figura 5) mentre in tutta la zona Z2 il livello ? hs (hs > h0) Phase 1 ? the operating cycle begins. On the surface of the Z1 zone occupied by the slides the capillary phenomenon occurs, that is? the entire volume of water V0 (with the hypothesis I5 hb = 0) passes from the surface S1 to the surface S3; in this situation we have that in Z1/S1 the level ? hb = 0, in Z1/S3 ? hb + hc = hc (figure 5) while throughout the Z2 zone the level ? hs (hs > h0)

Fase 2 ? con le zone Z1 e Z2 in comunicazione tramite tubi e girante, l?acqua passa dalla zona Z2 (livello iniziale hs) a Z1/S1 (livello iniziale hb=0) producendo lavoro alla girante fino a quando ? transitato tutto il volume ?V portando la zona Z2 e Z1/S1 allo stesso livello h0. Per avere il massimo dislivello hs - hb (ovvero hs) dell?acqua tra zona Z2 e Z1/S1 ? necessario prevedere un meccanismo di chiusura/apertura del collegamento con la girante (apertura al dislivello hs e chiusura a dislivello nullo). Tra i vetrini, in Z1/S3, l?acqua ? salita al massimo livello h0 + hc che per l?ipotesi I5 ? anche l?altezza hv del vetrino (figura 6). A questo punto i vetrini vengono spostati dalla zona Z1 alla zona Z2 (figura 4). Phase 2? with zones Z1 and Z2 in communication via pipes and impeller, the water passes from zone Z2 (initial level hs) to Z1/S1 (initial level hb=0) producing work on the impeller until ? the entire volume ?V has passed, bringing the Z2 and Z1/S1 zones to the same level h0. To have the maximum height difference hs - hb (i.e. hs) of the water between zone Z2 and Z1/S1? it is necessary to provide a mechanism for closing/opening the connection with the impeller (opening at height difference hs and closing at zero difference in level). Between the slides, in Z1/S3, the water is rise to the maximum level h0 + hc which for the hypothesis I5 ? also the height hv of the slide (figure 6). At this point the slides are moved from zone Z1 to zone Z2 (figure 4).

Fase 3 ? questa fase coincide con la Fase 1 a zone invertite, cio?, quello che ? avvenuto nella zona Z1 ora avviene nella zona Z2. Phase 3? this phase coincides with Phase 1 with inverted zones, that is, what is? occurred in zone Z1 now occurs in zone Z2.

Fase 4 ? con procedimento inverso rispetto alla Fase 2, la stessa quantit? d?acqua ?V passa dalla zona Z1 alla zona Z2 mettendo nuovamente in movimento la girante; in questo caso il sistema deve prevedere la rotazione inversa della girante o l?apertura/chiusura di valvole per invertire il percorso dell?acqua, o in alternativa un?altra girante. I vetrini vengono spostati in senso inverso e dalla zona Z2 ritornano nella zona Z1: con questo movimento il ciclo termina. Il sistema si ritrova in Fase 1 ed ha inizio un nuovo ciclo di funzionamento. Phase 4? with the reverse procedure compared to Phase 2, the same quantity? of water ?V passes from zone Z1 to zone Z2, putting the impeller in motion again; in this case the system must provide for the reverse rotation of the impeller or the opening/closing of valves to reverse the path of the water, or alternatively another impeller. The slides are moved in the opposite direction and from the Z2 area they return to the Z1 area: with this movement the cycle ends. The system finds itself in Phase 1 and a new operating cycle begins.

Per ogni ciclo avremo un lavoro utile alle giranti a cui deve essere detratto il lavoro speso per lo spostamento lv in un senso e nell?altro delle serie mobili dei vetrini. Dai calcoli di seguito riportati si dimostra che in certe condizioni il lavoro speso ? inferiore al lavoro prodotto dalle forze di adesione e coesione e grazie a queste entit? delle forze in gioco ? possibile ottenere lavoro utile, anche se nella pratica si dovr? tener conto delle eventuali perdite qui trascurate. For each cycle we will have useful work for the impellers from which the work spent for moving the moving series of slides in one direction and the other must be deducted. From the calculations below it is demonstrated that in certain conditions the work expended? inferior to the work produced by the forces of adhesion and cohesion and thanks to these entities? of the forces at play? It is possible to obtain useful work, even if in practice you will have to? take into account any losses overlooked here.

Nelle appendici sotto indicate sono poi riportate simulazioni di calcolo relative a: The appendices below contain calculation simulations relating to:

Appendice A - lavoro utile prodotto in un ciclo da un?unit? di base UB Appendice B- lavoro speso in un ciclo per il funzionamento di una UB Appendice C - bilancio energetico del sistema Appendix A - useful work produced in a cycle by one?unit? basic UB Appendix B- work spent in one cycle for the operation of a UB Appendix C - energy balance of the system

Appendice D - esempio di foglio di calcolo dei parametri del sistema. Appendix D - example system parameters spreadsheet.

Lavoro netto e Potenza dell?unit? di base UB Net work and power of the unit? basic UB

Definito Ln (ciclo UB) il lavoro netto di un?unit? di base UB per ogni ciclo del sistema, avremo dalle [15, Appendice A] e [R22, Appendice B]: Ln (cycle UB) is defined as the net work of a unit? basic UB for each cycle of the system, we will have from [15, Appendix A] and [R22, Appendix B]:

Ln(ciclo UB) = Lu ? Ls (J) [LU1] Ln(UB cycle) = Lu ? Ls (J) [LU1]

Il tempo del ciclo ? 2*tl pertanto la potenza ottenuta da una UB risulta: Cycle time? 2*tl therefore the power obtained from a UB is:

P = Ln(ciclo UB) / (2*tl) (W) [LU2] P = Ln(UB cycle) / (2*tl) (W) [LU2]

Limiti del tempo tl di met? ciclo e della lunghezza lv del vetrino. Limits of the time tl of met? cycle and the length lv of the slide.

Affinch? il sistema produca energia deve essere: So that? the system produces energy must be:

Lu > Ls e quindi Lu / Ls > 1 Lu > Ls and therefore Lu / Ls > 1

da cui: from which:

posto ? = place ? =

si ha: you have:

tl(minimo) = [LU3] tl(minimum) = [LU3]

e quindi deve essere tl > tl(minimo) and therefore it must be tl > tl(minimum)

<l>v<(massimo)> [LU4] <l>v<(maximum)> [LU4]

e quindi deve essere lv < lv(massimo). and therefore it must be lv < lv(maximum).

Dimensionamento unit? principale UP (1m<2>) e unit? di base UB (1m) Unit sizing? main UP (1m<2>) and unit? basic UB (1m)

Con UP (1m<2>) definiamo un?unit? principale UP che occupa una superficie piana di 1 m<2>. Per il calcolo dei parametri non si tiene conto degli spazi occupati dalle tubazioni, le giranti e il sistema di movimentazione vetrini. Considerato che si parla di elementi con dimensioni nell?ordine di grandezza del millimetro si calcola quante unit? funzionali UF stanno in un?unit? di base UB di lunghezza un metro che si indicher? come UB(1m). Con le grandezze espresse in millimetri si ha: With UP (1m<2>) we define a?unit? main UP which occupies a flat surface of 1 m<2>. For the calculation of the parameters, the spaces occupied by the pipes, the impellers and the slide handling system are not taken into account. Considering that we are talking about elements with dimensions in the order of magnitude of the millimetre, we calculate how many units? functional UF are in a?unit? basic UB one meter long which will be indicated? as UB(1m). With the quantities expressed in millimeters we have:

nuf * (d sp) luS1 = 1000 nuf * (d sp) luS1 = 1000

da cui: nuf = int[(1000 - luS1) / (d sp)] [D1] con nuf >= 15 Valutiamo quante UB in larghezza stanno in 1 metro: from which: nuf = int[(1000 - luS1) / (d sp)] [D1] with nuf >= 15 Let's evaluate how many UBs in width fit into 1 meter:

nub *(2*lv ) = 1000 nub *(2*lv ) = 1000

da cui: nub = int(500 / lv) [D2] con lv(massimo)> lv >= 15*d Pertanto, una UP(1m<2>) contiene un numero di UB(1m) pari a nub mentre la UB(1m) contiene un numero di unit? funzionali UF pari a nuf. from which: nub = int(500 / lv) [D2] with lv(maximum)> lv >= 15*d Therefore, a UP(1m<2>) contains a number of UB(1m) equal to nub while the UB (1m) contains a number of units? functional UF equal to nuf.

Riepilogo parametri del sistema System parameters summary

- nuf >= 15 - nuf >= 15

- lv(massimo)> lv >= 15*d - lv(maximum)> lv >= 15*d

- hv = h0 hc = h0 ? /(?*g*d) [P1] - hv = h0 hc = h0 ? /(?*g*d) [P1]

- hb = 0 da cui per la [7, Appendice A]: V0 = Vc e sviluppando i calcoli si ottiene: h0 = Vc / (S1 S2) = [ ? /(?*g)] * nuf / [luS1 nuf*(d+sp )] [P2] - hb = 0 from which for [7, Appendix A]: V0 = Vc and developing the calculations we obtain: h0 = Vc / (S1 S2) = [ ? /(?*g)] * nuf / [luS1 nuf*(d+sp )] [P2]

e sostituendo la [P2] nella [P1]: and replacing [P2] in [P1]:

hv = h0 hc = [ ? /(?*g)] * [nuf / (luS1 nuf*(d+sp )) 1/d] [P3] hv = h0 hc = [ ? /(?*g)] * [nuf / (luS1 nuf*(d+sp )) 1/d] [P3]

I parametri del sistema possono essere suddivisi come segue: The system parameters can be divided as follows:

- indipendenti - independent

sp (spessore vetrini) sp (slide thickness)

d (distanza tra serie adiacenti di vetrini) d (distance between adjacent sets of slides)

luS1 (lunghezza superficie S1) con luS1 >= 15*d ---- > in alternativa si pu? stabilire di prendere hv come parametro indipendente luS1 (surface length S1) with luS1 >= 15*d ---- > alternatively you can? decide to take hv as an independent parameter

lv (lunghezza vetrini) dove 15*d =< lv < lv(massimo) dalla condizione [LU4] tl (tempo di met? ciclo; tempo di spostamento lv del vetrino per il passaggio da una zona all?altra) nel rispetto della condizione [LU3] lv (slide length) where 15*d =< lv < lv(maximum) from the condition [LU4] tl (half cycle time; lv movement time of the slide to pass from one area to another) in compliance with the condition [LU3]

per cui tl > tl(minimo) so tl > tl(minimum)

- dipendenti - employees

nuf (numero unit? funzionali UF che stanno in una UB(1m)) nuf (number of UF functional units that are in a UB(1m))

hv (altezza vetrini) hv (slide height)

hv = h0 hc = [ ? /(?*g)] * [nuf / (luS1 nuf*(d+sp )) 1/d] hv = h0 hc = [ ? /(?*g)] * [nuf / (luS1 nuf*(d+sp )) 1/d]

nub = int(500 / lv) [nub = numero unit? di base UB in una UP(1m<2>)] nub = int(500 / lv) [nub = unit number? basic UB in a UP(1m<2>)]

S1 = luS1 * lv S1 = luS1 * lv

S2 = nuf * (d sp ) * lv S2 = nuf * (d sp ) * lv

S3 = nuf * d * lv S3 = nuf * d * lv

SA = S1 S2 SA = S1 S2

SB = S1 S3 SB = S1 S3

V0 = Vc = nuf * lv * ? /(?*g) V0 = Vc = nuf * lv * ? /(?*g)

?V= Vc * (S1 S3 ) / (S1 S2 ) = Vc * SB / SA ?V= Vc * (S1 S3 ) / (S1 S2 ) = Vc * SB / SA

hc = ? /(?*g*d) hc = ? /(?*g*d)

h0 = Vc / (S1 S2) = Vc / SA h0 = Vc / (S1 S2) = Vc / SA

hs = (Vc + ?V) / (S1 S2) = Vc * (SA + SB) / (SA)<2>hs = (Vc + ?V) / (S1 S2) = Vc * (SA + SB) / (SA)<2>

Lavoro e potenza del sistema: Work and power of the system:

Lu = (J) Lu = (J)

o anche: or also:

Lu <= > (J) Lu <= > (J)

mmax = [4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * lv (kg) mmax = [4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * lv (kg)

Ls = 4*nuf*(lv /tl)<2>*mmax = 4*nuf*(1/tl)<2>*[4*?*tl/d ?v *sp ] *hv *(lv)<3 >(J) Ls = 4*nuf*(lv /tl)<2>*mmax = 4*nuf*(1/tl)<2>*[4*?*tl/d ?v *sp ] *hv *(lv)< 3 >(J)

da cui si pi? notare che il lavoro speso aumenta con il cubo della lunghezza del vetrino per cui, in proporzione, il sistema dovr? avere vetrini alti e corti, oltre che molto sottili come spessore. In altri termini, all?aumentare della lunghezza del vetrino si viene ad avere una situazione in cui se lv >= lv(massimo) il lavoro speso uguaglia o supera il lavoro utile in quanto il lavoro utile aumenta si con l?aumentare della lunghezza del vetrino, ma solo in proporzione [Lu ? lv ; Ls ? (lv)<3 >]. from which you more? note that the work expended increases with the cube of the length of the slide so, in proportion, the system will have to have tall and short slides, as well as very thin in thickness. In other words, as the length of the slide increases, a situation arises in which if lv >= lv(maximum) the work expended equals or exceeds the useful work since the useful work increases with the increase in the length of the slide slide, but only in proportion [Lu ? lv ; Ls ? (lv)<3 >].

Per mettere in evidenza la proporzionalit? di Lu con lv si ponga L = (luS1/nuf) d, da cui: To highlight the proportionality? of Lu with lv let L = (luS1/nuf) d, from which:

Lu <= > (J) Lu <= > (J)

Ln(ciclo UB) = Lu ? Ls (J) Ln(UB cycle) = Lu ? Ls (J)

P(UB) = Ln(ciclo UB) / (2*tl) (W) P(UB) = Ln(UB cycle) / (2*tl) (W)

Indicando con ?% il rendimento percentuale del sistema si avr?: Indicating with ?% the percentage yield of the system we will have:

?% = 100*Ln(ciclo UB) / Lu = 100*(Lu ? Ls)/Lu = 100*(1 ? Ls/Lu) ?% = 100*Ln(UB cycle) / Lu = 100*(Lu ? Ls)/Lu = 100*(1 ? Ls/Lu)

? = 73*10<-3 >N/m ? = 73*10<-3 >N/m

? = 10<-3 >N*sec/m<2>? = 10<-3 >N*sec/m<2>

? = densit? acqua (massa acqua / volume) = 1.000 kg/m<3 >?*g = 9810 N/m<3 >?v = densit? vetro (massa vetro / volume) = 2.500 kg/m<3 >?v*g = 24.500 N/m<3>? = density? water (water mass / volume) = 1,000 kg/m<3 >?*g = 9810 N/m<3 >?v = density? glass (glass mass / volume) = 2,500 kg/m<3 >?v*g = 24,500 N/m<3>

Dimensioni del sistema in rapporto alla potenza fornita System dimensions in relation to the power supplied

Le dimensioni calcolate sono quelle teoriche; nella realt? saranno un po' maggiori per tener conto degli spazi per: The calculated dimensions are the theoretical ones; in reality? they will be a little larger to take into account the spaces for:

- le tubazioni, le giranti e il sistema di movimentazione vetrini - the pipes, the impellers and the slide handling system

- la gestione e la manutenzione del sistema - management and maintenance of the system

- il sistema di trasformazione dell?energia potenziale ricavata in energia elettrica (vasca di raccolta acqua, turbina/e, vasca di scarico). - the system for transforming the potential energy obtained into electrical energy (water collection tank, turbine(s), discharge tank).

