謎の永久機関

人生に悩み事はつきものですが、中学生レベルの物理の問題で未だに理解できない問題があるという事は本当に許容しがたいものがある。しかし、解らないものは解らない、だれか答えを知っていたら教えて...

まず下の図のような構造を考える、

ピストンを水中に沈める。そしてそのピストンに重りでF=１０ｋｇ・ｇの力を加える。左の場合は加えた力で空間が出来るはずだ。右の場合はもちろん空間は出来ない。

ここでの一つ目の疑問は、こうして出来る空間と与える力Fとの関係だ。トリチェリの真空実験で考えれば水銀の７６０ｍｍより上は真空になる。その出来る真空の容量は、ガラス柱の大きさに依存するだけでいくらでも大きくなる。　（水中でこのような空間が出来る事は小学校の先生が実験して確認しているので参考にされたし；　http://www2.nsknet.or.jp/~mshr/report/genatu.pdf　）

これを水中で行った場合は、F=大気圧＋水圧　で釣り合うだろう。そうなると浮力は押しのけた水の重量に等しいので左の系ではρVの浮力が生じる。

ここまでは納得でしょうか？　しかし、これが本当なら永久機関が出来るのです。

上の図の構造をベルトで多数繋いで下図のような機構を作ります。ベルトの左側は浮力が生じ浮き上がろうとし、右側は浮力が無いので沈みます。

回転上端と下端ではちょっと考慮が必要な動きをしますが、このチェーンを例えば100組繋いだとすると充分な浮力が生じるので上端、下端での動作は無視することが出来る。もし100組でダメなら１０００組、なんなら1万ｍ繋いでもよい。１００：１或いは１０００：１の効果は当然無視できると思います。

これが、私がなぜ動作しないか解らない永久機関なのです。ちなみにこれを発案したのは量子力学で有名なハイゼンベルグで、ハイゼンベルグの永久機関と呼ばれています。これをwebでググッてもろくな回答が無いのです。上端と下端で重りの移動する際の反作用で回転をキャンセルするとか、上端、下端で水圧が違うので仕事量の差でキャンセルするとかの尤もらしい事を書いてはいるが、それが左側全体の浮力と釣り合う訳がない事は明らかでしょう。そんな説明では全く納得がいきません。

よく考えるとF=大気圧＋水圧だとすると平衡点は水深のある一点でしかない。それより下だと圧力が重りより大きく空間は出来ないし、上だと圧力が重りを支えきれずに下に抜けてしまう。この問題を回避するには重りを最下点の圧力で平衡するようにして、それより上の水深では重りがストッパーで止まる様にすれば良い。また、上端下端では回転偶力が発生すると思われるのでもう少しマシな絵を書いてみた。

このイメージが正しければ回転モーメントは上端、下端のそれぞれの左右で打ち消しあって問題にならない様に見える。やっぱり解らない...　ただひとつ言える事は上図の左下の部分では断熱膨張による吸熱が起り、逆に右上では発熱する。つまり、これが連続運転すると海水の下部が冷やされ上部が温かくなるという熱輸送が起るはずだ。そうなるともしかすると、このシステムは第二種の永久機関なのかもしれない。

いずれにせよ、だれか正しい答えを知ってたら教えて...　これが解らない限り成仏出来ません