Малък вечен двигател!

Искам да ви дам една задачка, която колкото и забавна да изглежда, има сериозен момент в себе си. Не съм я прочел от някаква книжка, така че не ровете за готов отговор. Тя е плод на мойте безсънни нощи :)))))

Сега си представете едно колело с перки като онези, които са се задвижвали от водата и въртяли старите воденици, или движели корабите във филми като за Том Сойер (размерът няма значение!). Та такова колело поставено на вал и топнато частично във вода (неподвижна), не се движи защото налягането на водата от двете страни на перките е еднакво, нали?

Тъй, реших аз да си направя вечен двигател. Обаче все пак съм чел книжки, и знам че вечен двигател от първи род не може да се направи (енергия от нищо няма!). Обаче тъй като съм малко скаран с термодинамиката, втория закон, който забранява вечен двигател от втори род ми се видя съмнителен. Пък и ми хареса приказката за демоните на Максвел (дето стоят на прехода между два съда и пускат в единия бързите молекули, а в другия бавните, при което въздух с нормална температура се разделя на студен и топъл въздух :)), и реших да направя малко демонче.

За целта използувам един ефект, който всички вие (или поне повечето, надявам се) знаете: Броуновото движение. Всеки студент, който е учил физика, е имал практикум в който с микроскоп е наблюдавал Броуновото движение. За непосветените само ще кажа, че Броуновото движение е хаотичното движение на малки частички върху повърхността на водата, удряни от молекулите на водата. Всъщност то е резултат от локалните микро-флуктуации на налягането, които съществуват винаги в малки обеми при температура над абсолютната нула, поради нееднаквата скорост на частиците в течността.

Тъй. Сега си представете едно малко колелце като това в началото, но толкова малко (нанотехнологията ги може тези работи!), че лесно да може да се завърта от гореспоменатите молекулни удари. Разбира се то няма да се върти в една посока а само ще се клатушка поради статистическия характер на флуктуациите, които за голям период от време се уравновесяват. Да, ама аз съм закачил към колелцето едно зъбче (един механизъм, подобен на контрата на велосопедите например) който позволява на колелото да се върти само при удар в едната посока, и да спира при удар от другата посока. Което ще ми даде възможност бавно, на тласъци, но все пак да накарам колелото да се върти в една посока и да върши някаква полезна работа за мене. Ако не ви стига мощността на колелото, може да си направите цяла батерия от 100, 1000 или с колкото нули трябва колелца, свързани подходящо. Със средствата на нанотехнологията те няма да заемат много място :))

Какво се получава? Очевидно е че енергията, която извлича колелото от течността идва за сметка на кинетичната енергия на молекулите, т.е. за сметка на намаляване на температурата на течността - т.е. ние извършваме работа за сметка на охлаждане на течността (и намаляваме ентропията на системата!), в пълно противоречие със втория закон на термодинамиката.

Очевидно е че силите на триене в цялата конструкция ще определят общото КПД на системата и температурата до която мога да охладя водата (температурата, при която кинетичната енергия на молекулите няма да може да преодолее силата на триене).

Мисля че въпросът ми е ясен - къде е проблемът? Защо така описаната конструкция работи (или няма да работи)?

Не казвайте че силите на повърхностното напрежение ще ми пречат. Мога да подбера подходяща течност и атмосфера. Посърхностното напрежение само увеличава силата на триене в системата, но може да се подбере. Докато силата на ударите върху колелото зависи от температурата на течността. А мога и да топна колелото изцяло в течността, тъй като микрофлуктуациите стават не само на повърхността но и в обема. Повтарям, това са микрофлуктуации в малки обеми за малък интервал от време и са експериментално наблюдаеми - Броуновото движение.

Е?

По моему, енергията , която се предава по този начин на "перката" ще бъде съизмерима с енергията на трептене на частиците на "перката" и всъщност ще води не до задвижване на "двигателя", а до загряването му до температурата на течността и достигане на термодинамично равновесие.

Просто мисли на един лаик.

dori i da narushavash vtoria princip na termodinamikata ti pak ne pravish vechen dvigatel. A termodinamikata, po opredelenie e nauka za tam kydeto "nanotehnologii" otsystvat, t.e. kato vsiaka druga nauka si ima oblast na prilojimost.

Ти верно си ги впрегнал демоните на Максуел, че дори ги караш и на зъбни колелца да се правят.
Добро е като идея, но по същата логика можеш да забиеш една малка "нанокукичка " на някоя молекула и да завържеш едно неразтегливо "нановъженце "за нея, а другия край на въженцето да завържеш за твоя двигател.
А като се замисля, ако завържеш всички молекули на някое тяло една за друга и самото тяло за един лостов механизъм и после загрееш тялото - ето ти го вечния двигател.

Поздрави.

Но тук нанотехнологиите са просто за удобство. Ефектът е достатъчно макроскопичен. Още повече че втория принцип на термодинамиката не е на статистична основа - той може да се прилага и за една молекула в затворенио пространство.