Definito UC (Unit? Cubica) lo spazio di 1 m<3 >occupato dalle UP(1m<2>), si valuta quante UP(1m<2>) stanno in 1 m<3>, cio? quante unit? principali UP di 1 m<2 >possono stare sovrapposte in un metro di altezza. Having defined UC (Cubic Unit) as the space of 1 m<3>occupied by the PU(1m<2>), we evaluate how many PU(1m<2>) are in 1 m<3>, that is? how many units? main UPs of 1 m<2>can be overlapped in a height of one meter.

Tenuto conto di quanto gi? detto circa l?altezza di una unit? di base UB, ovvero che oltre dell?altezza del vetrino si deve tener conto di altri spazi tra un vetrino e il successivo sovrapposto, si ipotizza che lo spazio necessario sia di almeno 5 mm, per cui, indicando con nup il numero di UP(1m<2>), si avr?: Taking into account what has already been done? said about the height of a unit? basic UB, i.e. that in addition to the height of the slide other spaces must be taken into account between a slide and the next superimposed one, it is assumed that the necessary space is at least 5 mm, therefore, indicating with nup the number of UP( 1m<2>), you will have:

nup*(hv + 5) = 1000 da cui: nup*(hv + 5) = 1000 from which:

nup = int(1000 / (hv 5)) nup = int(1000 / (hv 5))

Definito come ?Palazzo? uno stabile da 1000 m<3 >(10 metri x 10 metri, alto 10 metri), il numero di unit? cubiche UC contenute nel palazzo sar?: Defined as ?Palace? a 1000 m <3 > building (10 meters x 10 meters, 10 meters high), the number of units? cubic UC contained in the building will be:

n_UC(Palazzo) = 10<3>n_UC(Building) = 10<3>

Definito ?1Km<2>? un chilometro quadrato di spazio occupato dai Palazzi (1000 metri x 1000 metri, altezza 10 metri), il numero di Palazzi contenuti in 1Km<2 >saranno: n_Palazzi(1Km<2 >) = 10<4>Defined ?1Km<2>? one square kilometer of space occupied by the Palaces (1000 meters x 1000 meters, height 10 meters), the number of Palaces contained in 1Km<2 >will be: n_Palazzi(1Km<2 >) = 10<4>

Se P ? la potenza di una UB(1m), come determinato dalla [LU2], la potenza che si ottiene al variare delle dimensioni del sistema risulta calcolabile come: If P ? the power of a UB(1m), as determined by [LU2], the power obtained by varying the size of the system can be calculated as:

P = P[UB(1m)] P = P[UB(1m)]

P[UP(1m<2>)] = nub *P[UB(1m)] = nub * P P[UP(1m<2>)] = nub *P[UB(1m)] = nub * P

P(UC) = nup * P[UP(1m<2>)] = nup * nub * P P(UC) = nup * P[UP(1m<2>)] = nup * nub * P

P(Palazzo) = 10<3 >* P(UC) = 10<3 >* nup * nub * P P(Building) = 10<3 >* P(UC) = 10<3 >* nup * nub * P

P(1Km<2 >) = 10<4 >* P(Palazzo) = 10<7 >* nup * nub * P P(1Km<2 >) = 10<4 >* P(Building) = 10<7 >* nup * nub * P

Fabbisogno energetico. Energy requirements.

Nel 2018 il fabbisogno energetico italiano ? stato di 321 Twh con una potenza media di circa 35 Gw ottenuta da: In 2018 the Italian energy requirement? state of 321 TWh with an average power of approximately 35 Gw obtained from:

- 51% centrali termoelettriche a combustibili fossili (principalmente gas e carbone) 163 Twh - 51% fossil fuel thermoelectric power plants (mainly gas and coal) 163 Twh

- 35% fonti rinnovabili 114 Twh - 35% renewable sources 114 TWh

- 14% importazione dall?estero 44 Twh - 14% import from abroad 44 TWh

la quota da fonti rinnovabili (114 Twh) ? stata ottenuta da: the share from renewable sources (114 TWh)? was obtained from:

43% idroelettrico; 20% solare; 17% bioenergie; 15% eolico; 5% geotermico. 43% hydroelectric; 20% solar; 17% bioenergy; 15% wind; 5% geothermal.

Tramite un foglio di calcolo quale quello riportato in Appendice D ? possibile dimensionare l?impianto secondo l?invenzione in base al fabbisogno energetico richiesto (in particolare ? riprodotto un esempio per dare un?idea del rapporto energia ottenuta / volumi occupati dal sistema). Using a spreadsheet such as the one shown in Appendix D? It is possible to size the system according to the invention based on the energy requirement required (in particular, an example is reproduced to give an idea of the ratio of energy obtained / volumes occupied by the system).

? suscettibile di ulteriore verifica sperimentalmente quanto lavoro speso per spostare i vetrini si trasformi in calore e di conseguenza abbassi il valore della tensione superficiale; lo stesso ragionamento vale per l?aumento della temperatura ambiente in cui ? inserito il sistema: di questo non ? stato tenuto conto nei calcoli teorici in quanto la riduzione della tensione superficiale ? proporzionalmente limitata per le variazioni di temperatura in gioco. Ad esempio, per l?acqua, la tensione superficiale vale 73 mN/m a 20/25?, circa 70 mN/m a 40? e circa 66 mN/m a 100? mentre aumenta intorno a 75 mN/m a 0?; pertanto, se il sistema lavora in un range di temperature compreso tra 15 e 35 gradi la variazione di energia prodotta pu? oscillare di circa ?6/7% rispetto a quella calcolata a 20/25? con ? a 73 mN/m. ? susceptible to further experimental verification how much work spent to move the slides is transformed into heat and consequently lowers the value of surface tension; the same reasoning applies to the increase in the ambient temperature in which? entered the system: this is not the case? was taken into account in the theoretical calculations since the reduction of surface tension? proportionally limited for the temperature variations involved. For example, for water, the surface tension is 73 mN/m at 20/25?, approximately 70 mN/m at 40? and about 66 mN/m at 100? while it increases around 75 mN/m at 0?; therefore, if the system works in a temperature range between 15 and 35 degrees, the variation in energy produced can fluctuate by approximately ?6/7% compared to that calculated at 20/25? with ? at 73 mN/m.

Per quanto il sistema secondo l?invenzione occupi un certo volume in rapporto alla potenza erogata, risultano evidenti le seguenti prerogative vantaggiose: Although the system according to the invention occupies a certain volume in relation to the power supplied, the following advantageous features are evident:

- la produzione di energia ? costante nel tempo (a parte le piccole oscillazioni suddette per variazione di temperatura); - energy production? constant over time (apart from the small oscillations mentioned above due to temperature variations);

- la produzione di energia ? continua nel tempo (altre fonti energetiche rinnovabili come il sole e il vento possono essere assenti e non costanti mentre le forze intermolecolari di adesione e coesione sono sempre presenti all?interfaccia solidoliquido-gas nelle condizioni ambientali in cui lavora il presente sistema); - energy production? continuous over time (other renewable energy sources such as the sun and wind may be absent and not constant while the intermolecular forces of adhesion and cohesion are always present at the solid-liquid-gas interface in the environmental conditions in which this system works);

- l?impianto, una volta a regime, ha costi di materia prima praticamente nulli (non necessita una fornitura continua di acqua o di eventuali soluzioni acquose ma solo rifornimenti per perdite o per eventuali ricambi nel lungo periodo); - the plant, once fully operational, has practically zero raw material costs (it does not require a continuous supply of water or any aqueous solutions but only supplies for leaks or for any replacements in the long term);

- non ci sono emissioni inquinanti; - there are no polluting emissions;

- in caso di necessit? di smaltimento dei componenti nel tempo, i materiali non sono inquinanti e possono essere riciclati facilmente, salvo verifica degli elementi utilizzati in caso di soluzioni acquose; - in case of need? disposal of the components over time, the materials are not polluting and can be easily recycled, unless the elements used are verified in the case of aqueous solutions;

- bassi costi di manutenzione: in caso di guasti o rotture si pu? pensare ad un sistema di sostituzioni per Unit? Cubiche con estrazione dell?unit? malfunzionante e inserimento della nuova. - low maintenance costs: in case of faults or breakages you can? think about a system of substitutions for Unit? Cubic with unit extraction? malfunctioning and insertion of the new one.

Riassumendo, il sistema secondo l?invenzione prevede di far lavorare con continuit? forze naturali (adesione e coesione) per ottenere energia alternativa e rinnovabile da utilizzare tramite eventuale trasformazione (ad esempio in elettrica). Il sistema ha, secondo un aspetto realizzativo, le seguenti caratteristiche: In summary, the system according to the invention envisages making the system work continuously. natural forces (adhesion and cohesion) to obtain alternative and renewable energy to be used through possible transformation (for example into electricity). The system has, according to a constructional aspect, the following characteristics:

a) unit? di base UB: a) unit? basic UB:

- recipiente in materiale plastico leggero - container in light plastic material

- mezzi di sollevamento ad effetto capillare ottenuti con elemento solido, preferibilmente vetro; - lifting means with capillary effect obtained with a solid element, preferably glass;

- mezzi di suddivisione del recipiente, ad esempio come un diaframma realizzato in Teflon? e elevantesi dal fondo del recipiente; - means of dividing the container, for example such as a diaphragm made of Teflon? and rising from the bottom of the container;

- il movimento di spostamento ciclico tra recipiente e sistema capillare pu? essere effettuato in due modi: con movimento del sistema capillare o con movimento del recipiente; - the cyclic displacement movement between the container and the capillary system can? be carried out in two ways: with movement of the capillary system or with movement of the container;

b) componente unit? principale UP: b) unit component? main UP:

- composta da una o pi? unit? di base UB - composed of one or more? unit? basic UB

- girante e tubazioni di collegamento - impeller and connecting pipes

c) bracci e motore per lo spostamento ciclico del sistema capillare (vetrini) all?interno delle unit? di base UB. c) arms and motor for the cyclic movement of the capillary system (slides) inside the units? basic UB.

Il sistema pu? essere composto da pi? unit? principali UP e la/e girante/i possono: - essere collegate direttamente ad una turbina per la produzione di energia elettrica - sollevare un volume d?acqua per ottenere un?energia meccanica potenziale da trasformare. The system can be composed of more? unit? main UPs and the impeller(s) can: - be connected directly to a turbine for the production of electricity - lift a volume of water to obtain potential mechanical energy to be transformed.

Funzionalmente, il metodo secondo l?invenzione prevede che il recipiente sia suddiviso in due zone con volumi di liquido a livelli diversi quale condizione per avere un?energia (dislivello potenziale) che il sistema deve rendere rinnovabile con continuit? nel tempo e il pi? possibile costante in valore. Functionally, the method according to the invention requires the container to be divided into two zones with volumes of liquid at different levels as a condition for having an energy (potential difference in level) that the system must make continuously renewable. over time and the most possible constant in value.

Per l?utilizzo/conversione dell?energia, si ha un collegamento delle zone del recipiente tramite tubazioni e giranti con eventuale raggruppamento energetico in una vasca di raccolta liquido e relativa turbina di trasformazione o collegamento diretto delle giranti alla turbina. For the use/conversion of energy, the areas of the container are connected via pipes and impellers with possible energy grouping in a liquid collection tank and related transformation turbine or direct connection of the impellers to the turbine.

Quali componenti necessarie a ottenere e rinnovare ciclicamente l?energia potenziale, posto che l?utilizzo di tale energia da parte dei mezzi di conversione annulla il dislivello tra i due contenitori per cui il sistema deve ricreare con continuit? tale dislivello, si possono definire: Which components are necessary to obtain and cyclically renew potential energy, given that the use of this energy by the conversion means cancels the difference in level between the two containers for which the system must continuously recreate? this difference in height can be defined as:

a) parte non capillare di ciascuna zona del recipiente: ? la parte dove l?effetto capillare dovuto alla tensione superficiale delle forze di adesione e coesione ? trascurabile o praticamente nullo ; a) non-capillary part of each zone of the container: ? the part where the capillary effect due to the surface tension of the adhesion and cohesion forces is? negligible or practically nil;

b) parte capillare di ciascuna zona del recipiente: parte attiva del sistema dove si manifestano le forze di adesione e coesione che effettuano il lavoro di innalzamento del liquido; tali forze possono essere assimilate ad una pompa di sollevamento che estrae liquido dal settore non capillare di cui al punto a); questa parte di ciascuna zona del recipiente ? alternativamente capillare e non capillare; b) capillary part of each zone of the container: active part of the system where the adhesion and cohesion forces occur which carry out the work of raising the liquid; these forces can be assimilated to a lifting pump that extracts liquid from the non-capillary sector referred to in point a); this part of each area of the container ? alternately capillary and non-capillary;

c) parte in movimento: serie di elementi laminari piani (vetrini) dove avviene il fenomeno capillare che, con lo spostamento contemporaneo di tutta la serie tra una zona e l?altra, determina se la parte di ciascuna zona del recipiente di cui al punto b) ? o non ? capillare, realizzando la ciclicit? del sistema necessaria a ricreare il dislivello tra le due zone del recipiente e quindi a rinnovare l?energia potenziale. Per il movimento ciclico di questa parte del sistema si deve fornire lavoro (lavoro speso Ls) per vincere le forze di inerzia e gli eventuali attriti; ? da tener presente, come evidenziato dai calcoli di cui all?Appendice B, che l?entit? di questo lavoro ?, in particolare, fortemente dipendente dalle dimensioni in lunghezza degli elementi capillari (vetrini) e tale dimensione deve dunque essere ottimizzata. c) moving part: series of flat laminar elements (slides) where the capillary phenomenon occurs which, with the simultaneous movement of the entire series between one area and another, determines whether the part of each area of the container referred to in point b )? or not ? capillary, realizing the cyclicity? of the system necessary to recreate the difference in height between the two areas of the container and therefore to renew the potential energy. For the cyclic movement of this part of the system, work must be provided (work spent Ls) to overcome the inertia forces and any friction; ? to keep in mind, as highlighted by the calculations in Appendix B, that the entity? of this work is, in particular, strongly dependent on the length dimensions of the capillary elements (slides) and this dimension must therefore be optimized.

La presente invenzione ? stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. ? da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall?ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. Infatti, il presente progetto fa propria qualsiasi tipologia di sistema tale da funzionare in maniera concettualmente uguale o simile a quanto descritto (ottenere energia utile con continuit? dalle forze di adesione e coesione) e quindi fa proprio e ricomprende qualsiasi progetto che utilizza la tensione superficiale tramite sistemi realizzati anche con materiali, varianti, configurazioni e grandezze diversi rispetto al particolare impianto qui descritto e dimensionato. This invention? has been described so far with reference to preferred embodiments. ? it is to be understood that other embodiments may exist that relate to the same inventive core, as defined by the scope of protection of the claims reported below. In fact, this project adopts any type of system capable of functioning in a conceptually equal or similar way to what has been described (obtain useful energy with continuity from the adhesion and cohesion forces) and therefore adopts and includes any project that uses surface tension through systems also made with materials, variants, configurations and sizes different from the particular system described and sized here.

