Являются ли ферменты вечными двигателями второго рода?

[Мансур Фазлуллин]

В 31.05.2025 в 19:34, Максим0 сказал:

Термодинамика опирается на статистику. Чем меньше статистики - тем больше дисперсия. Статистику можно набирать не только за счёт количества наблюдаемых объектов, но и за счёт длительности наблюдения.

И как Вы понимаете эту фразу?

"Область термодинамики ограничена в отношении размеров исследуемых тел. Они должны быть достаточно велики, чтобы было обеспечено выравнивание случайных событий микромира. ... Поэтому к таким крупицам вещества не применимы и законы термодинамики (вытекающие из второго начала)."

[Loiso Pondohva]

В 31.05.2025 в 11:11, Максим0 сказал:

Вечный двигатель второго рода? Его невозможность охраняется статистикой

Кстати, читаете мысли. Не был на форуме, но вполне понятно что на системе из скажем 10 частиц, у вас будут возникать моменты когда и энтропия уменьшается, и тепло от холодного к горячему перетекает.
Это база. 
А всё потому что область вероятностей меньше
На самом деле такие "видимые" "нарушения" и для законов сохранения часто срабатывают. 
Почему-то все берут их как непреложные правила, не понимая самой сути. 

Изменено 31 Мая, 2025 в 16:52 пользователем Loiso Pondohva

[Максим0]

В 31.05.2025 в 21:50, Loiso Pondohva сказал:

Кстати, читаете мысли. Не был на форуме, но вполне понятно что на системе из скажем 10 частиц, у вас будут возникать моменты когда и энтропия уменьшается, и тепло от холодного к горячему перетекает.
Это база. 
А всё потому что область вероятностей меньше
На самом деле такие "видимые" "нарушения" и для законов сохранения часто срабатывают. 
Почему-то все берут их как непреложные правила, не понимая самой сути. 

С первым началом всё гораздо грустнее чем со вторым, оно требует для нарушения вместо манипуляции со статистикой, манипуляции со временем.

На статистику есть квантовомеханическая управа, но как управится со временем?

В 31.05.2025 в 21:41, Мансур Фазлуллин сказал:

И как Вы понимаете эту фразу?

"Область термодинамики ограничена в отношении размеров исследуемых тел. Они должны быть достаточно велики, чтобы было обеспечено выравнивание случайных событий микромира. ... Поэтому к таким крупицам вещества не применимы и законы термодинамики (вытекающие из второго начала)."

Я же вам уже ответил! Могу повторить:

Термодинамика опирается на статистику. Чем меньше статистики - тем больше дисперсия. Статистику можно набирать не только за счёт количества наблюдаемых объектов, но и за счёт длительности наблюдения.

У моего ответа есть полнота и нет избыточности. Что вы ещё хотите?

[Loiso Pondohva]

В 29.05.2025 в 22:12, Мансур Фазлуллин сказал:

. Рискну Вас поправить, наверное Вы имели в виду демона Максвелла.

Разумеется, моя очепятка

В 29.05.2025 в 22:12, Мансур Фазлуллин сказал:

. Почему Вы считаете, что транспортировка субстрата к ферменту за счёт диффузии это не полезная работа? Если Вы доставили груз из точки А в точку В - разве Вы не совершили полезную работу?

Выучите физическое и термодинамическое определение работы...Если я просто доставил груз из точки а в точку б - это не работа. Работой это станет, только если я прикладывал какую-то силу. То есть или двигался с ускорением, или против некоторого поля (гравитационного или электрического). Простое пропадание материальной точки в одном месте и возникновение её в другой - не полезная работа. 

В термодинамике работа также определяется как направленное перемещение против силы, например, перемещение заряда против электрического поля или массы против градиента давления.
Ну или как действие обмена энергией между термодинамической системой и окружающей средой, не связанное с переносом вещества и/или теплообменом
Диффузия же - это спонтанный процесс, движимый градиентом концентрации, и не требует внешнего ввода энергии. Следовательно, диффузия не считается работой в термодинамическом смысле.
Также как диффузия водорода, к пресловутому платиновому катализатору. 
Причём как правильно заметил Максим, на уровне пары молекул, они вполне могут начать двигаться против градиента или видимо нарушать второй закон, просто из-за маленькой области вероятностей. 
(Чтобы понять это, можете глянуть аналогию из этого видео, с 11:39)
https://rutube.ru/video/92fd51724f8f9411d333fc97f75ac4a0/

В 29.05.2025 в 22:12, Мансур Фазлуллин сказал:

Если проведение данной операции никак не повлияет на работу фермента (это наиболее вероятный сценарий), то я с вами полностью согласен. 

Если же окажется, что удары "подозрительных" частиц действительно влияют на работу фермента, то это означает что моё предположение о том, что ферменты способны преобразовывать тепловую энергию в полезную работу верно.

Возможно данный эксперимент может показаться фантастичным, но его вполне можно смоделировать на компьютере. Более того с развитием ИИ и нейронных сетей, в обозримой перспективе, этот эксперимент можно поставить просто отдав серию команд.

Это вполне можно проверить. Но как я и сказал. Даже если фермент начнёт работать лучше и быстрее, то это не будет говорить о том, что он начал совершать какую-то работу. Он и так может работать лучше и быстрее если мы модифицируем сам фермент.

