Являются ли ферменты вечными двигателями второго рода?

[Мансур Фазлуллин]

В 02.06.2025 в 05:53, Loiso Pondohva сказал:

Гидролиз АТФ даёт 50-70 кДж на моль. То есть бактерия потратила на моль аммиака порядка 400-450 кДж
На тонну аммиака это будет где-то 25-26 ГИГАДЖОУЛЬ.
Большая часть энергии от работы нитрогеназы - тратится на синтез паразитного водорода, функционирование самой нитрогеназы, рассеивается в виде тепла. (Втч энергия которая таки выделится при синтезе аммиака).
Если мне не изменяет память, то на тонну аммиака при процессе Хабера-Боша уходят энергии также порядка десятков Гигаджоулей и порядка 20-30 долларов на тонну.  
Так что я бы даже посомневался являются ли нитрогеназы эффективнее.

Вы пишете, что синтез тонны аммиака в промышленности стоит 20-30$. А сколько стоит синтез 1 тонны аммиака бактериями? На мой взгляд, правильный ответ 0. Почему я так думаю. Потому что они используют бесплатное сырье - азот из атмосферы и воду из почвы. АТФ которые они используют то же бесплатные, т.к. для их создания используется бесплатная энергия Солнца.

Далее для того чтобы получить энергию и сырьё для синтеза аммиака просто заплатить денег мало. Необходимо использовать ограниченные природные ресурсы которые будут становится только дороже по мере их исчерпания и сжигание которых приводит к экологическим проблемам.

Так что мы бесконечно отстаём по эффективности от нитрогеназ. 

[Loiso Pondohva]

В 02.06.2025 в 19:55, Мансур Фазлуллин сказал:

Вы пишете, что синтез тонны аммиака в промышленности стоит 20-30$. А сколько стоит синтез 1 тонны аммиака бактериями? На мой взгляд, правильный ответ 0. Почему я так думаю. Потому что они используют бесплатное сырье - азот из атмосферы и воду из почвы. АТФ которые они используют то же бесплатные, т.к. для их создания используется бесплатная энергия Солнца.

Ну они не совсем напрямую использую энергию солнца...Они сосут сахара из растения с которыми у них симбиоз (немало кстати сосут. Иногда ещё и аммоний не отдают, и просто паразитируют), которую потом, ещё с каким-то там КПД переделывают в свой АТФ. То есть цепь -> солнышко->сахар растения->сахар бактерии->Атф бактерии->нитрогеназа бактерии (на каждом шагу кстати потери)
Ничего не мешает нам поставить солнечных панелек, и энергию от них, также пускать на синтез из атмосферного азота с нагреванием. А потом и сеть Дайсона сделать и кайфовать.
Это уже просто чисто инженерные проблемы зелёной энергетики сейчас. Типа запасания энергии и нужных материалов.

Если бы вы когда-то делали биореактор, вы бы знали что на практике это не бесплатный "спирт" (к примеру).
Бактерий нужно кормить (даже тем же сахаром из переработанных растений. Которые нужно купить, вырастить, удобрять и переработать в сахар), ну и конечно не только сахаром, а в идеале ещё аминокислот им подсыпать и всякого другого, но это ладно. (Если вы посмотрите на всю производственную цепочку). Хоть огрызками и отходами производства, но кормить их нужно. 

Далее, для их жизнедеятельности (если вы хотите получить ощутимые количества нужного продукта) нужно поддерживать оптимальные температуры и иные жизненные условия (в случае с азотофиксаторами у вас будет некоторый бескислородный агар, или бульон, или камера). И всё это оборудование ещё периодически обновлять удалять отходы. 

Для некоторых продуктов такие заморочки рентабельны (обычно это или очень простые продукты, которых бактерии делают много и быстро, или очень сложные продукты, которых нам сложно сделать много). То есть спирт, инсулин...
Как я и сказал, ничего вам не мешает в гараже начать разводить псилоцибиновые дрожжи, или перегонять бутанол из целлюлозы с клостридиями.
С азотофиксаторами, нас просто не устраивает не их скорость, не их объёмы.
 