APPENDICE A - Calcolo del lavoro utile prodotto in un ciclo da una UB Legge di Laplace APPENDIX A - Calculation of the useful work produced in a cycle by a UB Laplace's law

Per l?ipotesi I2 la legge di Laplace diventa: For hypothesis I2 Laplace's law becomes:

?p = ? * (1/R1 1/R2) = ? * (1/R1) ?p = ? * (1/R1 1/R2) = ? * (1/R1)

quindi per l?ipotesi I3: [L0]. therefore for hypothesis I3: [L0].

In Fase 1 e in Fase 3, tra due vetrini adiacenti l?acqua sale per capillarit? ad un?altezza hc rispetto al livello che l?acqua avrebbe senza il fenomeno di capillarit?; questa quantit? d?acqua ha un peso tale da creare una pressione verso il basso pari a ?*g*hc, per cui l?acqua sale per capillarit? fino a quando la pressione esercitata verso l?alto dalla tensione superficiale e la pressione verso il basso dovuta al peso della colonna d?acqua avranno uguale intensit?; pertanto all?equilibrio si avr?: In Phase 1 and Phase 3, between two adjacent slides the water rises due to capillary action. at a height hc compared to the level that the water would have without the capillarity phenomenon; this quantity? of water has such a weight as to create a downward pressure equal to ?*g*hc, so the water rises by capillary action? until the pressure exerted upwards by the surface tension and the downward pressure due to the weight of the water column have equal intensity; therefore at equilibrium we will have:

?p = ?*g* hc e quindi dalla [L0]: ?p = ?*g* hc and therefore from [L0]:

? /d = (?*g)* hc da cui si pu? ricavare hc : ? /d = (?*g)* hc from which you can? obtain hc :

[L1] [L1]

Noti i valori di ? e ? dell?acqua e le dimensioni in gioco dell?ordine del millimetro, nel caso specifico in esame la [L1] pu? essere scritta nei seguenti termini: Do you notice the values of ? And ? of the water and the dimensions involved in the order of the millimetre, in the specific case in question the [L1] can? be written in the following terms:

hc(mm.) * d(mm.) = ? /(?*g) ~= 7,44 mm.<2 >[L2] hc(mm.) * d(mm.) = ? /(?*g) ~= 7.44 mm.<2 >[L2]

Dalla [L2] si nota che, scelti i materiali (in questo caso vetro e acqua) la superficie hc*d di risalita del liquido per capillarit? rimane costante al variare della distanza tra i solidi interfacciati (cio? al variare di d). From [L2] we note that, once the materials have been chosen (in this case glass and water), the surface hc*d of the liquid rising by capillary action? remains constant as the distance between the interfaced solids varies (i.e. as d varies).

Fasi di funzionamento dell?UB Operation phases of the UB

Ciclo di partenza con vetrini in Z1. Starting cycle with slides in Z1.

In Fase 0: In Phase 0:

- il volume d?acqua nella Z1 vale: V0 = h0 * (S1 + S2) = h0 * SA [1] - il volume d?acqua nella Z2 vale: V0 ?V [2] con ?V = h0 * (S1 + S3 ) = h0 * SB [3] - Vc = nuf * lv * hc * d [4] - the volume of water in Z1 is: V0 = h0 * (S1 + S2) = h0 * SA [1] - the volume of water in Z2 is: V0 ?V [2] with ?V = h0 * (S1 + S3 ) = h0 * SB [3] - Vc = nuf * lv * hc * d [4]

e per la [L1]: and for [L1]:

Vc = nuf * lv * ? /(?*g) [5] Vc = nuf * lv * ? /(?*g) [5]

il livello in tutta la Z1 ? h0 mentre in tutta la Z2 ? hs. the level throughout Z1? h0 while throughout Z2 ? hs.

A fine Fase 1 si ha la seguente situazione: At the end of Phase 1 we have the following situation:

- in Z2 il livello ? hs- in Z2 the level? hs

- tra i vetrini, cio? in Z1/S3, il livello ? hb hc = hc per hb = 0 - between the slides, that is? in Z1/S3, the level ? hb hc = hc for hb = 0

- in Z1/S1 il livello ?: - in Z1/S1 the level ?:

hb = (V0 ? Vc) / (S1 S3) [6] hb = (V0 ? Vc) / (S1 S3) [6]

da cui, per hb = 0 abbiamo: from which, for hb = 0 we have:

V0 = Vc [7] V0 = Vc [7]

In questo caso (hb = 0) tutto il volume d?acqua V0 si trova tra i vetrini risucchiato per capillarit?. In this case (hb = 0) all the volume of water V0 is found between the slides sucked in by capillary action.

A fine Fase 2 si ha la seguente situazione: At the end of Phase 2 we have the following situation:

- il volume d?acqua ?V ? passato da Z2 a Z1 spandendosi sulla superficie S1 S3 di Z1 libera da vetrini - the volume of water ?V ? passed from Z2 to Z1 spreading onto the surface S1 S3 of Z1 free from glass slides

- il livello in Z2 ? sceso da hs a h0- the level in Z2? dropped from hs to h0

- il livello in Z1/S1 da hb = 0 ? ritornato ad h0 e in Z1/S3 (tra i vetrini) ? salito da hc a h0 + hc- the level in Z1/S1 from hb = 0? returned to h0 and in Z1/S3 (between the slides) ? rose from hc to h0 + hc

- il volume d?acqua ?V passato da Z2 a Z1 dalle [3], [1] e [7] pu? essere scritto come segue: - the volume of water ?V passed from Z2 to Z1 from [3], [1] and [7] can? be written as follows:

?V= h0 * (S1 S3) = Vc * (S1 S3 ) / (S1 S2 ) = Vc * SB / SA [8] ?V= h0 * (S1 S3) = Vc * (S1 S3 ) / (S1 S2 ) = Vc * SB / SA [8]

da cui, per hb = 0 possiamo ricavare hs: from which, for hb = 0 we can obtain hs:

hs = (V0 ?V) / (S1 S2 ) [9] hs = (V0 ?V) / (S1 S2 ) [9]

e per le [7] e [8]: and for [7] and [8]:

hs <=> [10] hs <=> [10]

dalla [1] e dalla [7] si ha: from [1] and [7] we have:

h0 = Vc / (S1 S2) = Vc / SA [11] h0 = Vc / (S1 S2) = Vc / SA [11]

Il lavoro utile alla girante ottenuto al passaggio del volume d?acqua ?V in Z1 vale: Lu1 = (?*g) * ?V * hs / 2 [12] The useful work of the impeller obtained when the volume of water ?V passes through Z1 is: Lu1 = (?*g) * ?V * hs / 2 [12]

e sostituendo dalle [5], [8] e [10]: and replacing from [5], [8] and [10]:

Lu1 [13] Lu1 [13]

Lu1 ? calcolato tenendo conto che durante la Fase 2 il salto x dell?acqua passa da hs a 0; per cui si pu? scrivere: Lu1 ? calculated taking into account that during Phase 2 the head x of the water goes from hs to 0; why is it possible? write:

dalla [10] posto hs variabile in x, risulta: Vc = x * (SA)<2>/(SA+SB) da cui: from [10] placing hs variable in x, it results: Vc = x * (SA)<2>/(SA+SB) from which:

A fine Fase 3 si ha la situazione uguale alla Fase 1 ma invertita nei ruoli di Z1 e Z2; pertanto il lavoro utile alla girante ottenuto al passaggio del volume d?acqua ?V in Z2 ? uguale a quello della Fase 1 con flusso invertito: At the end of Phase 3 the situation is the same as Phase 1 but the roles of Z1 and Z2 are reversed; therefore the useful work of the impeller obtained when the volume of water ?V passes through Z2? same as that of Phase 1 with reversed flow:

Lu2 = Lu1 [14] Lu2 = Lu1 [14]

e alla fine del ciclo si avr? un lavoro utile totale Lu quale somma dei lavori ottenuti in Fase 1 e in Fase 3: and at the end of the cycle you will have? a total useful work Lu as the sum of the work obtained in Phase 1 and Phase 3:

Lu = Lu1 + Lu2Lu = Lu1 + Lu2

da cui, il lavoro utile prodotto in un ciclo da una UB sar?: hence, the useful work produced in one cycle by a UB will be:

[15] [15]

Come si pu? notare, il lavoro utile dipende dal quadrato della tensione superficiale per cui avere un liquido con tensione superficiale pi? alta dell?acqua aumenta la possibilit? di ottenere energia con sistemi pi? ridotti in dimensioni. How can you? note, the useful work depends on the square of the surface tension so having a liquid with a higher surface tension? high water increases the possibility? to obtain energy with more systems? reduced in size.

Ad esempio gli oli minerali possono avere una tensione superficiale circa sei volte superiore a quella dell?acqua ma anche soluzioni di acqua e sali possono avere tensione superficiale maggiore rispetto alla sola acqua (una soluzione al 50% di acqua e potassio carbonato ha una tensione di 107*10<-3 >N/m). For example, mineral oils can have a surface tension approximately six times higher than that of water, but solutions of water and salts can also have a surface tension greater than water alone (a 50% solution of water and potassium carbonate has a tension of 107*10<-3 >N/m).

Le soluzioni solubili in acqua sono formate da sostanze polari come lo zucchero, il sale da cucina, gli acidi, le basi. Non sono invece solubili in acqua le sostanze apolari (non polari), cio? quelle organiche come l?olio e la naftalina che comunque sono solubili tra loro. Le sostanze polari come l?acqua hanno le molecole con momento dipolare diverso da zero mentre le apolari hanno molecole con momento dipolare uguale a zero, cio? il baricentro delle cariche positive coincide con il baricentro delle cariche negative (sono molecole spazialmente neutre). Water-soluble solutions are made up of polar substances such as sugar, table salt, acids, bases. However, non-polar (non-polar) substances are not soluble in water, i.e. organic ones such as oil and naphthalene which are soluble in each other. Polar substances such as water have molecules with a dipole moment other than zero while non-polar ones have molecules with a dipole moment equal to zero, that is, the center of gravity of the positive charges coincides with the center of gravity of the negative charges (they are spatially neutral molecules).

Come gi? detto ? da verificare comunque la convenienza ad utilizzare soluzioni diverse dall?acqua, sia in termini economici che ambientali. Inoltre ? da valutare l?utilizzo di tale liquido tenendo conto del suo coefficiente di viscosit? ? che potrebbe renderlo non conveniente rispetto all?acqua per l?aumento eccessivo del lavoro speso a fronte dell?aumento di quello utile. How already? said ? However, the convenience of using solutions other than water, both in economic and environmental terms, must be verified. Furthermore ? to evaluate the use of this liquid taking into account its viscosity coefficient? ? which could make it less convenient than water due to the excessive increase in labor expended compared to the increase in useful labor.

Rendimento del sistema rispetto al lavoro svolto dalle forze di adesione e coesione (tensione superficiale). Performance of the system with respect to the work done by the adhesion and cohesion forces (surface tension).

Si indica con ?f% il rendimento percentuale dato dal rapporto tra il lavoro utile prodotto dal sistema e quello svolto dalle forze di adesione e coesione. Questo rendimento risponde alla domanda: quanto lavoro fatto dalla tensione superficiale si riesce a ottenere con questo sistema? ?f% indicates the percentage efficiency given by the ratio between the useful work produced by the system and that carried out by the adhesion and cohesion forces. This efficiency answers the question: how much work done by surface tension can be obtained with this system?

Il volume d?acqua innalzato tra due vetrini, cio? innalzato in una unit? funzionale UF ?: The volume of water raised between two slides, that is? raised in a unit? functional UF?:

hc*d*lv e quindi il peso innalzato ?: hc*d*lv and therefore the raised weight?:

(?*g)*hc*d*lv ma si sa che hc*d = ? /(?*g) per cui il peso innalzato vale: ? *lv Le forze di adesione e coesione, tramite la tensione superficiale che si manifesta tra due vetrini adiacenti, riescono a movimentare il volume d?acqua sopra determinato innalzando il suo baricentro di hc/2 per cui il lavoro svolto ? dato dal peso per la met? dell?altezza capillare, ovvero, indicando con Lts tale lavoro: (?*g)*hc*d*lv but we know that hc*d = ? /(?*g) so the raised weight is: ? *lv The adhesion and cohesion forces, through the surface tension that occurs between two adjacent glass slides, are able to move the volume of water determined above, raising its center of gravity by hc/2 so that the work done is ? given by the weight for half? of the capillary height, or, indicating this work with Lts:

Lts = ? *lv*hc/2 e sostituendo hc dalla [L1], otteniamo: Lts = ? *lv*hc/2 and replacing hc from [L1], we get:

Lts = [( ? )<2>/(2*?*g)] * lv /d [N1] Lts = [( ? )<2>/(2*?*g)] * lv /d [N1]

Dato che Lu ? calcolato per un ciclo (Lts ? doppio in un ciclo) e per un numero di alzate d?acqua, ovvero di vetrini, pari a nuf, il rendimento percentuale sar? dato da: ?f% = 100*Lu/(2*nuf*Lts) [N2] e sostituendo Lu dalla [15] e Lts dalla [N1] si ottiene: [N3] APPENDICE B - Calcolo del lavoro speso in un ciclo per il funzionamento di una unit? di base UB Since Lu? calculated for a cycle (Lts is double in a cycle) and for a number of water lifts, or slides, equal to nuf, the percentage yield will be? given by: ?f% = 100*Lu/(2*nuf*Lts) [N2] and replacing Lu from [15] and Lts from [N1] we obtain: [N3] APPENDIX B - Calculation of the work spent in a cycle for the operation of a unit? basic UB

La forza resistente totale che si oppone allo spostamento di un vetrino in un senso e nell?altro durante un ciclo di funzionamento dipende: The total resistance force that opposes the movement of a slide in one direction and the other during an operating cycle depends on:

- dall?inerzia della massa del vetrino - by the inertia of the mass of the slide

- dall?inerzia della massa dell?acqua spostata - by the inertia of the mass of displaced water

- dalla resistenza dovuta all?effetto della viscosit? per scorrimento acqua-vetrino; i vetrini scorrono tra loro parallelamente con la stessa velocit? e allo stesso tempo (sono strettamente connessi tra loro), pertanto, ai fini del calcolo della viscosit? resistente allo spostamento ? come se i vetrini fossero fermi e, in senso inverso allo spostamento, scorresse l?acqua tra loro (come nel caso reale in cui si tengono ferme le serie di vetrini e si sposta il recipiente) - from the resistance due to the effect of viscosity? for water-slide flow; do the slides slide parallel to each other at the same speed? and at the same time (they are closely connected to each other), therefore, for the purposes of calculating the viscosity? resistant to displacement? as if the slides were stationary and, in the opposite direction to the movement, the water flowed between them (as in the real case in which the series of slides are held still and the container is moved)

- per l?ipotesi I1 si trascurano le eventuali perdite dovute allo sfregamento del vetrino nel passaggio attraverso l?apertura del supporto - for hypothesis I1, any losses due to rubbing of the slide as it passes through the opening of the support are neglected

La forza resistente varia al variare dello spostamento del vetrino ma con l?ipotesi I4 prendiamo in considerazione solo il valore massimo che si indica con Fr ad accelerazione costante; pertanto Fr sar? il valore costante della forza che si applicher? al vetrino per lo spostamento, anche se si potrebbe applicare una forza variabile minore per tutti gli altri punti di spostamento del vetrino. Con questa ipotesi si ritiene di compensare, almeno in parte, le perdite trascurate, nonch? di semplificare i calcoli. The resisting force varies as the displacement of the slide varies but with hypothesis I4 we only take into consideration the maximum value which is indicated by Fr at constant acceleration; therefore Fr will be? the constant value of the force that will be applied? to the slide for displacement, although a smaller variable force could be applied for all other points of displacement of the slide. With this hypothesis it is believed to compensate, at least in part, the neglected losses, as well as to simplify the calculations.

