Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе

[zubik67]

Предлагаю вниманию мой эксперимент по испарению жидкостей из капилляров, помещенных в закрытый сосуд с той же жидкостью.

Опыт 1.
В небольшой цилиндр наливали хлористый метилен, в который помещалась пробирка со стеклянными капиллярами. Уровень жидкости в цилиндре ниже верхнего края пробирки В пробирку также наливался хлористый метилен до края. Цилиндр закрывался притертой стеклянной пробкой, смазанной вазелином для того, чтобы хлористый метилен не испарялся из установки. Цилиндр находился при комнатной температуре вдали от солнечных лучей и источников тепла. Через несколько дней наблюдалось понижение уровня хлористого метилена в пробирке с капиллярами.

Цилиндр наблюдали в течение 6 месяцев, в течение которых уровень жидкости в пробирке уменьшался, а в цилиндре соответственно увеличивался. Внизу приведен увеличенный снимок через 6 месяцев после начала опыта. Видно, что уровень жидкости в пробирке опустился за счет испарения значительно ниже уровня в цилиндре.


Опыт 2.
Вместо капилляров использовался активированный уголь, который, как известно пронизан капиллярами. Его помещали в трубку, нижний конец трубки закрыт тампоном из ваты, верхний конец открыт. Трубку помещали в небольшой стакан и вместе с ним в банку. В сосуд наливали этиловый спирт. Этим же растворителем до края наполняли стакан с трубкой и активированным углем. Банку герметично закрывали и помещали вдали от солнечных лучей и источников тепла. На банке обозначено время начала опыта - 8.02.2014. Далее привожу снимки наблюдаемого со временем.










За 2 месяца уровень спирта в стакане понизился до отметки 50 мл, после чего наступило равновесие.
Возникает вопрос о движущей силе процесса испарения против закона капиллярной конденсации Томпсона-Кельвина. Также, если уровень жидкости в сосуде с капиллярами становится со временем ниже, чем во внешнем сосуде, возможно извлекать на этой разности энергию. Макроскопически, зона капилляров должна быть чуть теплее, т. к. оттуда происходит более интенсивное испарение жидкости. Любые соображения, включающие распад частиц темной материи/влияния притяжения Луны, приветствуются.

[arseniiv]

Насчёт первого опыта посмотрите на отношение площадей поверхностей жидкости и вообще геометрию установки. Второго, видимо, аналогично — геометрия.

-- Пн май 05, 2014 01:58:55 --

(Это мои догадки, которые могут быть не совсем верны или просто давать незначительный вклад в эффект.)

[zubik67]

Как геометрия может влиять на испарение, можно подробнее? У активированного угля площадь поверхности конечно больше, но и процесс идет интенсивнее.

[arseniiv]

zubik67 в сообщении #859230 писал(а):

Как геометрия может влиять на испарение, можно подробнее?

Она будет влиять не на испарение, а затруднять диффузию пара. При равных концентрациях пара у частицы пара из цилиндра будет не такая вероятность попасть внутрь пробирки, как у частицы пара из пробирки попасть в цилиндр. (Это мне, опять же, кажется — пока без расчётов. Надо бы проверить на какой-то простой схеме.)

[zubik67]

Внимание! После последней проверки установки я обнаружил, что уровень растворителя опустился значительно ниже последней зафиксированной отметки - 50 мл. Напоминаю, что эксперимент начат 08.02.2014 г, т.е. пошло почти три месяца. Следующим шагом будет проверка эффекта в большем масштабе.

[parton aka]

zubik67 в сообщении #859596 писал(а):

Следующим шагом будет проверка эффекта в большем масштабе.

zubik67, не лень Вам? Вы капиллярные трубочки приподняли над поверхностью, тем самым использовав "работу" силы пов.натяжения снижающую давление насыщенного пара (над вогнутой поверхностью мениска) в капилляре и теперь капиллярная конденсация "уступает место" конденсации над "плоской" поверхностью жидкости внешней колбы, теплоту которой вполне способен отводить воздух, омывающий колбу снаружи. Так как сосуды у Вас не сообщаются, а давление пара в "замкнутой" системе колбочек требует выравнивания, то все закончится петлей гистерезиса - пов.адсорбция пара и капиллярная конденсация будет сменяться испарением из капилляра(равновесие), т.е. "чудо" перестанет появляться на каком-то определенном уровне жидкости во внутренней пробирке. Сожалею, но ВД опять не получился.... . :)

(Оффтоп)

С углем несколько сложнее ввиду разнообразия форм и размеров пор, присутствия воздуха в них и отсутствием течения жидкости для его вытеснения, но "бонус" (капиллярный гистерезис) Вы по-любаше получите при полном заполнении пор жидкостью.

