Получение однонаправленного движения из хаотического

Someone · 23/07/05 18006 Москва

Bobinwl в сообщении #690123 писал(а):

Вообще то толкают и со всех сторон. Но речь шла о том, является ли трение поршня о газ причиной невозможности (единственной) вечного двигателя второго рода в этом примере.

Это эффект точно такой же величины, как и тот, что Вы считаете "полезным".

Bobinwl в сообщении #689466 писал(а):

пусть в этом сосуде со слабым вакуумом будет не сфера, а плоский поршень, который медленно подводят к плоской стенке сосуда. В какой то момент времени вероятность молекулам газа попасть через щель между поршнем и стенкой в объем между поршнем и стенкой станет меньше чем попасть в такой же объем по другую сторону поршня. Отсюда следует, что поршень сам придет в движение пока не "прилипнет" к стенке камеры (как прилипает обычная присоска под давлением атмосферного газа). За время "прилипания" (при самодвижении с некоторого расстояния от стенки до 0) поршень совершит положительную работу, температура газа чуть уменьшится.

Здесь возникает вопрос о качестве обработки поверхности поршня и сосуда. Если они обработаны грубо, то молекулы газа будут свободно проникать в зазор. При очень высоком качестве обработки поверхности поршень прилипнет так, что сдвинуть его так, как Вы пишете дальше, будет невозможно. Например, как я читал, в современных винчестерах поверхности дисков и головок настолько гладкие, что если головка касается пластины, то оторвать её уже невозможно: при отрыве головка просто разрушается (от её рабочей поверхности отрываются кусочки).

Bobinwl в сообщении #689466 писал(а):

этот прилипший поршень параллельно вдоль плоской стенки выводим из сосуда (через щель открываемую ровно под толщину поршня). При этом работа не совершается, считаем что трения нет. Вне сосуда смещаем обратно (вне сосуда может быть полный вакуум для простоты) и обратно задвигаем в сосуд через вторую узкую щель. Затем опять "медленно подводим поршень к плоской стенке сосуда". И т.д. Вот и циклический моторчик по охлаждению газа в сосуде за счет совершения им полезной работы.

Это очевидная ерунда. Описанная Вами процедура потребует затрат энергии, скорее всего, на много порядков превышающих работу, совершаемую в процессе прилипания.

Bobinwl в сообщении #689466 писал(а):

Поршень может толкнуть молекулу (т.е. мы разогреваем газ, потратив усилие на перемещение поршня), которая опять же потом может "толкнуть его в спину" отдав эту же энергию.

А может и не толкнуть, потратив полученную от поршня энергию на нагрев стенки сосуда, который отдаст её в окружающее пространство.

petrovic11 · 20/02/13 ∞ 84

Извините, что встреваю. Предлагаю свой вариант. Может модераторы сразу уберут моё сообщение. Но это меня не сильно расстроит. В "В мире науки" был описан двигатель Сциларда. Вот тоже отправил туда статью о двигателе Петровича.

Труба с поршнем внутри, который делит трубу на две части. В поршне небольшое отверстие. Внутри летает одна молекула. Допустим, молекула справа (а). Ударяясь в стенку трубы и поршень, молекула смещает поршень влево. Отверстие очень маленькое и молекула может попасть в него достаточно редко. Поршень сдвигается влево. Таким образом он может простоять некоторое время, пока молекула не попадёт в отверстие и не пролетит в левую часть поршня (б). Пролетев в левую часть трубы, молекула, ударяясь в стенку трубы и поршень будет смещать поршень вправо. Поршень смещается вправо до конца (в). Молекула снова попадает в правую часть трубы и снова начинает смещать поршень вправо. Таким образом поршень будет двигаться в трубе. В отличии от двигателя Сциларда нет логического устройства. То есть нет главной причины неработоспособности двигателя Сциларда.