Si suddivida lo spostamento del vetrino in due fasi del ciclo: The movement of the slide is divided into two phases of the cycle:

a) vetrino che esce da Z1 ed entra in Z2 a) slide coming out of Z1 and entering Z2

b) vetrino che esce da Z2 ed entra in Z1 b) slide coming out of Z2 and entering Z1

Il calcolo delle forze resistenti pu? essere fatto per met? ciclo in quanto le forze resistenti della seconda met? del ciclo hanno valore e direzione uguali, si differenziano solo per il verso opposto di spostamento. The calculation of the resisting forces can? be half done? cycle since the resisting forces of the second half? of the cycle have the same value and direction, they differ only in the opposite direction of movement.

Si indichi con Fr(x) la forza resistente totale (variabile con lo spostamento x del vetrino) e prendiamo in considerazione la fase a di cui sopra. Posto che lo spostamento x del vetrino va da 0 a lv, si pu? ricavare Fr(x) come segue: Let Fr(x) indicate the total resistant force (variable with the displacement x of the slide) and let us take into consideration the phase a above. Given that the displacement x of the slide goes from 0 to lv, can we? obtain Fr(x) as follows:

Fr(x) = Fv(x) Fiv(x) Fia(x) [R1] Fr(x) = Fv(x) Fiv(x) Fia(x) [R1]

dove: Where:

- Fv(x) ? la forza dovuta alla viscosit?: - Fv(x) ? the force due to viscosity:

Fv(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) [R2] Fv(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) [R2]

con Fvz1(x) e Fvz2(x) forze resistenti dovute alla viscosit?, rispettivamente nella zona Z1 e nella zona Z2 with Fvz1(x) and Fvz2(x) resisting forces due to viscosity, respectively in the Z1 zone and in the Z2 zone

- Fiv(x) ? la forza di inerzia dovuta alla massa del vetro: ? una forza indipendente dallo spostamento x in quanto la massa del vetro e l?accelerazione sono costanti, per cui possiamo indicare Fiv(x) con Fiv - Fiv(x) ? the inertia force due to the mass of the glass: ? a force independent of the displacement x since the mass of the glass and the acceleration are constant, so we can indicate Fiv(x) with Fiv

- Fia(x) ? la forza di inerzia della massa d?acqua spostata dal vetrino in Z2 (il vetrino in Z1 non va ad occupare un volume d?acqua ma al contrario lo libera in quanto ne sta uscendo) - Fia(x) ? the inertia force of the mass of water moved by the slide in Z2 (the slide in Z1 does not occupy a volume of water but on the contrary frees it as it is coming out of it)

Pertanto: Therefore:

Fr(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) Fiv Fia(x) [R3] Fr(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) Fiv Fia(x) [R3]

Calcolo di Fvz1(x) e Fvz2(x). Calculation of Fvz1(x) and Fvz2(x).

Fvz1(x) = ? * v(x) * Sv1(x) / d [R4] Fvz1(x) = ? * v(x) * Sv1(x) / d [R4]

dove: Where:

v(x) = velocit? con cui viene spostato il vetrino (ovvero tutte le serie mobili di vetrini) Sv1(x) = superfici del vetrino presenti in Z1 durante lo spostamento: v(x) = velocity? with which the slide is moved (i.e. all the moving series of slides) Sv1(x) = surfaces of the slide present in Z1 during the movement:

Sv1(x) = 2 * hv * x (durante lo spostamento del vetrino l?altezza dell?acqua tra i vetrini rimane all?altezza massima sotto l?effetto capillare: hv = h0 + hc ; in realt? tenderebbe a salire a hs hc se il vetrino avesse questa altezza; il fattore 2 tiene conto delle due facce del vetrino che vedono scorrere l?acqua) Sv1(x) = 2 * hv * x (during the movement of the slide the height of the water between the slides remains at the maximum height under the capillary effect: hv = h0 + hc; in reality it would tend to rise to hs hc if the slide had this height; the factor 2 takes into account the two faces of the slide that see the water flow)

d, come gi? detto, ? la distanza tra due vetrini, cio? ? lo spessore dell?acqua che due vetrini, supposti fermi, vedono spostarsi d, how already? said, ? the distance between two slides, that is? ? the thickness of the water that two glass slides, assumed to be stationary, see moving

Si definisce la velocit? imposta al vetrino come segue: Is the speed defined? set to the slide as follows:

v(x) = a*t(x) con: a = accelerazione costante; t(x) = tempo di spostamento del vetrino, v(x) = a*t(x) with: a = constant acceleration; t(x) = slide movement time,

si pone: arises:

- t(0)=0 (inizio spostamento vetrino da Z1 verso Z2) - t(0)=0 (start of slide movement from Z1 towards Z2)

- t(lv)=tl (fine spostamento vetrino: da completamente inserito in Z1 a tutto inserito in Z2 dopo uno spostamento x=lv) - t(lv)=tl (end of slide movement: from completely inserted in Z1 to completely inserted in Z2 after a movement x=lv)

e per quanto sopra si pu? scrivere: and for the above you can? write:

t(x) = (tl/lv)*x t(x) = (tl/lv)*x

per cui: therefore:

v(x) = a * (tl/lv) * x v(x) = a * (tl/lv) * x

e quindi la velocit? del vetrino va da 0 al valore massimo (a*tl) quando il vetrino ? completamente uscito da Z1 e quindi completamente inserito in Z2; a fine corsa il vetrino ? bloccato, inverte il senso di spostamento ripartendo da v(x) = 0 per uscire da Z2 ed entrare in Z1 completando il ciclo. and therefore the speed? of the slide goes from 0 to the maximum value (a*tl) when the slide ? completely out of Z1 and then completely inserted into Z2; at the end of the slide? blocked, it reverses the direction of movement starting again from v(x) = 0 to exit Z2 and enter Z1 completing the cycle.

Per quanto sopra la [R4] diventa: For the above, [R4] becomes:

Fvz1(x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*hv*x<2 >[R5] per x --- > da 0 a lv t(x) --- > da 0 a tl v(x) --- > da 0 a (a*tl) Fvz1(x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*hv*x<2 >[R5] for x --- > from 0 to lv t(x) --- > from 0 to tl v(x) --- > from 0 to (a*tl)

Fvz2(x) = ? * v(x) * Sv2(x) / d [R6] Fvz2(x) = ? * v(x) * Sv2(x) / d [R6]

dove: Where:

Sv2(x) = superfici del vetrino presenti in Z2; durante lo spostamento l?altezza dell?acqua tra i vetrini passa da hv a hc in quanto in Z2 si abbassa il livello dell?acqua; pertanto: Sv2(x) = surfaces of the slide present in Z2; during the movement the height of the water between the slides changes from hv to hc as the water level is lowered in Z2; therefore:

Sv2(x) = 2*[hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x per x che va da 0 (vetrino in ingresso in Z2) a lv (vetrino tutto inserito in Z2) Sv2(x) = 2*[hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x for x that goes from 0 (slide entering Z2) to lv (slide completely inserted in Z2)

e la [R6] diventa: and [R6] becomes:

Fvz2(x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*[hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x<2 >[R7] per x --- > da 0 a lv t(x) --- > da 0 a tl v(x) --- > da 0 a (a*tl) Fvz2(x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*[hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x<2 >[R7] for x --- > from 0 to lv t(x) --- > from 0 to tl v(x) --- > from 0 to (a*tl)

Calcolo delle forze di inerzia: Calculation of inertia forces:

indicando con mv la massa del vetrino e con ma(x) la massa dell?acqua spostata quando il vetrino esce dal supporto, si ha: indicating with mv the mass of the slide and with ma(x) the mass of the water displaced when the slide leaves the support, we have:

Fiv = mv *a = (?v *hv *lv*sp ) * a [R8] Fiv = mv *a = (?v *hv *lv*sp ) * a [R8]

Il volume ma(x) aumenta proporzionalmente man mano che il vetrino entra sempre pi? in Z2 (e quindi aumenta proporzionalmente all?aumentare di x) ma dipende anche dall?altezza dell?acqua spostata; l?altezza dell?acqua spostata passa da h0 a 0 (ipotesi hb = 0). Pertanto: The volume ma(x) increases proportionally as the slide enters further and further. in Z2 (and therefore increases proportionally as x increases) but also depends on the height of the displaced water; the height of the displaced water passes from h0 to 0 (hypothesis hb = 0). Therefore:

Fia(x) = ma(x)*a = ?*sp *x*[h0*[1 - (x/lv)]]* a [R9] Tenuto conto delle [R5], [R7], R8] e [R9] si pu? scrivere la [R3] come segue: Fia(x) = ma(x)*a = ?*sp *x*[h0*[1 - (x/lv)]]* a [R9] Taking into account [R5], [R7], R8] and [R9] can you? write [R3] as follows:

Fr(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) Fiv Fia(x) = mtot (x) * a [R10] con: Fr(x) = Fvz1(x) Fvz2(x) Fiv Fia(x) = mtot (x) * a [R10] with:

mtot (x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*[2*hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x<2 >+ (?v *sp *hv *lv ) ?*sp *h0*[1 - (x/lv)]*x [R11] mtot (x) = 2*?*a*(1/d)*(tl/lv )*[2*hv ? (hv ? hc)*(x/(2*lv))]*x<2 >+ (?v *sp *hv *lv ) ?*sp *h0*[1 - (x/lv)]*x [ R11]

Per quanto sopra detto ci poniamo nelle condizioni di calcolare la forza resistente Fr massima, quindi prenderemo la massa mtot (x) massima che chiameremo mmax , per cui avremo: Given the above, we are in a position to calculate the maximum resistance force Fr, therefore we will take the maximum mass mtot (x) which we will call mmax, so we will have:

Fr = mmax*a [R12] Fr = mmax*a [R12]

e quindi per la [R12] avremo, come detto, a = costante nel tempo di spostamento. Calcoliamo Fr partendo dalla seguente condizione: and therefore for [R12] we will have, as mentioned, a = constant in displacement time. We calculate Fr starting from the following condition:

<[R13]> <[R13]>

ma t = (tl/lv)*x e quindi dt = (tl/lv)*dx per cui t*dt = (tl/lv)<2>*x*dx but t = (tl/lv)*x and therefore dt = (tl/lv)*dx so t*dt = (tl/lv)<2>*x*dx

da cui, sostituendo nella [R13]: from which, replacing in [R13]:

<[R14]> <[R14]>

Tenuto conto della [R12] la [R14] diventa: Taking [R12] into account, [R14] becomes:

<[R15]> <[R15]>

da cui e quindi: from which and therefore:

Fr = 2 * lv * mmax / tl<2 >[R16] Fr = 2 * lv * mmax / tl<2 >[R16]

Per calcolare mmax si pone: To calculate mmax we ask:

mtot (x) = k1*x<3>+ k2*x<2 >+ k3*x k4 [R17] mtot (x) = k1*x<3>+ k2*x<2 >+ k3*x k4 [R17]

con: with:

k1 = - ?*tl*(hv ? hc)/[d*(lv)<2>] (dimensione: kg/m<3>) k2 = 4*?*tl*hv /(d*lv) - ?*sp *h0 /lv (dimensione: kg/m<2>) k3 = ?*sp *h0 (dimensione: kg/m) k4 = ?v *sp *hv *lv (dimensione: kg) se si trascura il termine k1*x<3 >negativo (k1<0; termine che tende a ridurre la massa) e piccolo rispetto agli altri trattandosi di spostamenti millimetrici (elevati al cubo), si pu? scrivere la [R17] come segue: k1 = - ?*tl*(hv ? hc)/[d*(lv)<2>] (dimension: kg/m<3>) k2 = 4*?*tl*hv /(d*lv) - ? *sp *h0 /lv (dimension: kg/m<2>) k3 = ?*sp *h0 (dimension: kg/m) k4 = ?v *sp *hv *lv (dimension: kg) if the term is neglected k1*x<3 >negative (k1<0; term that tends to reduce the mass) and small compared to the others since these are millimetric displacements (cubic), can it? write [R17] as follows:

mtot (x) ~= k2*x<2 >+ k3*x k4 [R18] mtot (x) ~= k2*x<2 >+ k3*x k4 [R18]

la [R18] descrive una parabola concava verso l?alto per cui la massa ha un andamento crescente con lo spostamento e quindi si pu? ritenere che la massa ? massima per x = lv [R18] describes a concave parabola upwards for which the mass has an increasing trend with the displacement and therefore it is possible? believe that the mass? maximum for x = lv

e sostituendo nella [R18]: and substituting in [R18]:

mmax = mtot (lv) = k2*(lv)<2 >+ k3*lv k4 = [4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * lv [R20] mmax = mtot (lv) = k2*(lv)<2 >+ k3*lv k4 = [4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * lv [R20]

Il lavoro massimo speso per spostare il vetrino in un ciclo (spostamento di lv in un senso per la fase a e di lv in senso opposto nella fase b) sar?: The maximum work spent to move the slide in one cycle (movement of lv in one direction for phase a and of lv in the opposite direction in phase b) will be:

Lsv = 2*Fr*lv = 4*(lv /tl)<2>*mmax = 4*[4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * (lv)<3>/(tl)<2 >(J) [R21] Lsv = 2*Fr*lv = 4*(lv /tl)<2>*mmax = 4*[4*?*tl/d ?v *sp ] *hv * (lv)<3>/(tl)< 2 >(J) [R21]

Il lavoro speso su tutta l?UB sar?: The work spent on the entire UB will be:

Ls = nuf * Lsv (J) [R22] Ls = nuf * Lsv (J) [R22]

Indicando con ca il numero di capillarit? (adimensionale), si ha: Indicating with ca the number of capillaries? (dimensionless), we have:

ca = ?*v/ ? con v = velocit? di spostamento tra vetro e acqua ca = ?*v/ ? with v = speed? of displacement between glass and water

se si considera la velocit? media del sistema vm = lv/tl si ottiene: if we consider the speed? system average vm = lv/tl we obtain:

ca = ?*vm/ ? = (?*lv)/( ? *tl) [R23] ca = ?*vm/ ? = (?*lv)/( ? *tl) [R23]

con i valori in gioco relativi all?acqua e considerato che le dimensioni del vetrino sono dell?ordine dei millimetri e il tempo ? inferiore o dell?ordine del secondo, si pu? valutare ca come segue: ca = (10<(-3)>/73)*[lv(mm.)/tl(sec.)] ~ 13,7*10<(-6)>*[lv(mm.)/tl(sec.)]. with the values involved relating to water and considering that the dimensions of the slide are of the order of millimeters and the time? lower or of the order of the second, you can? evaluate ca as follows: ca = (10<(-3)>/73)*[lv(mm.)/tl(sec.)] ~ 13.7*10<(-6)>*[lv(mm. )/tl(sec.)].

Pertanto ca ? dell?ordine di 10<(-5) >per cui si pu? affermare che durante il movimento tra acqua e vetro le forze capillari prevalgono su quelle resistenti di viscosit?. Therefore ca? of the order of 10<(-5) >for which it is possible? state that during the movement between water and glass the capillary forces prevail over the resistant viscosity ones.

APPENDICE C - Bilancio energetico del sistema. APPENDIX C - System energy balance.

Energia utilizzata dal fenomeno capillare. Energy used by the capillary phenomenon.

