О вечном двигателе второго рода.

[jura]

О вечном двигателе второго рода.
Такой двигатель может за обратимый цикл превратить теплоту окружающей среды в механическую работу. Но как может такой двигатель работать?
Вспомним что нам известно, о способах превращения энергий. К телу может подводиться (отводиться) два вида энергий: механическая и тепловая. По первому закону термодинамики эти энергии за обратимый цикл должны быть равными. Потому для работы двигателя необходимо поглощать рабочим телом за обратимый цикл теплоты больше чем отдавать. А для работы вечного двигателя необходимо совершать такой теплообмен при постоянной температуре. Но за счёт чего можно при постоянной температуре в равных интервалах плотности рабочего тела менять его способность к поглощению теплоты? Но мы можем изменять концентрацию компонентов в процессе цикла. Тут необходимо обратить внимание на парадоксальное явление обратной конденсации, в котором конденсация происходит не при повышении давления, а напротив при понижении, так представьте такое явление происходит в центрифуге, у которой давление в центре меньше и потому в ней, даже при постоянной температуре, в центре будет образовываться конденсат, который можно собирать по каналу переводить на край и получать работу. Более эффективный является следующий способ. Допустим, при комнатной температуре мы имеем смесь из воды углекислого газа и воздуха в критическом состоянии. Тогда при изотермическом расширении этой смеси, она перейдёт в двухфазное состояние, воздух почти весь перейдёт в газовую фазу, вода в жидкость, а углекислый газ при определённом давлении максимально обеднит газовую фазу. Это давление будет минимальным давлением цикла. Пока это давление не будет достигнуто, будет происходить явление обратной конденсации, то есть с повышением давления, происходит испарение углекислого газа. И потому для сохранения жидкой фазы в максимальном количестве, необходимо производить возврат в исходное положение путём растворения полученного газа в жидкости порциями, при сохранении концентрации газа постоянной. Таки образом можно при сжатии обеспечить большее количество более плотной жидкости, чем при расширении, которое, если совершать быстро, может быть почти без конденсата.

[apv]

jura в сообщении #535434 писал(а):

Но как может такой двигатель работать?

В том то и дело, что не может.

jura в сообщении #535434 писал(а):

Потому для работы двигателя необходимо поглощать рабочим телом за обратимый цикл теплоты больше чем отдавать.

ВД2 вообще не должен отдавать, он должен лишь забирать энергию у окружающей среды и выполнять работу ничего при этом не отдавая.

[Munin]

apv в сообщении #535539 писал(а):

ВД2 вообще не должен отдавать, он должен лишь забирать энергию у окружающей среды и выполнять работу ничего при этом не отдавая.

Он может отдавать тепло, если он отдаёт слишком мало, с нарушением максимального КПД тепловой машины.

[apv]

Munin в сообщении #535543 писал(а):

Он может отдавать тепло, если он отдаёт слишком мало, с нарушением максимального КПД тепловой машины.

Всегда думал что ВД2 работает по такой схеме:

[Munin]

Я не понимаю этой схемы.

[apv]

Munin в сообщении #535624 писал(а):

Я не понимаю этой схемы.

Эта схема с Матвеева "Молекулрная физика и термодинамика". На рисунке схема машины, совершающей процесс Томсона. $T_1$- температура резервуара (темная полоса), квадратик с интегралом - рабочее вещество, ну $A$- работа, выполненная веществом за цил, $Q^{(+)}$ - теплота, получаемая рабочим веществом от резервуара. По первому началу $Q^{(+)}=A$.

[Munin]

apv в сообщении #535636 писал(а):

Эта схема с Матвеева "Молекулрная физика и термодинамика".

Я посмотрю, но пока это выглядит как одна из схем ВД-2, а не как универсальная схема, которую все они обязаны иметь. ВД-2 - это по определению вечный двигатель, нарушающий второе начало термодинамики и не нарушающий первого, а второе начало термодинамики бывает во многих обличьях. В частности, в виде утверждения о максимальном КПД тепловой машины (которая находится в контакте не с одной $T$ резервуара, а с двумя: нагревателя и холодильника).

...Посмотрел. Суть такая: в Матвееве приведена одна из формулировок второго начала термодинамики (в других местах Матвеева приведены и другие формулировки), которая утверждает невозможность машины того типа, рисунок которой вы привели. Другие формулировки утверждают невозможность машин другого типа или вообще других процессов или явлений. Все эти формулировки эквивалентны друг другу, но это не значит, что все эти варианты машин или явлений эквивалентны друг другу. Эквивалентна друг другу только их невозможность, запреты на их существование.

И квадратик - это не рабочее вещество. Это произвольный циклический процесс. Считать его одним объёмом рабочего вещества - это простейший случай, а запрет наложен на любое содержимое квадратика. В частности, дальше в § 22 на рис. 47 (вот как выглядит правильная достаточно подробная ссылка) показано возможное содержание квадратика в виде двух других квадратиков.

[apv]

Munin в сообщении #535715 писал(а):

Другие формулировки утверждают невозможность машин другого типа или вообще других процессов или явлений. Все эти формулировки эквивалентны друг другу, но это не значит, что все эти варианты машин или явлений эквивалентны друг другу. Эквивалентна друг другу только их невозможность, запреты на их существование.

Да, согласен. Просто из прочтения топика почему-то вспомнился именно тип ВД2 из формулировки Томсона, который не отдает тепло.

jura в сообщении #535434 писал(а):

Такой двигатель может за обратимый цикл превратить теплоту окружающей среды в механическую работу.

-- Пн фев 06, 2012 12:50:03 --

Хотя... вот тут подумал, двигатель, это машина, которая должна выполнять работу, а схема процесса Клаузиуса, никакая не машина. Поэтому о ВД2 говорится именно в формулировке Томсона.

[jura]

apv в сообщении #535539 писал(а):

jura в сообщении #535434 писал(а):

Но как может такой двигатель работать?

В том то и дело, что не может.

jura в сообщении #535434 писал(а):

Потому для работы двигателя необходимо поглощать рабочим телом за обратимый цикл теплоты больше чем отдавать.

ВД2 вообще не должен отдавать, он должен лишь забирать энергию у окружающей среды и выполнять работу ничего при этом не отдавая.

У Матвеева «Молекулярная физика и термодинамика» приводится уравнение Ван-дер-Ваальса (p-a(VV)(V-b)=RT, из которого можно найти частную производную давления по температуре при постоянном объёме (dP/dT)(V-const)=R/(V-b) и исходя из соотношения Максвелла (dS/dV)(T-const)=R/(V-b) из формулы мы видим возможность изменять приращение энтропии в равных интервалах объёма за счёт изменения b – количества посторонних молекул в данном объёме. Что позволяет в элементарном изотермическом цикле подводить к рабочему телу тепла больше чем отводить.

Замечание за неправильное оформление формул