ионы в магнитном поле - ВД2

[lel0lel]

Энтропия понятие статистическое и она может флуктуировать (в том числе и уменьшаться, если система не в равновесном состоянии). В этом смысле пример с двумя ионами не есть термодинамическая система. Если же считать энтропию для равновесного состояния тд системы, то она, разумеется, не должна уменьшиться, но при этом нужно будет учитывать излучение и не забывать, что мы ещё и работу совершили, включив внешнее поле.

В общем, подводя итог, можно заключить, что сложились два мнения: 1) в равновесном состоянии концентрации ионов будут одинаковыми, вследствие двух потоков ионов, перегородка со своей спираллностью не сможет предотвратить обратный отток ионов
2) Возникнет очень маленький потенциальный барьер, который предотвратит дальнейшее перетекание ионов, при этом с учётом совершенной работы, энтропия конечного состояния не станет меньше чем была.

В таких случаях идеальный выход это эксперимент. Но, боюсь, что топикстартер не пожелает его поставить)

[realeugene]

lel0lel в сообщении #1532826 писал(а):

в том числе и уменьшаться, если система не в равновесном состоянии

Если именно в равновесном. Флуктуации - это случайные отклонения от равновесного состояния. Их вероятность очень быстро экспоненциально убывает при отличии энтропии флуктуации от максимума.

lel0lel в сообщении #1532826 писал(а):

В таких случаях идеальный выход это эксперимент.

Достаточно мысленного эксперимента. Если между полостями возникнет как угодно малая разность потенциалов, то можно их дополнительно соединить прямым каналом, по которому потечёт макроскопический электрический ток с выделением тепла. Что бред.

[lel0lel]

Вот мы включили поле или поднесли магнит, тем самым совершив работу. Чему же удивляться, что потечёт ток и система начнёт охлаждаться, а потоки ионов будут уменьшаться. Вместе с этим начнёт уменьшаться ток, который вскоре прекратится. Хотим, чтобы и дальше протекал ток, увеличиваем индукцию магнитного поля. Другими словами это нечто подобное методу охлаждения магнетика с помощью магнитного поля. Двигателя не видно, эксперимент желателен.

[chislo_avogadro]

lel0lel в сообщении #1532826 писал(а):

В общем, подводя итог,

Остаётся однако чувство неудовлетворённости, что не достигнут такой же ясный ответ, как в случае с разоблачением Демона Максвелла. На что, впрочем, если верить Википедии, потребовалось более шестидесяти лет.

-- 26.09.2021, 16:22 --

Можно предложить более простую машину для создания разделения - перегородку сделать в виде конической воронки. Почему не образуется поток молекул в сторону вершины конуса? То, что обсуждается, это по сути и есть воронка, организованная другими средствами.

[lel0lel]

chislo_avogadro в сообщении #1532841 писал(а):

перегородку сделать в виде конической воронки

Была у меня такая мысль, но такая перегородка не будет работать как надо, поскольку ключевым является пересечение самого маленького сечения конического отверстия. Оно одинаково узкое для обеих отсеков. Так же была мысль оборудовать перегородку отверстиями с мембранами, которые открываются только в одну сторону, как ворота в загоне для овец. При этом масса мембран очень мала, по сравнению с массой частиц. Но и тут проблема -- створки будут находиться в тепловом движение с температурой равной температуре системы.

[Pphantom]

Vallav1 заблокирован как клон ранее забаненного участника, его сообщения (и связанные с ними) удалены.

[zykov]

realeugene в сообщении #1532787 писал(а):

Именно с этим вашим базовым постулатом, что мембрана с хитрыми ходами разделяет ионы с винтом, я и не согласен.

Понятно.
Я полагал, что различная проницаемость для такой перегородки очевидна. Раз нет, то давайте обсудим этот вопрос.

Давайте рассмотрим такой мысленный эксперимент.
Есть такая перегородка, есть поле, нет вообще никакого газа.
Сначала мы запускаем ровно по одном иону за раз с одной стороны с каким-то фиксированным распределением.
Потом так же запускаем ион с другой стороны с таким же распределением в направлении перегородки.
В обоих случаях смотрим, пройдёт ли ион через перегородку (за какое-то выбранное время) или нет.