In Fase 1 l?innalzamento per capillarit? dell?acqua tra i vetrini ? dovuto alla tensione superficiale che ? l?energia per unit? di superficie all?interfaccia acqua-aria-vetro. Brevemente, senza entrare troppo nel merito, si pu? dire semplicemente che acqua e vetro sono due elementi polari; grazie a questa peculiarit? le molecole dell?acqua, con l?idrogeno polarizzato positivamente, sono attratte dalle molecole del vetro composte in prevalenza di silicio e ossigeno: in particolare, l?idrogeno dell?acqua polarizzato positivamente ? attratto dall?ossigeno del vetro polarizzato negativamente. Tra vetro e acqua avviene questa attrazione, con la bagnabilit? del vetro da parte dell?acqua, perch? le energie superficiali del vetro sono maggiori di quelle dell?acqua, ovvero le forze di coesione tra le molecole dell?acqua sono inferiori alle forze di coesione tra le molecole del vetro e quindi all?interfaccia le maggiori forze del vetro attraggono per adesione le molecole dell?acqua dando luogo alla spandibilit? del liquido sul solido. In Phase 1 the rise by capillarity? any water between the slides? due to the surface tension that is the energy per unit? of surface at the water-air-glass interface. Briefly, without going into too much detail, can it? simply say that water and glass are two polar elements; thanks to this peculiarity? the water molecules, with the positively polarized hydrogen, are attracted by the glass molecules composed mainly of silicon and oxygen: in particular, the positively polarized hydrogen of the water ? attracted by the oxygen of the negatively polarized glass. This attraction occurs between glass and water, with wettability? of the glass by the water, why? the surface energies of glass are greater than those of water, i.e. the cohesion forces between the water molecules are lower than the cohesion forces between the glass molecules and therefore at the interface the greater forces of the glass attract the molecules by adhesion of the water giving rise to spreadability? of the liquid onto the solid.

All?equilibrio le energie libere superficiali per unit? di superficie, alle interfacce tra acqua, vetro e aria risultano dall?equazione di Young: At equilibrium the surface free energies per unit? of surface, at the interfaces between water, glass and air result from the Young equation:

Ts = Tls Tl*cos? Ts = Tls Tl*cos?

dove Ts = tensione superficiale del solido (vetro) where Ts = surface tension of the solid (glass)

Tl = tensione superficiale del liquido ( ? dell?acqua) Tl = surface tension of the liquid (? of water)

Tls = tensione interfacciale liquido-solido Tls = liquid-solid interfacial tension

? = angolo di contatto liquido-solido ? = liquid-solid contact angle

per ? = 0 (cos? = 1) si ha la completa bagnabilit?, cio? il liquido si spande completamente sul solido come praticamente accade per acqua-vetro (vetro perfettamente liscio e pulito); in questo caso si ha: For ? = 0 (cos? = 1) we have complete wettability, that is? the liquid spreads completely on the solid as practically happens with water-glass (perfectly smooth and clean glass); in this case we have:

Ts = Tls Tl [B1] Ts = Tls Tl [B1]

cio? Ts > Tl che conferma che per avere bagnabilit? la tensione superficiale del solido deve essere maggiore della tensione superficiale del liquido. Il lavoro per unit? di superficie speso dalle molecole nell?adesione acqua-vetro si ricava dall?equazione di Dupr?: that is? Ts > Tl which confirms that to have wettability? the surface tension of the solid must be greater than the surface tension of the liquid. The work per unit? of surface spent by molecules in water-glass adhesion is obtained from the Dupr? equation:

Wa = Ts Tl ? Tls [B2] Wa = Ts Tl ? Tls [B2]

questo lavoro corrisponde alla variazione (diminuzione) di energia superficiale degli elementi prima e dopo la salita dell?acqua per capillarit? tra i vetrini; in pratica, il sistema acqua-vetro (vedi l?unit? funzionale UF), nel momento del contatto solido-liquido per capillarit?, perde le energie esistenti sulle superfici libere del solido e del liquido e al contempo acquista l?energia di contatto solido-liquido. Nel presente caso, per ciascuna faccia dei vetrini si ha che: this work corresponds to the variation (decrease) in surface energy of the elements before and after the rise of the water by capillary action? between the slides; in practice, the water-glass system (see the UF functional unit), at the moment of solid-liquid contact by capillary action, loses the energies existing on the free surfaces of the solid and liquid and at the same time acquires the contact energy solid-liquid. In the present case, for each side of the slides we have that:

a) Ts ? l?energia persa dalle molecole di interfaccia del vetro a) Ts? the energy lost by the glass interface molecules

b) Tl = ? ? l?energia persa dalle molecole di interfaccia dell?acqua b) Tl = ? ? the energy lost by the water interface molecules

c) Tls ? l?energia acquistata dalle molecole acqua e vetro a contatto tra loro Ricavato Ts dalla [B1] e sostituito nella [B2], si ottiene: c) Tls? the energy acquired by the water and glass molecules in contact with each other. Obtained Ts from [B1] and replaced in [B2], we obtain:

Wa = Tls Tl Tl - Tls = 2* ? [B3] Wa = Tls Tl Tl - Tls = 2* ? [B3]

(in realt? il valore di Ts nella [B1] ? relativo al valore della tensione superficiale del vetro all?interfaccia con l?aria mentre il valore di Ts nella [B2] ? relativo al valore della tensione superficiale del vetro all?interfaccia con il vuoto ma questa differenza pu? essere trascurata in quanto Tl nell?aria ? circa Tl nel vuoto, come sotto specificato nella NOTA1) Wa ? l?energia libera ?G (variazione dell?energia libera di Gibbs) per unit? di superficie che il sistema secondo l?invenzione pu? teoricamente utilizzare ad ogni mezzo ciclo di funzionamento: energia persa quando l?acqua sale per capillarit?, energia riacquistata quando l?acqua scende a seguito del lavoro Ls applicato. Per unit? di superficie le variazioni energetiche a fine salita dell?acqua capillare sono le seguenti: a) il vetro ha perso l?energia libera superficiale Ts (in reality the value of Ts in [B1] is related to the value of the surface tension of the glass at the interface with the air while the value of Ts in [B2] is related to the value of the surface tension of the glass at the interface with the vacuum but this difference can be neglected since Tl in the air is approximately Tl in the vacuum, as specified below in NOTE1) Wa ? the free energy is G (variation of the Gibbs free energy) per unit? of surface that the system according to the invention can? theoretically use at every half cycle of operation: energy lost when the water rises due to capillarity, energy regained when the water falls following the Ls work applied. Per unit? of the surface, the energy variations at the end of the rise of the capillary water are the following: a) the glass has lost the surface free energy Ts

b) all?interfaccia acqua-vetro si ? stabilita un?energia Tls inferiore a Ts b) at the water-glass interface yes? an energy Tls lower than Ts has been established

c) l?energia ? = Ts ? Tls ? l?energia superficiale persa dal vetro a contatto con l?acqua e Tl = ? ? l?energia superficiale persa dall?acqua c) energy? = Ts ? Tls? the surface energy lost by the glass in contact with water and Tl = ? ? the surface energy lost by the water

Nel presente sistema l?acqua viene innalzata per capillarit? tra due vetrini; la tensione superficiale ? pu? essere immaginata come una membrana elastica tesa tra i due vetrini e considerato che la superficie di ciascun vetrino, bagnata per capillarit?, risulta S = hc*lv , si pu? ricavare l?energia superficiale libera Es persa/acquistata durante il mezzo ciclo: In the present system the water is raised by capillary action. between two slides; surface tension? can? be imagined as an elastic membrane stretched between the two slides and considering that the surface of each slide, wetted by capillarity, is S = hc*lv, can it be imagined? obtain the free surface energy Es lost/gained during the half cycle:

Es = Wa*(2*S) = 4 * ? * hc * lv [B4] Ex = Wa*(2*S) = 4 * ? * hc * lv [B4]

In realt?, a questa energia Es bisognerebbe sottrarre/sommare l?energia superficiale acquistata/persa dall?acqua sui due lati a contatto con l?aria pari a 2* ? *hc *d ma nel caso della presente invenzione, per l?ipotesi I2, risulta d << lv per cui questo valore di energia ? trascurabile rispetto a quella persa/acquistata. In reality, to this energy Es we should subtract/add the surface energy gained/lost by the water on the two sides in contact with the air equal to 2*? *hc *d but in the case of the present invention, for the hypothesis I2, it results d << lv so this energy value is ? negligible compared to that lost/bought.

Come gi? calcolato nell?Appendice A, si ricava il lavoro capillare svolto al contatto acqua-vetro. Il volume d?acqua innalzato tra due vetrini ?: hc*d*lv How already? calculated in Appendix A, the capillary work carried out at the water-glass contact is obtained. The volume of water raised between two slides is: hc*d*lv

e quindi il peso innalzato ?: (?*g)*hc*d*lvand therefore the raised weight is: (?*g)*hc*d*lv

ma si sa che hc*d = ? /(?*g) per cui il peso innalzato vale: ? *lv but we know that hc*d = ? /(?*g) so the raised weight is: ? *lv

Le forze di adesione e coesione, tramite la tensione superficiale che si manifesta tra due vetrini adiacenti, riescono a movimentare il volume d?acqua sopra determinato innalzando il suo baricentro di hc/2 per cui il lavoro svolto ? dato dal peso per la met? dell?altezza capillare, ovvero, indicando con Lts tale lavoro: The forces of adhesion and cohesion, through the surface tension that occurs between two adjacent slides, are able to move the volume of water determined above, raising its center of gravity by hc/2 so that the work done is ? given by the weight for half? of the capillary height, or, indicating this work with Lts:

Lts = ? *lv*hc/2 [B5] Lts = ? *lv*hc/2 [B5]

da cui, confrontando la [B5] con la [B4] si ha: from which, comparing [B5] with [B4] we have:

Lts = Es / 8 [B6] Lts = Es / 8 [B6]

Si nota quindi che solo 1/8 dell?energia Es (?G) persa dal sistema, sulle superfici di interfaccia acqua-vetro venute a contatto per capillarit?, ? utilizzata per compiere il lavoro capillare; gli altri 7/8 si possono considerare persi per dissipazione termodinamica (calore latente non utilizzabile) e successivamente recuperati durante il distacco dell?acqua nella fase di spostamento dei vetrini. Nel funzionamento ciclico del sistema sussiste una dissipazione di energia per tutte quelle fasi inevitabilmente irreversibili insite nei processi termodinamici tra sistema e ambiente esterno con aumento di entropia come da secondo principio della termodinamica; un esempio ? l?isteresi dell?angolo di contatto che implica un processo irreversibile con dissipazione di energia: l?angolo di contatto liquido-solido ? generalmente maggiore quando il liquido si spande rispetto a quando si ritrae (nell?invenzione il ritiro ? forzato dal lavoro fornito con lo spostamento dei vetrini); un altro esempio di dissipazione ? dato dalle possibili irregolarit? e impurezze del vetro e dagli attriti durante il movimento ciclico. ? da verificare come e in quanto tempo la dissipazione suddetta possa apportare modifiche sostanziali ai parametri dell?angolo di contatto e delle energie superficiali con invecchiamento degli elementi e relativa necessit? di ricambio, oltrech? ad un aumento di temperatura del sistema. It is therefore noted that only 1/8 of the energy Es (?G) lost by the system, on the water-glass interface surfaces that come into contact by capillarity, is? used to carry out capillary work; the other 7/8 can be considered lost due to thermodynamic dissipation (unusable latent heat) and subsequently recovered during the detachment of the water during the movement of the slides. In the cyclic functioning of the system there is a dissipation of energy for all those inevitably irreversible phases inherent in the thermodynamic processes between the system and the external environment with an increase in entropy as per the second law of thermodynamics; an example ? the hysteresis of the contact angle which implies an irreversible process with energy dissipation: the liquid-solid contact angle ? generally greater when the liquid spreads than when it shrinks (in the invention the shrinkage is forced by the work provided by moving the slides); another example of dissipation? given by the possible irregularities? and impurities in the glass and from friction during cyclic movement. ? to verify how and in how much time the aforementioned dissipation can bring about substantial changes to the parameters of the contact angle and surface energies with aging of the elements and related need? replacement, as well as? to an increase in system temperature.

Questo significa che, per ogni ciclo, ci sar? una tendenza costante ad avere minor lavoro utile e maggior calore scambiato con l?ambiente esterno. This means that, for each cycle, there will be a constant tendency to have less useful work and more heat exchanged with the external environment.

Per la [B3] si sa che, per ogni mezzo ciclo di funzionamento del sistema, l?energia superficiale varia di 2* ? per unit? di superficie, ovvero: For [B3] it is known that, for every half cycle of operation of the system, the surface energy varies by 2* ? per unit? of surface, that is:

- diminuisce se aumenta la superficie bagnata (superficie libera persa); nel sistema secondo l?invenzione, 1/8 si trasforma in energia potenziale dovuta alla capillarit? (e trasformata in lavoro utile) e 7/8 in calore ceduto all?ambiente quale lavoro termodinamico dovuto all?adesione acqua-vetro, ovvero alla minor libert? di movimento delle molecole. Il primo principio della termodinamica pu? essere espresso come segue: il sistema perde energia a favore dell?ambiente esterno, per 1/8 quale lavoro di espansione (salita capillare dell?acqua) e per 7/8 sotto forma di calore per movimento perso dalle molecole vetro-acqua a favore delle molecole d?aria dell?ambiente esterno - aumenta se la superficie bagnata diminuisce (superficie libera acquisita); nel sistema secondo l?invenzione, una parte di energia ? fornita dal lavoro speso per togliere l?acqua capillare dai vetrini e una parte ? calore prelevato all?ambiente quale lavoro termodinamico dovuto al maggior movimento delle molecole dell?acqua e del vetro, libere di muoversi in coesione e non pi? soggette al collegamento di adesione. La fornitura di lavoro esterno rende reversibile il processo naturale della capillarit?, fatti salvi gli imprescindibili processi entropici. Il primo principio della termodinamica pu? essere espresso come segue: il sistema riceve energia dall?ambiente esterno, in parte come lavoro indotto di compressione del sistema (rottura dei legami di adesione e quindi della tensione superficiale con discesa dell?acqua capillare per gravit?) e per la maggior parte sotto forma di calore come movimento fornito dalle molecole d?aria dell?ambiente esterno alle molecole acqua-vetro che hanno riacquistato la loro ?libert?? superficiale. - decreases if the wetted surface increases (free surface lost); in the system according to the invention, 1/8 is transformed into potential energy due to capillarity? (and transformed into useful work) and 7/8 into heat released to the environment as thermodynamic work due to water-glass adhesion, or less freedom? of movement of molecules. The first law of thermodynamics can? be expressed as follows: the system loses energy to the external environment, 1/8 as expansion work (capillary rise of the water) and 7/8 in the form of heat due to movement lost by the glass-water molecules in favor of of air molecules in the external environment - increases if the wetted surface decreases (acquired free surface); in the system according to the invention, a part of the energy is provided by the work spent to remove the capillary water from the slides and a part? heat taken from the environment as thermodynamic work due to the greater movement of the water and glass molecules, free to move in cohesion and no longer? subject to the membership link. The supply of external work makes the natural process of capillarity reversible, without prejudice to the essential entropic processes. The first law of thermodynamics can? be expressed as follows: the system receives energy from the external environment, partly as induced work of compression of the system (breaking of the adhesion bonds and therefore of the surface tension with descent of the capillary water due to gravity?) and mostly under form of heat as movement provided by the air molecules of the external environment to the water-glass molecules that have regained their ?freedom?? superficial.

In realt? si deve tener conto anche delle perdite dovute ai processi irreversibili che avvengono durante i cicli di funzionamento con aumento di entropia tra sistema e ambiente. In reality? losses due to irreversible processes that occur during operating cycles with an increase in entropy between system and environment must also be taken into account.