 

Изменено 2 Июня, 2025 в 18:18 пользователем Loiso Pondohva

[yatcheh]

В 02.06.2025 в 20:55, Мансур Фазлуллин сказал:

А сколько стоит синтез 1 тонны аммиака бактериями? На мой взгляд, правильный ответ 0. Почему я так думаю. Потому что они используют бесплатное сырье - азот из атмосферы и воду из почвы.

 

Если использовать бесплатное сырьё, электричество и рабский труд  - так и промышленный способ будет с нулевой себестоимостью. Тут и думать не надо. 

Только вы зря думаете, что азотофиксирующие бактерии работают бесплатно. Во-первых - учтите в расчётах три миллиарда лет эволюции, во-вторых, они (азотобактерии) - симбионты, хавать азот просто так не будут. И, в третьих - солнышко смеётся, ярко светит детям. 

[Loiso Pondohva]

В 02.06.2025 в 20:11, yatcheh сказал:

 

Если использовать бесплатное сырьё, электричество и рабский труд  - так и промышленный способ будет с нулевой себестоимостью. Тут и думать не надо. 

Только вы зря думаете, что азотофиксирующие бактерии работают бесплатно. Во-первых - учтите в расчётах три миллиарда лет эволюции, во-вторых, они (азотобактерии) - симбионты, хавать азот просто так не будут. И, в третьих - солнышко смеётся, ярко светит детям. 

Отсутствие у природы товарно-денежных отношений, ещё не говорит о том, что на практике полученные ресурсы будут бесплатны)

[Мансур Фазлуллин]

В 02.06.2025 в 06:23, Loiso Pondohva сказал:

Чтобы ртуть куда-то налить, её нужно поднять. Чтобы что-то всплыло сделав работу, его нужно потопить. 

Нельзя просто «сложить» ΔEₚ пылинки и ΔEₚ капельки и говорить о чистом +mgΔh/2.
Вы сосредоточившись на данной пылинике, вообще забываете что свободная энергия в сосуде никуда не растёт.
Энергия которую "приобрела" всплывшая пылинка, компенсируется всякой вязкостью воды, иными столкновениями, замедлениями других частиц, итд итд. Сосуд (если это закрытая система) не приобретёт энергии, даже если пылинка всплывёт на поверхность. Просто помимо данной пылинки и занявшего её места пузырька, ещё N пылинок утонут и N молекул воды охладятся. 

Не обязательно. Демон Максвелла следит на флуктуациями, а не за молекулами. Я мог бы предложить демона максвелла, который бы следил и извлекал бы энергию из спонтанной телепортации кита на околоземную орбиту или закатывания камня в горку (а почему нет, физика напрямую не запрещает китам и камням этого делать. Просто статистика очень бессердечна).
 
Чтобы извлечь энергию из флуктуации (подъёма пылинки) нужно за этой пылинкой 
а-Наблюдать
б-Иметь устройство (пипетку) фиксирующую "пылинку" в верхнем положении и впоследствии эту энергию извлекающую
Яхз
Представьте, что вы хотите собрать все красные шарики в коробке, а коробку постоянно трясёт тепловым движением. Даже если шарики случайно соберутся в углу, вам придется потратить энергию, чтобы быстро закрыть их крышкой.
Эта энергия будет больше, чем выигрыш от их упорядочивания.

«Зафиксировать» коротковременный подъём, чтобы превратить его в полезную работу, можно только приложив какое-то внешнее устройство, способное предотвратить обратное опускание.
Так вот, мозг-рука-пипетка-микроскоп, даже если сделать их на молекулярном уровне, будут тратить энергию на слежку и фиксирование пыльцы. И более того, будут греться. 
 

По моему я задал не так много вопросов.

1. Возможно ли для микрочастиц, за счёт случайных событий микромира совершение полезной работы;

2. Если возможно, можно ли эту работу зафиксировать и использовать;

3. Можно ли для этих целей использовать ферменты.