Действително не е вечен двигател от първи род но противоречи на важни принципи: законът за растеж на ентропията, на който се базират много други следствия: за нулевата топлоемкост при абсолютната нула например, и за ограничения КПД на топлинните машини. Да, и според Стивън Хокинг еднопосочността на времето е пряко свързана с растежа на ентропията - т.е. този "вечен двигател" може да служи за подскок към машина на времето?!?!?!? Хехе!

От друга страна дори в микросветът се спазва ръстът (или нулевия растеж) на ентропията в затворена система, така че няма основания да се съмняваме в ограниченост на втория принцип на термодинамиката - поне не в тази посока.


Съвсем скоро четох за опити за приложение на ефектът на Казимир за извличане на енергия от квантовите флуктуации на вакуума. Там идеята е сходна - виртуалните частици, възникващи от флуктуациите, бутат две паралелни пластинки и по този начин генерират енергия (от вакуума, мечтата на всички!), която после се оползотворява.

Моят двигател е само "транслация" на ефектът на Казимир към по-макроскопични явления (и по-представими) :))

???

"Очевидно е че енергията, която извлича колелото от течността идва за сметка на кинетичната енергия на молекулите, т.е. за сметка на намаляване на температурата на течността..."

А в какво ше се изразява загубата на енергия на вакуума?

zakachi malkata nano-perchica na elektrona v edin atom i eto mu go vechnia dvigatel...

abe izobshto pak kazvam - ako she oborvate termodinamichni principi prochetete vnimatelno kakvo tochno znachi termodinamika i stiga s tia gluposti za termodinamikata na edna molekula.

Хм, счита се че закона за запазване на енергията в този случай трябва да се прилага за цялата система, включваща и енергията на вакуума. Т.е. да се преобразува енергията на вакуума от сегашния статичен, "виртуален" вид в друга форма, която да можем да използуваме. Очаква се вакуума да промени състоянието си след изпомпване на енергия от него, но как - никой не знае.

Аз не съм привърженик на идеята че може да се черпи така просто енергия от вакуума, пък и материята е доста сложна за да мога да я обсъждам в детайли

subj. Обоснови се с какво не ти харесва идеята на Geri. Ако термодинамичните закони могат да бъдат заобиколени, като се ползувазт равновесни флуктуации в статистиката, то те не са никакви закони - къде могат да се прилагат тогава всъщност?

[линк]

Забележете датата и часа на публикацията, да не кажете че от тука съм взел идеята :)))

Коментари по въпроса? Евиле, а ти?

Eh geri, zashto ne poburza? Pak ja izpusna taja nagrada

Golemi `flames' ima tuka. Da ne sa zarazni teoriite na Mister Stankov, ta da ni karat da se chuvstvame po-umni, i da se kefim, samo stoto sme se izhitrili da zastanem na (ochevidno?) pechelivshata pozicia na Einstein?

Нещо не схващам намека. Просто тази задачка ме мъчи от десетина години и реших да я обсъдя в шеговита форма на този форум. Не съм ги карал австралийците да правят експерименти в потвърждение на идеята. :)) Няма да ги съдя за кражба на идеи, аз съм великодушен :))

Интересува ме в чисто теоретичен план доколко би се променила физиката ако втория закон на термодинамиката отпадне (изцяло или частично)? Дали това ще доведе до откриването на достатъчно очевидни ефекти, прнебрегвани досега защото са противоречали на този закон? И изобщо дали все пак той не е верен?

Както виждате, много въпроси... И не е ясно коя е печелившата страна. Лично аз мисля, че дори да се нарушава този принцип в микросвета, трябва да има някаква причина поради която да не можем да употребим енергията на разглеждания двигател. Всъщност търся нещо такова. Иначе твърде очевидно физиката би се преобърнала, с много смущаващи последствия...

И какво общо имат нашите обсъждания с мистер Станков? Аз се опитах съвестно да приведа противоположни аргументи на тоя мистер. Просто очаквам подобен подход и към мойта задачка. (Да не мислите че съм тръгнал да правя вечен двигател? Опазил ме господ, както се казва.)

Нямах критика към точно към теб, извинявай, не зная кой какво си мисли и няма как да се съобразявам и какви думи да подбирам, не че нямам желание, а не мога. По дяволите Станков, и аз се сбърках от него.

Темата която подхващаш ми е интересна, още повече въпросното дяволче на Максуел. Нали обяснението, че дяволчето може да функционира, е че то трябва да събира и съхранява информация за координатите (за да ги разпознава) на отделните молекули и вектора на скоростта им (за да знае коя да пуска и коя не). Тази машина работи, за сметка на способностите на дяволчето. Ако аз трябваше да играя неговата роля, щях да похарча сума ти ток, скъпи и много компютри, а да не гожорим за заплати на програмисти и физици.