Si consideri l?energia scambiata in mezzo ciclo (salita acqua tra i vetrini e discesa acqua per spostamento e pulizia vetrini); per il solo processo reversibile, l?energia che esce dal sistema verso l?esterno ? uguale all?energia che rientra nel sistema dall?esterno, ma dal sistema verso l?esterno esce anche calore per processi irreversibili di dissipazione (aumento di entropia) dovuti agli attriti delle parti mobili (vetrini, giranti ecc.). L?energia libera che esce dal sistema ? composta da lavoro utile (energia capillare) e da calore perso dalle superfici a contatto capillare, di cui una parte perso per processi irreversibili di dissipazione (aumento di entropia) dovuti al deterioramento degli elementi utilizzati (come detto: isteresi, irregolarit? e impurezze del vetro, ecc.). L?energia che dall?esterno rientra nel sistema ? composta da lavoro speso per muovere i vetrini e da calore assorbito dalle superfici di contatto ritornate libere. Consider the energy exchanged in half a cycle (water rising between the slides and water falling for moving and cleaning the slides); for the reversible process only, the energy that exits the system towards the outside is equal to the energy that enters the system from the outside, but heat also escapes from the system towards the outside due to irreversible dissipation processes (increase in entropy) due to the friction of the moving parts (slides, impellers, etc.). The free energy that comes out of the system? composed of useful work (capillary energy) and heat lost from the surfaces in capillary contact, part of which is lost due to irreversible dissipation processes (increase in entropy) due to the deterioration of the elements used (as mentioned: hysteresis, irregularities and impurities of the glass, etc.). The energy that enters the system from outside? composed of work expended to move the slides and heat absorbed by the free contact surfaces.

? da sottolineare il fatto che, per ogni ciclo, il sistema sar? in grado di ricevere quantit? sempre minori di energia dall?ambiente esterno in quanto l?aumento di entropia per le dissipazioni accennate (e quindi il deterioramento degli elementi) ridurr? ogni volta la quantit? di energia libera del sistema per cui si ridurr? la quantit? di calore ricevuto dall?ambiente esterno con le conseguenze suddette per gli elementi acqua e vetro e con riduzione del lavoro utile prodotto dal sistema. Come gi? accennato, ? da verificare in quanto tempo, rispetto alle prestazioni minime richieste al sistema, sar? necessario sostituire gli elementi deteriorati a causa delle dissipazioni suddette. ? to underline the fact that, for each cycle, the system will be? able to receive quantities? increasingly less energy from the external environment as the increase in entropy due to the aforementioned dissipations (and therefore the deterioration of the elements) will reduce? each time the quantity? of free energy of the system for which it will be reduced? the quantity? of heat received from the external environment with the aforementioned consequences for the water and glass elements and with reduction of the useful work produced by the system. How already? mentioned, ? to verify how much time, compared to the minimum performance required of the system, will be? it is necessary to replace the elements damaged due to the aforementioned dissipation.

Posto, per unit? di superficie: Place, per unit? of surface:

- Ec = energia capillare - Ec = capillary energy

- Lus = lavoro utile (ottenuto da Ec) - Lus = useful work (obtained from Ec)

- Lss = lavoro speso (per ?pulire? i vetrini dall?acqua capillare) - Lss = work spent (to ?clean? the slides from capillary water)

- Ltc = lavoro termodinamico (calore) ceduto all?ambiente - Ltc = thermodynamic work (heat) transferred to the environment

- Ltp = lavoro termodinamico (calore) prelevato dall?ambiente - Ltp = thermodynamic work (heat) taken from the environment

- ?C = Ltp ? Ltc = lavoro (calore) prelevato all?ambiente in met? ciclo di funzionamento dell?impianto - ?C = Ltp ? Ltc = work (heat) taken from the environment in half? operating cycle of the system

avremo: we'll have:

Ec = Wa/8 = (1/4)* ? Ec = Wa/8 = (1/4)* ?

Ltc = Wa ? Ec = 2* ? ? (1/4)* ? = (7/4)* ? Ltc = Wa ? Ec = 2* ? ? (1/4)* ? = (7/4)* ?

Ltp = Wa ? Lss = 2* ? - Lss Ltp = Wa ? Lss = 2* ? - Lss

nel ciclo reversibile: Ltp Lss = Ltc Ec in the reversible cycle: Ltp Lss = Ltc Ec

per cui: ?C = Ltp ? Ltc = Ec ? Lss ~= Lus ? Lss [B7] se si escludono le perdite nella trasformazione da Ec a Lus. therefore: ?C = Ltp ? Ltc = Ec ? Lss ~= Lus ? Lss [B7] if losses in the transformation from Ec to Lus are excluded.

La [B7] evidenzia che il lavoro utile ottenuto dall?impianto secondo l?invenzione proviene dal calore assorbito dall?ambiente circostante, ovvero: l?ambiente circostante fornisce il lavoro termodinamico sotto forma di energia capillare che il sistema secondo l?invenzione trasforma in lavoro utile (e in piccola parte in perdite; dai calcoli il rendimento del sistema nella trasformazione dell?energia capillare in lavoro utile supera il 95%). [B7] highlights that the useful work obtained by the system according to the invention comes from the heat absorbed from the surrounding environment, that is: the surrounding environment provides the thermodynamic work in the form of capillary energy which the system according to the invention transforms into useful work (and to a small extent in losses; from calculations the efficiency of the system in the transformation of capillary energy into useful work exceeds 95%).

Siccome il lavoro speso ? inferiore all?energia capillare (Lss < Ec) risulta che il calore che il sistema assorbe dall?ambiente circostante ? maggiore del calore ceduto (Ltp > Ltc); per questo, come gi? detto, il lavoro termodinamico assorbito dal sistema e trasformato in lavoro capillare, a causa delle inevitabili perdite per attrito e interazioni molecolari, pu? portare nel tempo ad un aumento di temperatura del sistema e a eventuali modifiche ai parametri degli elementi utilizzati. Since the work spent? lower than the capillary energy (Lss < Ec) it turns out that the heat that the system absorbs from the surrounding environment is greater than the heat transferred (Ltp > Ltc); for this reason, how already? said, the thermodynamic work absorbed by the system and transformed into capillary work, due to the inevitable losses due to friction and molecular interactions, can lead over time to an increase in system temperature and to possible changes to the parameters of the elements used.

Sintesi energetica. Energy synthesis.

Lo scambio energetico tra impianto secondo l?invenzione e ambiente esterno per unit? di superficie in mezzo ciclo pu? essere verificato come segue. The energy exchange between the system according to the invention and the external environment per unit? of surface in half a cycle can? be verified as follows.

?G = ?H ? T*?S = 2* ? con: ?G = ?H ? T*?S = 2* ? with:

?G = variazione dell?energia libera utilizzabile ?G = change in usable free energy

?H = variazione dell?entalpia del sistema, ovvero del contenuto energetico che il sistema pu? scambiare con l?esterno ?H = change in the enthalpy of the system, i.e. the energy content that the system can? exchange with the outside

T*?S = variazione calorica dovuta alle perdite (parte irreversibile del processo con aumento di entropia; T=temperatura assoluta in gradi Kelvin; ?S=variazione di entropia) Nel processo reversibile relativo a mezzo ciclo del sistema si ha che, nella prima parte del mezzo ciclo, ?G esce dal sistema verso l?ambiente esterno sotto forma di lavoro Ec (espansione capillare) e calore perso dalle superfici libere; nella seconda parte del mezzo ciclo (a seguito della ?pulizia? dei vetrini con recupero delle superfici acquavetro ottenuto con lo spostamento vetri tramite il lavoro Ls) ?G passa dall?ambiente esterno verso il sistema sotto forma di lavoro Ls (rottura della capillarit? e riduzione del volume d?acqua) e calore fornito alle superfici ritornate libere. T*?S = caloric variation due to losses (irreversible part of the process with increase in entropy; T=absolute temperature in Kelvin degrees; ?S=change in entropy) In the reversible process relating to half a cycle of the system we have that, in the first part of the half cycle, ?G exits the system towards the external environment in the form of work Ec (capillary expansion) and heat lost from the free surfaces; in the second part of the half cycle (following the "cleaning" of the slides with recovery of the aqua-glass surfaces obtained by moving the glass through the Ls work) ?G passes from the external environment towards the system in the form of Ls work (breaking of the capillarity? and reduction of the volume of water) and heat supplied to the freed surfaces.

In realt?, come gi? detto, ci sono ulteriori perdite irreversibili nel sistema con aumento di entropia e invecchiamento degli elementi (isteresi, rugosit? e impurezze vetro, ecc.); per tener conto di queste perdite, crescenti ad ogni mezzo ciclo, si pu? definire ?GD come la variazione dell?energia libera disponibile ad ogni mezzo ciclo: ?GD = ?G ? ?i T*?Si [B8] In reality, how already? said, there are further irreversible losses in the system with an increase in entropy and aging of the elements (hysteresis, roughness and glass impurities, etc.); to take into account these losses, which increase every half cycle, can we? define ?GD as the change in free energy available at each half cycle: ?GD = ?G ? ?i T*?Yes [B8]

dove ?Si ? la variazione di entropia (per isteresi, ecc.) all?iesimo mezzo ciclo di funzionamento del sistema e ?i indica la sommatoria iesima della perdita di calore entropico. where ?Yes ? the entropy variation (due to hysteresis, etc.) at the ith half cycle of operation of the system and ?i indicates the ith summation of the entropic heat loss.

Nella prima parte del mezzo ciclo si ha: ?GD = Ec Qs ~= Lu Qs [B9] con Lu = lavoro utile ottenuto da Ec; Qs = calore che passa dal sistema all?ambiente. In the first part of the half cycle we have: ?GD = Ec Qs ~= Lu Qs [B9] with Lu = useful work obtained from Ec; Qs = heat that passes from the system to the environment.

Nella seconda parte del mezzo ciclo si ha: ?GD = Ls Qa [B10] con Ls = lavoro speso per recupero superfici alla capillarit?; Qa = calore che passa dall?ambiente al sistema. In the second part of the half cycle we have: ?GD = Ls Qa [B10] with Ls = work spent on recovering capillary surfaces?; Qa = heat that passes from the environment to the system.

Ma dalla [B8] risulta che ?GD diminuisce ad ogni mezzo ciclo e quindi dalla [B9] risulta che diminuiscono sia Qs che Lu in quanto Lu ? circa 1/8 dell?energia disponibile, ovvero circa 1/8 di ?GD. But from [B8] it appears that ?GD decreases every half cycle and therefore from [B9] it appears that both Qs and Lu decrease since Lu ? approximately 1/8 of the available energy, or approximately 1/8 of ?GD.

Dalla [B10] invece si ha che diminuisce solo Qa in quanto il lavoro speso Ls ? applicato in maniera costante; ne consegue: From [B10] instead we have that only Qa decreases since the work spent Ls ? applied consistently; it follows:

a) fintanto che Lu > Ls il sistema fornisce lavoro netto a spese del calore ambientale quale differenza Qa ? Qs a) as long as Lu > Ls the system provides net work at the expense of ambient heat what difference Qa? Qs

b) con la diminuzione costante di Lu il sistema arriverebbe alla condizione di Lu = Ls (assenza di lavoro netto) e poi di Lu < Ls con sistema in perdita. b) with the constant decrease in Lu the system would reach the condition of Lu = Ls (absence of net work) and then of Lu < Ls with a loss-making system.

NOTA1 NOTE1

Equazione di Young: Tsa = Tls Tla*cos? Young's equation: Tsa = Tls Tla*cos?

dove Tsa = tensione superficiale del solido (vetro) a contatto con l?aria where Tsa = surface tension of the solid (glass) in contact with the air

Tla = tensione superficiale del liquido, ovvero ? dell?acqua a contatto con l?aria Tls = tensione interfacciale liquido-solido Tla = surface tension of the liquid, i.e. ? of water in contact with air Tls = liquid-solid interfacial tension

Equazione di Doupr? (per unit? di superficie): Wa = Ts Tl ? Tls Doupr equation? (per unit area): Wa = Ts Tl ? Tls

dove Ts = tensione superficiale del solido (vetro) a contatto con il vuoto where Ts = surface tension of the solid (glass) in contact with vacuum

Tl = tensione superficiale del liquido, ovvero ? dell?acqua a contatto con il vuoto Tls = tensione interfacciale liquido-solido Tl = surface tension of the liquid, i.e. ? of water in contact with vacuum Tls = liquid-solid interfacial tension

Posto Tla ~= Tl e ? = 0 (cos? = 1), l?equazione di Young diventa: Tsa = Tls Tl Ma Tsa < Ts in quanto le molecole superficiali del solido sono pi? libere di muoversi nel vuoto rispetto all?aria e quindi a Tsa dobbiamo sottrarre la differenza Ts -Tsa da cui: Tsa = Tls Tl ? (Ts ? Tsa) e quindi: Place Tla ~= Tl and ? = 0 (cos? = 1), the Young equation becomes: Tsa = Tls Tl But Tsa < Ts since the surface molecules of the solid are more free to move in a vacuum with respect to the air and therefore from Tsa we must subtract the difference Ts -Tsa from which: Tsa = Tls Tl ? (Ts ? Tsa) and therefore:

Ts = Tl Tls che sostituita nell?equazione di Dupr? porta alla conclusione che l?energia persa dal sistema per unit? di superficie nell?accoppiamento capillare acquavetro risulta proprio: Wa = 2*Tl = 2* ? come da [B3] Ts = Tl Tls which replaced in the Dupr equation? leads to the conclusion that the energy lost by the system per unit? of surface in the water-glass capillary coupling results precisely: Wa = 2*Tl = 2* ? as per [B3]

Trasformazioni reversibili e irreversibili del sistema ? ciclo di funzionamento. Reversible and irreversible transformations of the system? operating cycle.

Per quanto detto precedentemente, ai fini degli scambi termodinamici schematizziamo il sistema secondo l?invenzione nella sua parte fondamentale di funzionamento: salita e discesa dell?acqua capillare tra una coppia di vetrini (met? ciclo) tenendo conto delle parti reversibili e irreversibili del sistema. As stated previously, for the purposes of thermodynamic exchanges we schematize the system according to the invention in its fundamental part of operation: rise and fall of the capillary water between a pair of slides (half cycle) taking into account the reversible and irreversible parts of the system .