 

Давайте попробуем разобраться с первым вопросом. 

Представим, что у нас есть человек который попал на необитаемый остров. Для того чтобы добыть пропитание он сделал сачок и вышел на берег. Затем он начал наблюдать за водой. Как только он заметил рыбу он её поймал. 

Пока человек ждал рыбу и когда он её ловил он тратил энергию. Но съев рыбу человек с лихвой окупил свои энергетические затраты.

Как рыба оказалась у берега? Возможно сама приплыла, может её течение вынесло к берегу - это не так уж и важно. Важно то что для того чтобы рыба оказалась у берега была совершена какая-то работа и для человека эта работа полезна.

Теперь перейдём к следующему примеру.

У нас есть озерцо с водой. В озерце есть пыльца, которая там беспорядочно движется из-за броуновского движения. Рядом с озерцом сидит пчела. Улететь она не может. Плавать и нырять пытаясь достать пыльцу она тоже не может. Она может наблюдать за поверхностью воды и как только рядом окажется пыльца она её может схватить.

Так же как и в первом примере пока пчела сидит и ждёт она тратит энергию. Но эти потери компенсируются за счёт съеденной пыльцы. Значит ли это, что тепловые удары молекул воды, вызвавшие броуновские движения пыльцы, совершили для пчелы полезную работу?

[Loiso Pondohva]

В 02.06.2025 в 20:23, Мансур Фазлуллин сказал:

Представим, что у нас есть человек который попал на необитаемый остров. Для того чтобы добыть пропитание он сделал сачок и вышел на берег. Затем он начал наблюдать за водой. Как только он заметил рыбу он её поймал. 

Пока человек ждал рыбу и когда он её ловил он тратил энергию. Но съев рыбу человек с лихвой окупил свои энергетические затраты.

Как рыба оказалась у берега? Возможно сама приплыла, может её течение вынесло к берегу - это не так уж и важно. Важно то что для того чтобы рыба оказалась у берега была совершена какая-то работа и для человека эта работа полезна.

Теперь перейдём к следующему примеру.

У нас есть озерцо с водой. В озерце есть пыльца, которая там беспорядочно движется из-за броуновского движения. Рядом с озерцом сидит пчела. Улететь она не может. Плавать и нырять пытаясь достать пыльцу она тоже не может. Она может наблюдать за поверхностью воды и как только рядом окажется пыльца она её может схватить.

Так же как и в первом примере пока пчела сидит и ждёт она тратит энергию. Но эти потери компенсируются за счёт съеденной пыльцы. Значит ли это, что тепловые удары молекул воды, вызвавшие броуновские движения пыльцы, совершили для пчелы полезную работу?

Вопрос не в том, что вы задаёте "много" вопросов
Вы по кругу задаёте один и тот же вопрос не слушая и не слыша на него ответа

Начнём по пунктам.
0-Ещё возвращаясь к ферментам. Я вспомнил как это будет по-русски, храпофики Феймана. Так вот, их создавали, и немало. Ознакомьтесь почему именно они не работают механически.  
____
Пример с рыбой также некорректен.
 
1-Энергия в рыбе или пыльце - это не энергия "работы" броуновского движения. Это вполне себе конденсированная хим энергия которая как была так и осталась.
По факту в условную "работу" можно определить только "поднятие" пыльцы на эти миллиметры или сантиметры (и то, энтропия системы не уменьшилась, вода-то охладилась).
И поверьте, эти сантиметры или миллиметры которые не нужно было поднимать из-за наличия наблюдателя, по определению, не окупают факта существования наблюдателя. Особенно статистически.
Энергия же которую пчела получит съев пыльцинцку - никоим образом не является преобразованием тепла воды в работу это просто еда.
Хотя если пчела зафисирована, наверное для неё - это полезное действие. 