Извода е бил, че <информацията> има физическо измерение, т.е. трябва да се събира (датчици), да се пресмята (процесори) и да се съхранява (хард-дискове). Обработката и ползването на информация харчи ресурси, дето не могат да се пренебрегнат - иначе този мислен експеримент показва как лесно можем да стигнем до парадокс, ако сметнем, че информацията не струва пари.

Ако съм отклонил темата извинявай, на мен са ми интересни квантовите компютри. По тази техника има един известен алгоритъм на Shor, дето ме впечатлява, за разлагане на голямо число N на два множителя u * v = N. Работи по-бързо от колкотое позволено. Само, че алгоритъма е вероятностен, т.е. няма гаранция, че ще сработи 100% или ще вземе да забие в безсмислен цикъл.

Не са го ударили чак на рулетка, ... има логика и практиката показва, че с него се разбиват големи числа много по-бързо. Защо това работи, да не е илюзия някаква?

(за разбиване на големи числа са обявени големи награди от RSA, [линк], има джакпот)

(една книга, която ми е трудно да разбера, който може да чете: [линк] - много ми е неясна)

Zakona za entropiata ne e li neshto drugo, kude e vruzkata?

В тоя ред на мисли брауновото движение на частица в течност не е ли в противоречие с прословутия втори принцип на термодинамиката (приложен за течността от една страна и частицата от друга)?

Моля експертите да не се правят на избирателно пропускливи и да отговарят само на коментари на които им оттърва.

Поздрави.

А аз помислих че съм се разприказвал повече отколкото трябва

За да работи дяволчето на Максуел, не му трябва всичко дето си изброил. Това което му е нужно, е да сравнява молекулите при "входа" по посока и скорост. Тези "наляво", които надхвърлят определена скорост (енергия) биват пропускани, другите спирани. Тези надясно, които са под определена скорост (енергия), също биват пропускани. Това осигурява разделяне по зададен праг на енергията. Разчита се че такива молекули има винаги, защото във всеки съд разпределението по енергии е Максвеловско. Скоростта на разделяне явно ще намалява експоненциално с времето (все по-малко молекули със зададените свойства ще се появяват на прехода). Демончето не трябва да помни информация за молекулите, само локално да прилага прост критерии - като кон с капаци... За това не се изискват много ресурси, ето в задачката - едно колело с ограничител в посоката на въртене например.

Колкото за алгоритъма на Shor - какво те учудва защо работи толкова бързо? Има ли някакво наложено ограничение за скоростта на разбиване на число на прости множители? Представи си че ние просто не знаем заветната формула, която би разбила едно такова число максимално бързо :))

Хехе, и аз се занимавам с криптография, сега с това си вадя хляба... Можем да поговорим по тези теми някои път, ама не в тоя форум че ще ни бият

niakakyv sait kydeto pishe mejdu syobshtenieto che rusia izprashta desant na Mars i neshto za termodinamikata ..
Estestveno che II zakon ne e veren na mikro ravnishte, no na mikroravnishte NIAMA TERMODINAMICHNI SISTEMI I SLEDOVATELNO NIAMA TERMODINAMIKA!
Kolko pyti da go obiasniavam na vseki pootdelno!? Aman!

Informacionnata entropija shte pomogne v sluchaja, vupreki, che tova ponjatie e bezsmisleno za edna molekula. Sus vnasjaneto na kolelo sus zubci, ti vnasjash dopulnitelna organizacija v sistemata, kojato ne bi vuzniknala, ako teb te njamashe. S drugi dumi ti narushavash uslovieto za ZATVORENA sistema.

Напразно хулиш сайта. Той доста бързо препредава новините, макар и да няма добра селекция.

Колкото за втория закон, зависи от размера на микро-нивото. Съгласен съм че за една, две, 100 молекули не може да се говори за термодинамика.

Тука става дума за видим под микроскоп ефект (Броуново движение), което не е никакво микро-ниво, наблюдава се в в милиметрови размери все пак (а това вече са МНОГО молекули, откъдето и да го погледнеш). И ако този ефект недай боже съществува, то съответния закон пада независимо от нивото на разглеждане.

Първо, да не говорим за една молекула а за много, иначе наистина е безсмислено.

Хм, тази допълнителна организация, тя ли опровергава втория закон на термодинамиката? Да те разбирам ли, че законите са си закони, но когато започнем да ги измерваме (с привнасяне на разни уреди) те се нарушават? (!!)

Колкото за затворената система, какъв е проблема? Представи си сега една силно ЗАТВОРЕНА стая, в която има една кофа с вода. В нея е топнато това чудо, дето го обсъждаме, и в нарушение на втория принцип на термодинамиката произвежда енергия за сметка на охлаждане на водата. Дотук проблеми? Сега си представи по-нататък, че получената енергия се използува за нещо, например да си пържим яйца (в рамките на стаята, естествено) или каквото и да е там, т.е. ние я превръщаме пак в топлина, и тя отива да загрява изстудената в кофата вода - "да зареди акумулатора" :))

Т.е. какво се получава - имаме една затворена система, в която се върти вечен двигател, но вече от първи ред? Така че къде е проблемът?