Vladimir-80 · 19/02/13 ∞ 2388

Молекула может попасть в отверстие, когда поршень в крайнем положении. А может и не попасть. Может попасть в отверстие и когда поршень где-нибудь между, и на полпути обратить тем самым процесс. Случайность тут преобладает над упорядоченностью - результат будет непредсказуем, как мне кажется...
Более того, вероятность попасть в отверстие у молекулы, завершившей работу по перемещению поршня, намного ниже, чем у молекулы, которой только предстоит эта работа. Ведь в первом случае ей доступен гораздо больший объём, чем во втором...

(Оффтоп)

Идея управлять хаосом заманчива. Как было бы здорово заставить хаотично движущуюся молекулу делать то, что нужно нам! Перспективы - радужны. Но тогда это будет уже не хаос...

parton aka · 27/05/12 721

(Оффтоп)

petrovic11 в сообщении #690259 писал(а):

Таким образом поршень будет двигаться в трубе.

Зачем поршень? Если система в состоянии тд равновесия, считайте что молекула "умная" и будет все время летать тока через дырку. :mrgreen:

petrovic11 · 20/02/13 ∞ 84

Vladimir-80 в сообщении #690287 писал(а):

Молекула может попасть в отверстие, когда поршень в крайнем положении. А может и не попасть.

Ну постоит у стенки. Ничего страшного. Всё равно когда-нибудь молекула попадёт в отверстие.

Vladimir-80 в сообщении #690287 писал(а):

Может попасть в отверстие и когда поршень где-нибудь между, и на полпути обратить тем самым процесс. Случайность тут преобладает над упорядоченностью - результат будет непредсказуем, как мне кажется...

Может. Ну и что. Поршень пойдёт обратно. Чем меньше вероятность попадания молекулы в отверстие, тем реже молекула будет переходить из одной части в другую. Тем больше вероятность, что поршень дойдёт до стенки и тем меньше непредсказуемость.

Vladimir-80 в сообщении #690287 писал(а):

Ведь в первом случае ей доступен гораздо больший объём, чем во втором...

Достаточно удлинить стенки поршня. Тогда объёмы будет отличаться незначительно. В данном варианте нет никаких демонов, из-за которых обычно признают неработоспособность конструкции.

-- 02.03.2013, 23:58 --

Прошу извинения у Bobinwl, что вторгся в его тему. Если вы против, то попросите модераторов убрать мои сообщения.

Denis Russkih · 05/01/13 ∞ 3968

Хм... Мой разум снова смущён. :) Практически полное незнание физики мешает мне найти ошибки в новой конструкции petrovic11'а. Что скажут уважаемые специалисты?

На мой любительский взгляд, молекула довольно редко будет попадать в отверстие. Гораздо реже, чем ударять в перегородку поршня. Какие же законы в этом случае обеспечивают его неподвижность?..

Someone · 23/07/05 18006 Москва

petrovic11, картинки красивые, но пишете ерунду.
Ваш "поршень" либо будет всё время стоять у стенки, потому что частицы поршня и цилиндра в районе соприкосновения будут притягиваться, и толчки одной молекулы его сдвинуть не смогут (а в гравитационном поле так и будет - поршень упадёт на стенку цилиндра и там навсегда останется), либо будет двигаться как броуновская частица, которая двигается, но работы не совершает.

Вообще, не забывайте, что цилиндр и поршень состоят из частиц, совершающих хаотические движения, поэтому их взаимодействие друг с другом и с молекулой будет таким же хаотическим, и никакой направленной передачи энергии от молекулы к поршню не будет.

JoAx · 06/01/13 432

Denis Russkih в сообщении #690350 писал(а):

На мой любительский взгляд, молекула довольно редко будет попадать в отверстие. Гораздо реже, чем ударять в перегородку поршня. Какие же законы в этом случае обеспечивают его неподвижность?..