[zubik67]

Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет. Извольте изъясняться яснее: как положение капилляров влияет на давление над вогнутым мениском, почему капиллярная конденсация вдруг уступает и возникает какой-то гистерезис. Пожалуйста. Я ищу не вечный двигатель, а источник тепла в капиллярах или рядом с ними.

[parton aka]

zubik67 в сообщении #859923 писал(а):

Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет.

С кем не бывает? Спирт есть, эксперимент длительный, времени валом - подождем. :)

(Оффтоп)

Вот только одна "закавыка". Допустим: Есть сила тяжести, постоянная температура, плотность жидкости, смачивание, диаметр капилляра, краевой угол, кривизна поверхности, высота капиллярного поднятия, разность давлений, петля капиллярного гистерезиса зависящая от этой разности, капиллярная конденсация и испарение , но ни одного источника "... тепла в капиллярах или рядом с ними ...", в соответствие с Вашими-же "начальными условиями" эксперимента. Как это понимать? :)

[zubik67]

parton aka в сообщении #859983 писал(а):

zubik67 в сообщении #859923 писал(а):

Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет.

С кем не бывает? Спирт есть, эксперимент длительный, времени валом - подождем. :)
Вот только одна "закавыка". Допустим: Есть сила тяжести, постоянная температура, плотность жидкости, смачивание, диаметр капилляра, краевой угол, кривизна поверхности, высота капиллярного поднятия, разность давлений, петля капиллярного гистерезиса зависящая от этой разности, капиллярная конденсация и испарение , но ни одного источника "... тепла в капиллярах или рядом с ними ...", в соответствие с Вашими-же "начальными условиями" эксперимента. Как это понимать? :)

Как понимать? Да, при определенной разности уровней должно наступить равновесие, я на это указывал. Но кто мешает приделать кран между внутренним сосудом и внешним, периодически его открывать, затем снова закрывать и повторять цикл испарения. Впрочем, каждый может повторить, со своими любимыми растворителями. Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

[GraNiNi]

zubik67 в сообщении #860135 писал(а):

Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

Именно так.

Капиллярный эффект понижения давления пара над мениском здесь можно не учитывать - он ничтожен при радиусах кривизны в диапазоне 1 - 0,1 мм и заметен только при микронных, и менее, радиусах.

При суточных колебаниях окружающей температуры, температура на оси (в центре) будет всегда немного выше, чем на периферии сосуда. Поэтому даже разница в один, или доли градуса, даст заметную разницу в давлении насыщенного пара, чтобы шел процесс переконденсации.

[zubik67]

Это позволяет создать устройство для утилизации низкопотенциальной энергии окружающей среды.

[Theoristos]

Гуглить "давление пара над криволинейной поверхностью жидкости". У Савельева кажется есть.

[parton aka]

zubik67 в сообщении #860135 писал(а):

Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

Т.е. Вы задумали поставить на службу "... колебания температуры окружающего воздуха...", зная наверняка истинное направление этих "колебаний"? Смело. :) Но дело в том, что есть уже древнее устройство по нагляднее - Пьющая птичка, которое нехитрым образом "направляет" флуктуации в нужном нам направлении, вот только эффективность подобных "устройств" ничтожна.

zubik67 в сообщении #861722 писал(а):

Это позволяет создать устройство для утилизации низкопотенциальной энергии окружающей среды.

Нет, в таком "исполнении" не позволяет. Почему - читайте выше.

[zubik67]

Ну, не такая и ничтожная. На природных испарении и конденсации целые ГЭС работают.

[Xey]

parton aka в сообщении #862687 писал(а):

Т.е. Вы задумали поставить на службу "... колебания температуры окружающего воздуха...", зная наверняка истинное направление этих "колебаний"? Смело. :) Но дело в том, что есть уже древнее устройство по нагляднее - Пьющая птичка, которое нехитрым образом "направляет" флуктуации в нужном нам направлении, вот только эффективность подобных "устройств" ничтожна.

Если имеем не Броуновские, а макроколебания , то с направлением колебаний (спирали манометра или биметаллисеской спирали) храповое колесо легко справляется.
В механические часы до сих пор ставят такие моторчики для автоподзавода.

"Пьющая птичка" это другое устройство, в нем расходуется вода . Была про нее тема.

Сегодня напомнили об этой теме, а я ее пропустил.