In Fig.7 ? stato indicato un sistema isolato (universo) suddiviso tra ambiente esterno (che chiameremo ambiente) e sistema di unit? fuzionale UF dell?impianto (acqua capillare tra due vetrini che chiameremo sistema); il sistema ? stato suddiviso tra parte irreversibile e parte reversibile, indicando con: In Fig.7 ? Was an isolated system (universe) divided between the external environment (which we will call the environment) and the system of units indicated? functional UF of the system (capillary water between two slides which we will call system); the system ? been divided between the irreversible part and the reversible part, indicating with:

Ls = lavoro totale speso (per spostamento vetrini o recipiente) Ls = total work spent (for moving slides or container)

Ls1 = lavoro speso meno le perdite per attrito delle parti in movimento (calore qattr) Ls2 = lavoro speso solo per la viscosit? dell?acqua (escluso il lavoro speso per spostare le masse inerziali dei vetri e dell?acqua di base); Ls2 ? il lavoro effettivo speso per riportare l?acqua capillare a livello base annullando la variazione ?V del volume capillare; ? il lavoro di viscosit? che spezza i legami di adesione acqua-vetro con rottura della tensione superficiale; all?inizio dello spostamento il sistema si trova ad una temperatura inferiore rispetto alla temperatura ambiente e il calore qe passa dall?ambiente al sistema Ls1 = work spent minus friction losses of moving parts (heat qattr) Ls2 = work spent only for viscosity? of the water (excluding the work spent to move the inertial masses of the glasses and the basic water); Ls2 ? the actual work spent to bring the capillary water back to the base level, canceling the variation ?V of the capillary volume; ? the work of viscosity? which breaks the water-glass adhesion bonds with breaking the surface tension; at the beginning of the movement the system is at a lower temperature than the ambient temperature and the heat qe passes from the environment to the system

S2 = a seguito del lavoro di viscosit? l?acqua capillare e i vetri riacquistano le superfici libere, ovvero riacquistano l?energia interna persa (?U>0 e quindi aumento di temperatura fino a T0 ?T) e aumento di pressione da parte del sistema (?p>0; vedi legge di Laplace con p = p ambiente ?p; l?acqua ? scesa al livello base con ?V<0 fino a ?V=0; dopodich?, a causa della tensione superficiale, l?acqua torner? a salire capillarmente tra i vetri per compensare la sua maggior pressione rispetto all?aria dell?ambiente esterno) S2 = following viscosity work? the capillary water and the glasses regain free surfaces, that is, they regain the lost internal energy (?U>0 and therefore increase in temperature up to T0 ?T) and increase in pressure by the system (?p>0; see law of Laplace with p = p ambient ?p; the water has dropped to the base level with ?V<0 up to ?V=0; after which, due to surface tension, the water will rise again capillary between the glasses to compensate for its greater pressure compared to the air in the external environment)

Es = energia totale scambiata tra sistema e ambiente in mezzo ciclo; ? l?energia ricevuta dal sistema quale somma del lavoro di viscosit? Ls2 e del calore qe ed ? anche l?energia in uscita dal sistema quale somma dell?energia capillare Ec e del calore qu S3 = in questa fase l?acqua capillare ? salita tra i vetri per effetto della tensione superficiale e la pressione interna dell?acqua ha eguagliato quella dell?ambiente esterno (?p<0 fino ad arrivare a ?p=0 e quindi p = p ambiente); ?V>0 con espansione dell?acqua capillare, perdita di energia interna (?U<0 e quindi diminuzione di temperatura fino a T0 - ?T) Es = total energy exchanged between system and environment in half a cycle; ? the energy received by the system is the sum of the viscosity work? Ls2 and heat qe and ? also the energy exiting the system as the sum of the capillary energy Ec and the heat qu S3 = in this phase the capillary water? rise between the glasses due to the surface tension and the internal pressure of the water has equaled that of the external environment (?p<0 until reaching ?p=0 and therefore p = p environment); ?V>0 with expansion of the capillary water, loss of internal energy (?U<0 and therefore decrease in temperature up to T0 - ?T)

Lu = lavoro utile ottenuto dall?energia capillare dell?innalzamento dell?acqua (in realt? si dovrebbe parlare di energia capillare Ec ma si pu? considerare Lu~=Ec) Lu = useful work obtained from the capillary energy of rising water (in reality we should speak of capillary energy Ec but we can consider Lu~=Ec)

Lu1 = lavoro utile effettivo inferiore a Lu a causa delle perdite entropiche (isteresi, ecc.) Lu1 = effective useful work less than Lu due to entropic losses (hysteresis, etc.)

qu = quantit? di calore che dal sistema passa all?ambiente (dai vetri, all?acqua e poi in aria) per adesione acqua-vetri con riduzione delle superfici libere e quindi con perdita delle energie libere superficiali qu = quantity? of heat that passes from the system to the environment (from the glass, to the water and then into the air) due to water-glass adhesion with reduction of free surfaces and therefore loss of surface free energies

In Fig.8 ? rappresentato il ciclo termodinamico del sistema. In Fig.8 ? represented the thermodynamic cycle of the system.

Valori di stato nel punto A: State values at point A:

- pressione PA = Patm ? /d con Patm = pressione atmosferica - PA pressure = Patm? /d with Patm = atmospheric pressure

- volume capillare Vc(A) = 0 - capillary volume Vc(A) = 0

- temperatura TA = T0 + ?T - temperature TA = T0 + ?T

Valori di stato nel punto B: State values at point B:

- pressione PB = Patm - pressure PB = Patm

- volume capillare Vc(B) = ?V = hc*lv*d - capillary volume Vc(B) = ?V = hc*lv*d

- temperatura TB = T0 - ?T - temperature TB = T0 - ?T

In questo ciclo reversibile si hanno due trasformazioni: da B verso A e da A verso B. Dal primo principio della termodinamica (?U = Q ? L) si adotta la seguente convenzione: Q e L positivi se entrano nel sistema, negativi se escono. In this reversible cycle there are two transformations: from B to A and from A to B. From the first law of thermodynamics (?U = Q ? L) the following convention is adopted: Q and L are positive if they enter the system, negative if they leave .

Trasformazione da B verso A. Transformation from B to A.

In questa trasformazione viene compiuto il lavoro Ls2 sul sistema spostando i vetrini; questo spostamento permette al sistema di liberare i vetri dall?acqua capillare che per gravit? scende al livello base; le superfici acqua-vetri non sono pi? in adesione e il sistema riacquista dall?ambiente l?energia perduta (Es = ?U = Q+L = qe Ls2 > 0) Trasformazione da A verso B. In this transformation the work Ls2 is performed on the system by moving the slides; this movement allows the system to free the glass from the capillary water which by gravity goes down to basic level; the water-glass surfaces are no longer in adhesion and the system regains the lost energy from the environment (Es = ?U = Q+L = qe Ls2 > 0) Transformation from A to B.

In questa trasformazione il sistema compie lavoro Lu (~Ec) sull?ambiente tramite la tensione superficiale che innalza l?acqua; questa risalita dell?acqua determina l?adesione delle superfici acqua-vetri e il sistema perde l?energia libera superficiale a favore dell?ambiente (Es = ?U = -Q-L = -qu - Lu < 0) In this transformation the system carries out work Lu (~Ec) on the environment through the surface tension which raises the water; this rising water determines the adhesion of the water-glass surfaces and the system loses the surface free energy to the environment (Es = ?U = -Q-L = -qu - Lu < 0)

Energie del sistema in met? ciclo, ovvero energie in un ciclo termodinamico del sistema. System energies in half? cycle, or energies in a thermodynamic cycle of the system.

Es = 2* ? *(2*S) = 4* ? *S con S=superficie capillare del singolo vetrino e quindi Es = 4* ? *hc*lv Ex = 2* ? *(2*S) = 4* ? *S with S=capillary surface of the single slide and therefore Es = 4* ? *hc*lv

Es = qu Lu = qe Ls2 Es = qu Lu = qe Ls2

Lu = Es/8 Lu = Ex/8

Ls2 = k*(Es/8) posto k = Ls2/Lu con 0<k<1 Ls2 = k*(Es/8) where k = Ls2/Lu with 0<k<1

qu = Es ? Lu = 7*(Es/8) qu = Es ? Lu = 7*(Ex/8)

qe = Es ? Ls2 = (1 ? k/8)*Es qe = Es ? Ls2 = (1 ? k/8)*Ex

Tenuto conto dell?energia Es scambiata tra sistema e ambiente, il rendimento del sistema risulta: Taking into account the energy Es exchanged between the system and the environment, the system performance is:

? = (Lu ? Ls)/Es ? = (Lu ? Ls)/Ex

per cui il massimo rendimento risulta per Ls che tende a 0 e quindi: so the maximum efficiency is for Ls which tends to 0 and therefore:

?max = Lu/Es = 1/8 ?max = Mo/H = 1/8

?% < 12,5% ?% < 12.5%

Calcolo approssimativo del ?T. Approximate calculation of ?T.

L?energia Es riscalda/raffredda il sistema durante il ciclo termodinamico, pertanto possiamo porre: The energy Es heats/cools the system during the thermodynamic cycle, therefore we can set:

Es = CT * ?T con CT capacit? termica del sistema acqua-vetri Es = CT * ?T with CT capacity? temperature of the water-glass system

CT = ca*ma + cv*mv = ca*ma + 0.2*ca*mv tenuto conto che cv*~= 0,2*ca con ca = calore specifico dell?acqua, ma = massa dell?acqua, cv= calore specifico del vetro, mv = massa vetri CT = ca*ma + cv*mv = ca*ma + 0.2*ca*mv taking into account that cv*~= 0.2*ca with ca = specific heat of the water, ma = mass of the water, cv= heat specific to glass, mv = glass mass

ma = ?a*Va mv = ?v*Vv ma = ?a*Va mv = ?v*Vv

con ?a = densit? dell?acqua a m<3>, ?v = densit? del vetro a m<3>, Va = hc*lv*d = volume dell?acqua capillare, Vv = volume dei vetri interessati allo scambio termico Nell?ipotesi Vv ~= Va risulta: CT = (?a + 0,2*?v)* ca*Va ma ?v ~= 2,5*?a quindi: CT = 1,5*ca*?a*Va with ?a = density? of the water at m<3>, ?v = density? of the glass at m<3>, Va = hc*lv*d = volume of the capillary water, Vv = volume of the glasses involved in the heat exchange. In the hypothesis Vv ~= Va the result is: CT = (?a + 0.2*? v)* ca*Va but ?v ~= 2.5*?a therefore: CT = 1.5*ca*?a*Va

per cui: therefore:

?T = Es / CT = (4* ? *hc*lv) / (1,5*ca*?a*Va) = (4* ? ) / (1,5*ca*?a*d) ?T = Es / CT = (4* ? *hc*lv) / (1.5*ca*?a*Va) = (4* ? ) / (1.5*ca*?a*d)

ma ?a = 1000 kg/m<3>, ca = 4186 J/(kg*K) but ?a = 1000 kg/m<3>, ca = 4186 J/(kg*K)

quindi: ?T ~= 46,5*10<-6 >/ d ?K (?C) con d in millimetri (scelto gli elementi come acqua-vetro si vede che la variazione di temperatura dipende solo dall?inverso della distanza tra i vetrini) therefore: ?T ~= 46.5*10<-6 >/ d ?K (?C) with d in millimeters (having chosen the elements such as water-glass we see that the temperature variation depends only on the inverse of the distance between the slides)

ad esempio: per d = 0,3 mm risulta una variazione di temperatura del ciclo 2*?T ~= 310 ??K e se la temperatura ambiente ? di 300 ?K il rapporto 2*?T / T0 ~= 10<-6 >Variazione di entropia sistema-ambiente. for example: for d = 0.3 mm there is a temperature variation of the cycle 2*?T ~= 310 ??K and if the room temperature ? of 300 ?K the ratio 2*?T / T0 ~= 10<-6 >Change in system-environment entropy.

La variazione dell?entropia reversibile ?Ss del sistema ad ogni mezzo ciclo vale: ?Ss = qe / (T0 ? ?T) - qu / (T0 + ?T) = (1 ? k/8)*Es / (T0 ? ?T) ? 7*(Es/8) / (T0 + ?T) trascurando ?T rispetto a T0 risulta: ?Ss ~= [(1 ? k)/8]*(Es/T0) > 0 essendo k<1 Il ciclo ? reversibile per cui la variazione di entropia reversibile ?Sa dell?ambiente sar?: The variation of the reversible entropy ?Ss of the system at each half cycle is: ?Ss = qe / (T0 ? ?T) - qu / (T0 + ?T) = (1 ? k/8)*Es / (T0 ? ?T) ? 7*(Es/8) / (T0 + ?T) neglecting ?T with respect to T0 results in: ?Ss ~= [(1 ? k)/8]*(Es/T0) > 0 being k<1 The cycle ? reversible so the reversible entropy variation ?Sa of the environment will be:

?Sa = -?Ss in quanto, in un sistema reversibile l?entropia pu? essere considerata nulla idealizzando le trasformazioni del ciclo quale somma di trasformazioni infinitesimali (dal secondo principio della termodinamica: dS = dqrev./T). ?Sa = -?Ss since, in a reversible system the entropy can? be considered null by idealizing the transformations of the cycle as the sum of infinitesimal transformations (from the second law of thermodynamics: dS = dqrev./T).

Pertanto, l?attivit? dell?impianto secondo l?invenzione produrr? in generale nel sistema isolato ?universo? la seguente variazione ?STOT di entropia totale: Therefore, the activity? of the plant according to the invention will produce? in general in the isolated system ?universe? the following variation ?STOT of total entropy:

?STOT = ?Srev ?Sirrev avendo indicato con ?Srev = ?Sa ?Ss la variazione di entropia reversibile e con ?sirrev la variazione di entropia irreversibile; ma ?Srev = 0 per cui: ?STOT = ?Srev ?Sirrev having indicated with ?Srev = ?Sa ?Ss the reversible entropy variation and with ?sirrev the irreversible entropy variation; but ?Srev = 0 so:

?STOT = ?Sirrev = ?Sattriti + ?Sisteresi > 0 ?STOT = ?Sirrev = ?Sattriti + ?Shysteresis > 0

dove: ?Sattriti = variazione positiva di entropia dovuta agli attriti; ?Sisteresi = variazione positiva di entropia dovuta all?isteresi,ecc. where: ?Sattriti = positive change in entropy due to friction; ?Systeresis = positive change in entropy due to hysteresis, etc.

Esempio di calore sottratto all?ambiente. Example of heat removed from the environment.

Riferimenti di calore specifico: Specific heat references:

- acqua 1 Kcal/(kg*C) 4,186 KJ/(kg*C) - water 1 Kcal/(kg*C) 4,186 KJ/(kg*C)

- aria 0,241 Kcal/(kg*C) circa 1 KJ/(kg*C) - air 0.241 Kcal/(kg*C) approximately 1 KJ/(kg*C)

(1 kg di acqua che si raffredda/riscalda di 1 grado equivale a circa 4 kg di aria che si riscaldano/raffreddano) (1 kg of water that cools/heats by 1 degree is equivalent to approximately 4 kg of air that heats/cools)

densit? aria: 1,225 kg/m? density? air: 1.225 kg/m?

Si prenda ad esempio un impianto della dimensione di 1 km<2 >che produce 400 Mw; in questo caso si ha che in un secondo il prelievo di calore dall'ambiente equivale a: Take for example a plant measuring 1 km<2>that produces 400 MW; in this case we have that in one second the withdrawal of heat from the environment is equivalent to:

- circa 95.500 kg d?acqua diminuiti di 1 grado (95,5 m?) - approximately 95,500 kg of water decreased by 1 degree (95.5 m?)

- oppure: circa 400 tonnellate d'aria diminuite di 1 grado (circa 326.000 m? d'aria diminuiti di 1 grado) - or: approximately 400 tons of air decreased by 1 degree (approximately 326,000 m? of air decreased by 1 degree)

Con questo esempio, al netto delle dissipazioni, ovvero al netto dei processi irreversibili, in circa 30 anni il sistema abbassa di 1 grado la temperatura dell'aria avente come volume la superficie dell'Italia per una altezza di 1000 metri. Dai calcoli: aria = 300*10<12 >m<3 >x 1,225 kg/m<3 >= 367,5*10<12 >kg * 1 KJ/(kg*C) = 367,5*10<12 >KJ/C; necessit? calorie dall?ambiente: 400*10<3 >KJ/sec * 31,536*10<6 >sec/anno = 12,614*10<12 >KJ/anno; da cui 367,5/12,614 ~= 30 anni/C. With this example, net of dissipations, i.e. net of irreversible processes, in about 30 years the system lowers the temperature of the air having the surface of Italy as its volume for a height of 1000 meters by 1 degree. From the calculations: air = 300*10<12 >m<3 >x 1.225 kg/m<3 >= 367.5*10<12 >kg * 1 KJ/(kg*C) = 367.5*10<12 >KJ/C; necessity? calories from the environment: 400*10<3 >KJ/sec * 31,536*10<6 >sec/year = 12,614*10<12 >KJ/year; hence 367.5/12.614 ~= 30 years/C.