С одной стороны какой-то конечный процент ионов будет пролетать по винтовому каналу не сталкиваясь со стенкой и без проблем попадать за перегородку. Оставшиеся либо пройдут как-то перегородку, либо нет.
С другой стороны процент пролетевших через перегородку не сталкиваясь со стенкой либо ноль, либо всё равно гораздо меньше, чем с первой стороны.
Т.е. налицо различная статистическая проницаемость проницаемость перегородки.

Далее, если с обоих сторон имеем газ с ионами, которые имеют одинаковое распределение, то из-за разной проницаемости должен возникнуть поток ионов в одном направлении.

[realeugene]

zykov в сообщении #1532867 писал(а):

Т.е. налицо различная статистическая проницаемость проницаемость перегородки.

Давайте от определений. Что вы называете "проницаемостью перегородки"? Что "статистической проницаемостью"? Как их измерить, хотя бы гипотетически?

Если внутри канала постоянная плотность вероятности встретить ион в окрестности каждой точки и одно и то же распределение Максвелла по скоростям в каждой точке, то не важно, сколько раз ион столкнётся со стенками пролетая канал, вероятность прохождения канала в обе стороны одинаковая.

Для одного иона можно записать дифференциальное уравнение, описывающее плотность вероятности в фазовом пространтстве иона. И я утверждаю, что для одного рассеиваемого горячими стенками иона решением этого уравнения будет постоянство плотности вероятности в свободном объёме полости и одно и то же распределение Максвелла по скоростям во всех точках, вне зависимости от размеров и кривизны канала.

[zykov]

realeugene в сообщении #1532876 писал(а):

Как их измерить, хотя бы гипотетически?

Я только что описал мысленный эксперимент с одним ионом. В этом эксперименте вообще нет никакого распределения Максвелла, так что не надо к нему апеллировать.
Измеряется, как процент ионов оказавшихся за перегородкой, после того как такой эксперимент повторили много раз.

[realeugene]

zykov в сообщении #1532880 писал(а):

В этом эксперименте вообще нет никакого распределения Максвелла, так что не надо к нему апеллировать.

Распределение Максвелла есть и для одного термализированного иона, постоянно сталкивающегося со стенками полости. По ансамблю. А в силу эргодичности и по времени. Надо к нему аппелировать, надо.

[zykov]

Ион в этом эксперименте не термализирован. Его из пушки выстреливают. Пушка имеет какой-то разброс дающий фиксированное распределение.

[realeugene]

zykov в сообщении #1532882 писал(а):

Его из пушки выстреливают.

Это совершенно другая задача, не имеющая отношения к термодинамике и к термодинамическому равновесию.

[zykov]

Да, не имеющая.
И показывающая, что проницаемость перегородки разная в двух направлениях.

[realeugene]

zykov в сообщении #1532887 писал(а):

И показывающая, что проницаемость перегородки разная в двух направлениях.

А если обстреливать эту перегородку из пулемёта, её проницаемость для пуль окажется совершенно одинаковой в обоих направлениях. Только и пулемёт, тоже, не имеет никакого отношения к разбиравшейся изначально задаче.

Вы же захотели сделать демона Максвелла с магнитным полем чтобы попытаться обойти Второе начало. Но демон Максвелла должен работать на газе в состоянии термодинамического равновесия. Ничто не мешает сделать однонаправленный диод, если поток не термализирован. Это скучно и не интересно.

[amon]

realeugene в сообщении #1532881 писал(а):

Распределение Максвелла есть и для одного термализированного иона, постоянно сталкивающегося со стенками полости.

Wikipedia писал(а):

Вопрос о применимости распределения Максвелла к конкретной системе равносилен вопросу о том, может ли эта система считаться идеальным газом с достаточной точностью. При этом система должна
состоять из большого числа частиц и находиться в термодинамическом равновесии;
являться изотропной;
являться классической, то есть релятивистские и квантовые эффекты должны быть малы;
быть столкновительно-доминируемой (взаимодействие частиц допускается лишь в случае, когда оно зависит только от относительного положения частиц, в частности, допускаются абсолютно упругие соударения).

Пункты второй и последний в рассматриваемой системе не выполнены, поэтому распределение отличается от максвелловского. Вообще, IMHO, в постановочной части проблем нет - эксперимент мысленный. Про объяснительную часть я все сказал, и пока ничего нового не придумалось.