Может масса поршня всё-таки важную роль играет, как Вы думаете?
Или то, что поршень сам по себе температуру имеет? (Его молекулы тоже двигаются.)

petrovic11 · 20/02/13 ∞ 84

Вы прочитаейте статью о двигателе Сциларда. Допустим, двигатель Сциларда не известен и впервые я привёл его описание. Чтобы бы тут поднялось. И перегородку нельзя без затрат энергии вдвигать-выдвигать. И нельзя молекулу обнаруживать. И частицы поршня будут притягиваться к цилиндру и тормозить поршень. Но статья напечатана. Статью обсуждают. И что-то нет таких похожих аргументов против. Автор статьи даже придумал устройство, которое может определять положение молекулы. И если бы я привёл ещё устройство автора статьи, то...

Someone в сообщении #690366 писал(а):

Вообще, не забывайте, что цилиндр и поршень состоят из частиц, совершающих хаотические движения, поэтому их взаимодействие друг с другом и с молекулой будет таким же хаотическим,

У Сциларда цилиндр и поршень можно подумать не состоит из частиц, совершающих хаотичное движение. Давайте, как автор статьи абстрагируемся от стороения поршня, цилиндра и прочее.

Someone в сообщении #690366 писал(а):

либо будет двигаться как броуновская частица, которая двигается, но работы не совершает.

Броуновская частица совершает короткие хаотичные рывки. Поршень же двигается только направленно по одной прямой и совершает длинные рывки.

Someone в сообщении #690366 писал(а):

никакой направленной передачи энергии от молекулы к поршню не будет

У Сциларда молекула, ударяясь в одну сторону поршня, передаёт энергию поршню. В моём примере молекула движется аналогично и также ударяется в одну сторону поршня, но почему-то не передаёт энергию. Почему?

Someone · 23/07/05 18006 Москва

petrovic11 в сообщении #690423 писал(а):

Вы прочитаейте статью о двигателе Сциларда.

Информационный двигатель без топлива писал(а):

Построенная японцами система, на самом деле, представляет собой реализацию знаменитого мысленного эксперимента с демоном Максвелла. Возьмем наполненный газом сосуд, разделенный перегородкой. В ней имеется отверстие, а у отверстия сидит демон, умозрительное устройство, которое позволяет пролетать быстрым молекулам горячего газа только в одном направлении, а медленным молекулам холодного газа — только другом. Через некоторое время работы демона все «горячие» молекулы окажутся в одной половине сосуде, а «холодные» — в другой.

Казалось бы, это позволяет нагреть одну половину сосуда и охладить другую, что приведет к понижению энтропии в системе. Только за счет собственного движения молекулы разделятся на «горячие» и «холодные». Но парадокса здесь нет: на самом деле, система не замкнута, поскольку для работы демона ему придется проводить замеры скорости движения отдельных молекул. А это требует передавать ему энергию извне, которая и способна обеспечить убывание энтропии.

Оригинальную модификацию этого эксперимента в 1920-х предложил крупный физик и соратник Эйнштейна Лео Силард. Представим, что сосуд представляет собой цилиндр, с двух сторон закрытый подвижными поршнями. Он по-прежнему разделен перегородкой, которую сторожит демон, но внутри сосуда имеется всего одна молекула. Получается т.н. «машина Силарда».

Пусть демон закроет перегородку; молекула, соответственно, окажется запертой в одной из половин цилиндрического сосуда. Теперь демон давит на поршень второй половины: раз там нет ни одной молекулы, для этого нам не потребуется энергии вовсе (напомним, что эксперимент мысленный, и сам поршень в расчет мы не принимаем). После того как он снова откроет перегородку, давление молекулы станет возвращать этот поршень обратно. При этом работа совершается – казалось бы, мы снова пришли к нарушению термодинамических законов…

Но Силард сам предложил разрешение этого парадокса. Дело в том, что для того, чтобы узнать, в какой из половин сосуда оказалась молекула – и, соответственно, на какой поршень давить – демону нужна информация. В данном случае, всего один бит, но этот бит все меняет. Получение информации в любом случае либо нарушает замкнутость системы (ее можно подать извне), либо требует затрат энергии самим демоном (впрочем, и энергию можно подать извне).

petrovic11 в сообщении #690423 писал(а):

У Сциларда молекула, ударяясь в одну сторону поршня, передаёт энергию поршню. В моём примере молекула движется аналогично и также ударяется в одну сторону поршня, но почему-то не передаёт энергию. Почему?