Verifica dell?energia superficiale utilizzata in un ciclo da una UB. Verification of the surface energy used in a cycle by a UB.

Si calcola tale energia per met? ciclo (quella relativa a tutto il ciclo vale il doppio). Per il calcolo dell?energia ? necessario determinare le superfici interessate alla variazione di ?bagnatura?. Is this energy calculated as half? cycle (the one relating to the entire cycle is worth double). For energy calculation? It is necessary to determine the surfaces affected by the "wetting" variation.

In Z1 la superficie bagnata tra i vetrini ? in aumento per la capillarit?; posto Sa tale superficie si ha: In Z1 the wetted surface between the slides ? increasing due to capillarity; placing Sa this surface we have:

Sa = nuf*hc*2*(lv+d) (1) Sa = nuf*hc*2*(lv+d) (1)

in Z1/S1 la superficie bagnata passa dall?altezza h0 a hb=0 e poi ritorna in h0 con il passaggio del volume d?acqua ?V per cui non si ha variazione di superficie bagnata dopo le due fasi 1 e 2 (ci sar? comunque una variazione termodinamica di energia con sommatoria nulla al termine delle due fasi). in Z1/S1 the wetted surface passes from the height h0 to hb=0 and then returns to h0 with the passage of the volume of water ?V so there is no change in the wetted surface after the two phases 1 and 2 (there will be It is however a thermodynamic variation of energy with zero summation at the end of the two phases).

In Z2 la superficie bagnata diminuisce per il passaggio del volume d?acqua ?V in Z1; posto Sd tale superficie si ha: In Z2 the wetted surface decreases due to the passage of the volume of water ?V into Z1; setting Sd this surface we have:

Sd = 2*[lv + nuf(d+sp ) luS1]*(hs-h0) (2) Sd = 2*[lv + nuf(d+sp ) luS1]*(hs-h0) (2)

? noto che: ? I note that:

Vc = nuf*lv*hc*d, hs-h0 = Vc*(S1+S3)/(S1+S2)<2>, lv >> d Vc = nuf*lv*hc*d, hs-h0 = Vc*(S1+S3)/(S1+S2)<2>, lv >> d

per cui la (1) e la (2) possono essere riscritte come segue: so (1) and (2) can be rewritten as follows:

Sa = 2*Vc/d (1.1) Sa = 2*Vc/d (1.1)

Sd = 2*(Vc/lv) * [(S1+S3)/(S1+S2)<2>] * [(lv)<2 >+ S1+S2] (2.1) Sd = 2*(Vc/lv) * [(S1+S3)/(S1+S2)<2>] * [(lv)<2 >+ S1+S2] (2.1)

ma (lv)<2 ><< S1+S2 quindi la (2.1) pu? essere semplificata come segue: but (lv)<2 ><< S1+S2 so (2.1) can? be simplified as follows:

Sd = 2*(Vc/lv) * (S1+S3)/(S1+S2) (2.2) Sd = 2*(Vc/lv) * (S1+S3)/(S1+S2) (2.2)

posto k = (S1+S3)/(S1+S2) con k < 1 la (2.2) diventa: setting k = (S1+S3)/(S1+S2) with k < 1 (2.2) becomes:

Sd = 2*k*(Vc/lv) (2.3) Sd = 2*k*(Vc/lv) (2.3)

Posto Sv = Sa ? Sd la superficie aumentata in bagnabilit? in met? ciclo, dalla (1.1) e dalla (2.3) si ha: Place Sv = Sa ? Is the surface area increased in wettability? in half? cycle, from (1.1) and (2.3) we have:

Sv = 2*[Vc/(d*lv)] * (lv ? k*d) (3) Sv = 2*[Vc/(d*lv)] * (lv ? k*d) (3)

ma lv >> k*d per cui la (3) diventa: but lv >> k*d so (3) becomes:

Sv = 2*Vc/d (3.1) ovvero Sd trascurabile rispetto a Sa Sv = 2*Vc/d (3.1) or Sd negligible compared to Sa

sostituendo Vc si ha: substituting Vc we have:

Sv = 2*nuf*lv*hc (3.2) Sv = 2*nuf*lv*hc (3.2)

per cui l?energia superficiale persa in un ciclo risulta: so the surface energy lost in a cycle is:

Ep = 2*Wa*Sv (3.3) Ep = 2*Wa*Sv (3.3)

Ep = 8* ? *nuf*lv*hc (3.4) e ricordando che hc = ? /(?*g*d) abbiamo: Ep = 8* ? *nuf*lv*hc (3.4) and remembering that hc = ? /(?*g*d) we have:

Ep = 8*[( ? )<2>/(?*g)]*nuf*(lv/d) (3.5) Ep = 8*[( ? )<2>/(?*g)]*nuf*(lv/d) (3.5)

la (3.4) corrisponde alla [B4] Wa*(2*S) = 4 * ? * hc * lv rapportata a tutti i vetrini per un ciclo, ovvero Ep = 2*nuf*Wa*(2*S) (3.4) corresponds to [B4] Wa*(2*S) = 4 * ? * hc * lv compared to all slides for a cycle, i.e. Ep = 2*nuf*Wa*(2*S)

Lavoro speso per opposizione della tensione superficiale. Work spent due to opposition of surface tension.

Nell?Appendice B ? stato calcolato il lavoro speso per spostare i vetrini tenendo conto delle resistenze dovute all?inerzia delle masse vetro e acqua e alla viscosit? dell?acqua durante lo spostamento, trascurando, oltre agli attriti, la resistenza esercitata dalla tensione superficiale. In Appendix B? Was the work spent to move the slides calculated taking into account the resistance due to the inertia of the glass and water masses and the viscosity? of the water during movement, neglecting, in addition to friction, the resistance exerted by surface tension.

Applicando Laplace alla forma rettangolare assunta dall?acqua tra due vetrini, si hanno due componenti tra loro ortogonali della tensione superficiale: quella proporzionale a ? /R1 perpendicolare ai vetrini e quella proporzionale a ? /R2 parallela ai vetrini. Applying Laplace to the rectangular shape assumed by the water between two glass slides, we have two mutually orthogonal components of the surface tension: the one proportional to ? /R1 perpendicular to the slides and that proportional to ? /R2 parallel to the slides.

Ma per la forma rettangolare dei vetrini R2 --- > ? per cui si pu? dire che non esiste una componente di tensione che si oppone al moto perch?: But for the rectangular shape of the R2 slides --- > ? why is it possible? say that there is no component of tension that opposes the motion because:

- la componente ? /R1 ? nulla in quanto ortogonale al moto - the component? /R1 ? nothing as it is orthogonal to the motion

- la componente ? /R2 ? parallela al moto ma ha intensit? praticamente nulla. - the component? /R2 ? parallel to the motion but has intensity? practically nothing.

Se comunque non si vuole trascurare la componente ? /R2, considerando che parallelamente ai vetri l?interfaccia acqua-aria non ? lineare ma forma due angoli retti ai due lati dei vetri che scendono in verticale (al pi? una piccola curvatura per ciascuno dei due angoli del vetro), nell?ipotesi peggiore possiamo ritenere R2 il raggio di una pseudo circonferenza di lunghezza uguale al perimetro dei vetri, ovvero: What if you don't want to neglect the component anyway? /R2, considering that the water-air interface is not parallel to the glass? linear but forms two right angles on the two sides of the glass which descend vertically (at most a small curvature for each of the two corners of the glass), in the worst case scenario we can consider R2 the radius of a pseudo circumference of length equal to the perimeter of the glass, that is:

2*?*R2 = 2*(hc+lv) da cui: R2 = (hc+lv)/? 2*?*R2 = 2*(hc+lv) from which: R2 = (hc+lv)/?

per cui la forza di adesione F?p parallela alla direzione di spostamento dei vetrini, dovuta alla tensione superficiale che si oppone allo spostamento dell?acqua capillare di superficie S=hc*d ortogonale allo spostamento, per una coppia di vetrini vale: so the adhesion force F?p parallel to the direction of movement of the slides, due to the surface tension which opposes the movement of the surface capillary water S=hc*d orthogonal to the movement, for a pair of slides is equal to:

F?p = ( ? /R2)*S = (?* ? )* hc*d/(hc+lv) F?p = ( ? /R2)*S = (?* ? )* hc*d/(hc+lv)

e il lavoro speso L?p = vale: and the work spent L?p = is:

L?p = F?p * lv = [?*( ? )<2>/(?*g)]*lv/(hc+lv) L?p = F?p * lv = [?*( ? )<2>/(?*g)]*lv/(hc+lv)

e quindi in un ciclo dell?UB: and then in a UB cycle:

L?p (ciclo) = 2*nuf *L?p = 2*nuf *[?*( ? )<2>/(?*g)]*lv/(hc+lv) L?p (cycle) = 2*nuf *L?p = 2*nuf *[?*( ? )<2>/(?*g)]*lv/(hc+lv)

e con i materiali scelti vale circa: L?p (ciclo) ~= 3,4*nuf *lv/(hc+lv) ?J Concludendo, il fatto che a fornire lavoro (sotto forma di energia capillare) sia la componente della tensione superficiale proporzionale a ? /R1 e ortogonale ai vetrini e a riportare acqua e vetro alle condizioni iniziali, con le loro energie superficiali libere da contatti interfacciali acqua-vetro, sia uno spostamento a cui si oppone, tra le altre forze, la tensione proporzionale a ? /R2 << ? /R1 e parallela ai vetrini, consente di ottenere lavoro utile dal sistema. and with the chosen materials it is approximately: L?p (cycle) ~= 3.4*nuf *lv/(hc+lv) ?J In conclusion, the fact that it is the component of the surface tension proportional to ? /R1 and orthogonal to the slides and to bring water and glass back to the initial conditions, with their surface energies free from water-glass interfacial contacts, is a displacement which is opposed, among other forces, by the tension proportional to ? /R2 << ? /R1 and parallel to the slides, allows useful work to be obtained from the system.

APPENDICE D - esempio di foglio di calcolo dei parametri del sistema APPENDIX D - example of system parameters spreadsheet

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la generazione di lavoro comprendente almeno un?unit? di base (UB) a sua volta comprendente: un recipiente (C) atto a contenere una massa liquida; mezzi (D) di suddivisione interna, a tenuta idraulica, di detto recipiente (C) in almeno due zone (Z1, Z2); mezzi mobili (V) di sollevamento capillare del liquido, mobili alternativamente rispetto a detto recipiente lungo una direzione di moto parallela a un fondo di detto recipiente, supportati o guidati a tenuta da detti mezzi di suddivisione (D), in modo da essere atti a posizionarsi in maniera prevalente nell?una o nell?altra di dette zone (Z1, Z2), detti mezzi mobili essendo configurati per promuovere un sollevamento del liquido per capillarit? e conseguente la realizzazione di un dislivello di liquido tra le almeno due zone in funzione del loro posizionamento prevalente nell?una o nell?altra zona; mezzi di movimentazione alternativa di detti mezzi di sollevamento capillare o di detto recipiente; mezzi (T) di collegamento idraulico tra le almeno due zone, esterni al recipiente, comprendenti mezzi di conversione energetica (G) atti a trasformare l?energia cinetica idraulica del flusso idraulico generato in detti mezzi di collegamento da detto dislivello in energia meccanica e/o elettrica.1. Work generation system comprising at least one unit? base (UB) in turn comprising: a container (C) capable of containing a liquid mass; means (D) for internally dividing, hydraulically, said container (C) into at least two zones (Z1, Z2); movable means (V) for capillary lifting of the liquid, movable alternatively with respect to said container along a direction of motion parallel to a bottom of said container, supported or guided in a sealed manner by said subdivision means (D), so as to be suitable for be positioned predominantly in one or the other of said zones (Z1, Z2), said mobile means being configured to promote a lifting of the liquid by capillarity? and consequently the creation of a difference in liquid level between the at least two zones depending on their prevailing positioning in one or the other zone; means for alternative movement of said capillary lifting means or of said container; means (T) for hydraulic connection between the at least two zones, external to the container, comprising energy conversion means (G) suitable for transforming the hydraulic kinetic energy of the hydraulic flow generated in said connection means by said difference in height into mechanical energy and/or or electric. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di sollevamento capillare (V) comprendono una pluralit? di corpi laminari affiancati, disposti parallelamente a detta direzione di moto e aventi uno sviluppo prevalente secondo una direzione di elevazione da detto fondo del recipiente.2. System according to claim 1, in which said capillary lifting means (V) comprise a plurality of of laminar bodies placed side by side, arranged parallel to said direction of motion and having a prevailing development along a direction of elevation from said bottom of the container. 3. Impianto secondo la rivendicazione 2, in cui detti corpi laminari sono realizzati in vetro.3. System according to claim 2, in which said laminar bodies are made of glass. 4. Impianto secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detti corpi laminari hanno forma rettangolare.4. System according to claim 2 or 3, in which said laminar bodies have a rectangular shape. 5. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta massa liquida ? formata da acqua.5. Plant according to any of the previous claims, wherein said liquid mass is? made up of water. 6. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di conversione energetica comprendono almeno una girante (G).6. System according to any one of the previous claims, wherein said energy conversion means comprise at least one impeller (G). 7. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di suddivisione comprendono un diaframma (D) in Teflon? con finestre di passaggio per detti mezzi mobili di sollevamento capillare (V). 7. System according to any of the preceding claims, wherein said subdivision means comprise a diaphragm (D) made of Teflon? with passage windows for said mobile capillary lifting means (V). 8. Impianto secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette zone (Z1, Z2) di detto recipiente hanno tra loro egual volume.8. System according to any of the previous claims, in which said zones (Z1, Z2) of said container have the same volume between them. 9. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una o pi? di dette unit? di base (UB) sono combinate in un?unit? principale (UP), detti mezzi di conversione energetica (G) essendo condivisi tra due o pi? di dette unit? di base (UB).9. System according to any of the previous claims, in which one or more? of these units? (UB) are combined into one?unit? main (UP), said energy conversion means (G) being shared between two or more? of these units? basic (UB). 10. Metodo per la generazione di lavoro che prevede di spostare alternativamente mezzi mobili di sollevamento capillare (V) tra due zone (Z1, Z2) di un recipiente (C) contenente una massa liquida, in modo da posizionare detti mezzi mobili (V) in maniera prevalente nell?una o nell?altra di dette zone (Z1, Z2), tra loro isolate idraulicamente all?interno del contenitore, e provocare ciclicamente, per capillarit?, un dislivello di liquido tra le due zone, e di trasformare l?energia potenziale effetto di detto dislivello in energia cinetica idraulica di un flusso idraulico generato in mezzi di collegamento (T) tra le zone esterni al recipiente, e a sua volta detta energia cinetica in energia meccanica e/o elettrica. 10. Method for generating work which involves alternatively moving mobile capillary lifting means (V) between two zones (Z1, Z2) of a container (C) containing a liquid mass, so as to position said mobile means (V) predominantly in one or the other of said zones (Z1, Z2), hydraulically isolated from each other inside the container, and cyclically cause, by capillarity, a difference in level of liquid between the two zones, and to transform the ?potential energy effect of said difference in height in hydraulic kinetic energy of a hydraulic flow generated in connecting means (T) between the areas external to the container, and in turn said kinetic energy in mechanical and/or electrical energy.
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