UPD: Ой не отправился ещё кусок
Фермент - лишь катализатор. То есть он ускоряет достижения И ТАК ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ ВЫГОДНОГО равновесия.
Это КИНЕТИЧЕСКИЙ или СТЕРИЧЕСКИЙ эффект, но не термодинамический. В термодинамике - времени нет. 
Ацетилхолин и так распадётся до холина.
Так что работа не совершается и в термодинамическом смысле. 
Вы предполагаете, что удары молекул среды могут вызывать деформации фермента, способствующие каталитической активности (удачные углы). Действительно, тепловые флуктуации могут вызывать конформационные изменения в белках.
Однако эти изменения являются случайными и неуправляемыми. Ферменты не направляют эти флуктуации для выполнения работы; они лишь используют их для достижения переходного состояния, снижая энергию активации реакции. Более того, вы и без частиц можете сделать фермент эффективнее, просто модифицировав сам белок

Те же ферменты, что делают что-то против градиента (или создают "невыгодные" химические связи, совершают реакции против Энергии Гиббса > 0, - тратят на это энергию из АТФ, причём не со 100% КПД) 

Изменено 31 Мая, 2025 в 17:19 пользователем Loiso Pondohva

[Loiso Pondohva]

В 31.05.2025 в 19:06, Максим0 сказал:

С первым началом всё гораздо грустнее чем со вторым, оно требует для нарушения вместо манипуляции со статистикой, манипуляции со временем.

На статистику есть квантовомеханическая управа, но как управится со временем?

Ну формально можно схитрить...В некоторых системах где достигается формальная отрицательная абсолютная температура...
Но это тоже видимость нарушения
Ещё можно схитрить, если как-то извлекать энергию из расширения неразрушимого мегапаскального стержня/резинки плавающего во вселенной
Хотя там тоже энергия то формально не изниоткуда 

[Loiso Pondohva]

В 31.05.2025 в 12:27, Мансур Фазлуллин сказал:

Могу предложить Вам рабочую модель вечного двигателя второго рода.

В пробирку наливаете раствор перекиси водорода (возможно для большей наглядности лучше положить замороженные кубики раствора перекиси водорода).

Сверху осторожно, избегая перемешивания наливаете слой воды, например 10 см. 

Наверху слоя воды помещаете фермент каталазу. Можно закрепить кусочек сырой картошки, в сырой картошке есть каталаза. 

Ждёте, спустя некоторое время на поверхности картофеля появятся пузырьки кислорода. Это означает, что перекись водорода поднялась на 10 см, вступила в контакт с каталазой и разложилась с выделением воды и кислорода.

Подъем груза - это полезная работа Ап. При желании её можно посчитать по формуле сила*путь или Ап = mgh, где m - масса, g - ускорение свободного падения, h - высота.

За счёт чего была совершена полезная работа по подъёму молекул перекиси водорода? За счёт диффузии, т.е. за счёт беспорядочных тепловых ударов молекул воды.

Не-а
Энергия (которая привела к подъёму раствора) - и так была запасена в химических связях пероксида. 
И без всякой картошки и каталазы, пероксид и так сам собой разложится. 
Можно ускорить этот процесс тем что вы его, к примеру нагреете. 
И это не будет НИЧЕМ отличаться от поджигания и взрыва, скажем, тротила. 
Потому что для синтеза пероксида, вы затратили энергию на создание высокоэнергетических химических связей.
Работа совершается, но не за счёт катализатора (огня или каталазы)
А можно и не ускорять его. И пероксид всё-равно разложится. 
Да, не так быстро. Но если вы поставите поршень в пробирку. Он абсолютно также поднимется без каталазы, просто с течением времени. И абсолютно на ту же высоту что без катализатора. 
 

Изменено 31 Мая, 2025 в 17:36 пользователем Loiso Pondohva

[Максим0]

В 31.05.2025 в 22:26, Loiso Pondohva сказал:

Ну формально можно схитрить...В некоторых системах где достигается формальная отрицательная абсолютная температура...
Но это тоже видимость нарушения
Ещё можно схитрить, если как-то извлекать энергию из расширения неразрушимого мегапаскального стержня/резинки плавающего во вселенной
Хотя там тоже энергия то формально не изниоткуда 

Беда в том, что мы плохо понимаем что такое время - гораздо хуже чем материю и пространство. Возможно рычаги манипуляции временем и существуют, только мы не можем их опознать.

Но могу сказать определённо, если кто-то сможет сделать машину времени, то ровно на тех же принципах можно будет сделать вечный двигатель первого рода, и наоборот.

[Максим0]

Касательно "бесплатной энергии".

Если сделать в океане трубу на глубину в 3 км и перекрыть её нижний срез осмотической мембраной, то из этой трубы самотоком пойдёт пресная вода.

А ведь на опреснение тратят уйму энергии.

[yatcheh]

В 31.05.2025 в 13:17, LeadHydroxide сказал:

или крутить какой нибудь вал

 

Баргузин - вечный двигатель второго рода.

"Эй, баргузин, пошевеливай вал!

Мо-о-олодцу плыть недале-е-ечко!"

[Loiso Pondohva]

В 31.05.2025 в 19:32, Максим0 сказал:

Беда в том, что мы плохо понимаем что такое время - гораздо хуже чем материю и пространство. Возможно рычаги манипуляции временем и существуют, только мы не можем их опознать.

Но могу сказать определённо, если кто-то сможет сделать машину времени, то ровно на тех же принципах можно будет сделать вечный двигатель первого рода, и наоборот.

О кстати. Я вспомнил ещё один прикол. Тесно связанный как с Демоном Максвелла так и с Perpetuum Mobile
Помню мы ещё в школе разбирали потенциальную конструкцию двигателя, который мог бы извлекать энергию из знания о положении и скорости частиц газа (нужно восстановить в голове всю схему как это могло бы работать)
Облом заключался в теории информации и взаимосвязи информации с энтропией)
И то что получение и хранение информации (нами или демоном Максвелла) априори будет затрачивать больше энергии, чем мы получим из этой манпуляции
Воскресить бы это в голове, я помню что там было крайне стройное и красивое рассуждение на данную тему...