Да передаёт. Или отнимает. В зависимости от обстоятельств столкновения. Но система из молекулы и поршня, мотающихся туда-сюда и обменивающихся энергией при столкновениях - это не двигатель. Двигатель получится, если эта система будет совершать полезную работу. Например, поднимать груз.

petrovic11 · 20/02/13 ∞ 84

Someone в сообщении #690467 писал(а):

Но система из молекулы и поршня, мотающихся туда-сюда и обменивающихся энергией при столкновениях - это не двигатель.

Если так рассуждать то и поршень в ДВС тоже зря мотается туда-сюда. Какой-то несеръёзный аргумент.

Someone в сообщении #690467 писал(а):

давление молекулы станет возвращать этот поршень обратно. При этом работа совершается

У Сциларда молекула перемещает поршень. При этом работа совершается. В двигателе Петровича молекула перемещает поршень, но при этом работа не совершается. Парадокс какой-то. В моём двигателе поршень не может передавать энергию молекуле. Рис. (а). Молекула ударяясь в поршень двигает его, передавая ему энергию. Рис. (б). Поршень неподвижен. Молекула не передаёт энергию поршню и поршень не передаёт энергию молекуле. Рис. (в). Молекула проскочила в левую сторону и своими ударами двигает поршень обратно, снова передавая энергию поршню. Допустим, молекула только после каждого 1000 удара в поршень пролетает на другую сторону. 1000 ударов молеула передаёт энергию поршню. Затем пролёт через отверстие. При этом молекула не передаёт энергию поршню и поршень не передаёт энергию молекуле, так как они в это время не сталкиваются. Пролетев через отверстие, молекула следующие 1000 ударов снова будет передавать поршню энергию, но с другой стороны. И так постоянно.

Someone · 23/07/05 18006 Москва

petrovic11 в сообщении #690484 писал(а):

Если так рассуждать то и поршень в ДВС тоже зря мотается туда-сюда. Какой-то несеръёзный аргумент.

Ни фига подобного. Он вращает вал; намотайте на него трос, перекиньте трос через блок, и можете поднимать груз.

А Вы подумайте, почему газ в запертом баллоне - не двигатель. Там же тоже молекулы летают туда-сюда.

petrovic11 в сообщении #690484 писал(а):

У Сциларда молекула перемещает поршень. При этом работа совершается.

У Силарда (не Сциларда, это неправильное написание) газ двигает поршень всегда в одну сторону, назад поршень возвращается демоном. Перемещение поршня всегда в одну сторону можно использовать для совершения работы. У Вас поршень непредсказуемо мотается туда-сюда.

Вы хоть прочитали внимательно цитату? Или просто издалека вполглаза глянули?

Parkhomuk · 15/11/11 248

2petrovic11
Ваш двигатель и тут работать не будет: пусть начальные объемы (левый и правый, поршень посередине) одинаковы, тогда статистически одна молекула будет находиться равное время и слева и справа. Пусть в начальный момент поршень неподвижен (или начинаем отсчет когда поршень останавливается). Т.к. молекула летает некоторое время в одной части, то поршень приобретает импульс и начинает смещаться, через некоторое время молекула попадает в другую половину после чего поршень получает такой же, но противоположный импульс, т.е. поршень останавливается. Потом молекула попадает обратно первую часть цилиндра и сценарий продолжается с движением поршня в ту же сторону, но т.к. второй объем цилиндра (в сторону которого двигается поршень) уменьшается, то вероятность нахождения в нем молекулы также уменьшается, следовательно поршень все быстрее стремиться занять крайнее положение и тама заглохнуть на веки вечные, аминь...

petrovic11 · 20/02/13 ∞ 84