Практически же, ничего не мешает вам ждать моментов, когда нефть сама выйдет на поверхность, вместе с алмазами, когда уран сам образует природные ядерные реакторы. И когда прочие формы конденсированной энергии не попадут вам в руки. Морские обитатели вон фильтруют планктон, сидя на месте, бомжи голубей прилетевших к ним жарят, парусники ловят порывы ветра под нужными им углами.
Только это никак не применимо в микро масштабах и не имеет никакого отношения к получению работы из тепловых флуктуаций.

2-Я на самом деле очень и очень сомневаюсь что для пыльцы, это значение, в закрытой системе без механических возмущений - реально будет  больше пары миллиметров. Тут вопрос к методологии опыта.

 

Изменено 2 Июня, 2025 в 19:00 пользователем Loiso Pondohva

[Loiso Pondohva]

В 02.06.2025 в 20:23, Мансур Фазлуллин сказал:

2. Если возможно, можно ли эту работу зафиксировать и использовать;

3. Можно ли для этих целей использовать ферменты.

И на эти вопросы вам уже раза по 3, в полной и развёрнутой мере ответили =_= 

[Мансур Фазлуллин]

В 02.06.2025 в 06:23, Loiso Pondohva сказал:

 01.06.2025 в 15:26, Мансур Фазлуллин сказал:

mgΔh/2

Нельзя просто «сложить» ΔEₚ пылинки и ΔEₚ капельки и говорить о чистом +mgΔh/2.
Вы сосредоточившись на данной пылинике, вообще забываете что свободная энергия в сосуде никуда не растёт.
Энергия которую "приобрела" всплывшая пылинка, компенсируется всякой вязкостью воды, иными столкновениями, замедлениями других частиц, итд итд. Сосуд (если это закрытая система) не приобретёт энергии, даже если пылинка всплывёт на поверхность. Просто помимо данной пылинки и занявшего её места пузырька, ещё N пылинок утонут и N молекул воды охладятся. 

 

В описанном эксперименте пылинка одна. Я не совсем понял почему Вы считаете, что если более тяжёлая пылинка на дне поменяется местом с капелькой на большей высоте потенциальная энергия сосуда не увеличится.

Для расчёта потенциальной энергии жидкости в цилиндрическом сосуде нужно взять высоту центра тяжести жидкости над нулевым уровнем плюс половину высоты уровня жидкости в сосуде. Если более тяжёлая пылинка поменяется местом с более лёгкой капелькой, центр масс станет чуть выше.

 

 

[Мансур Фазлуллин]

Из другого источника. Тоже говорится, что потенциальная энергия жидкости в сосуде зависит от высоты центра масс

[Loiso Pondohva]

В 02.06.2025 в 21:40, Мансур Фазлуллин сказал:

В описанном эксперименте пылинка одна. Я не совсем понял почему Вы считаете, что если более тяжёлая пылинка на дне поменяется местом с капелькой на большей высоте потенциальная энергия сосуда не увеличится.

Для расчёта потенциальной энергии жидкости в цилиндрическом сосуде нужно взять высоту центра тяжести жидкости над нулевым уровнем плюс половину высоты уровня жидкости в сосуде. Если более тяжёлая пылинка поменяется местом с более лёгкой капелькой, центр масс станет чуть выше.

 

 

 

АЛИСА. Ляяя...
Нет, ну формально то она права, если вы решаете задачку по механике, для 8го класса где вы рассматриваете жидкость, как твёрдое тело. 
Только это никак не применимо к разговору о частицах в самой жидкости. 
Окей. 
Я вам не говорил что потенциальная энергия в сосуде не растёт. Я вам ясным русским языком написал "свободная энергия не растёт".

Полная энергия жидкости Это E механическая (то есть потенциальная плюс кинетическая энергия жидкости) + U
Где U - это внутренняя энергия, зависящая от температуры
В первом приближении
Для постоянной плотности и температуры это будет что-то вроде U=ρcvT⋅V
С_v удельная теплоёмкость 
В более толковом приближении - нужно интегрировать по импульсам и векторам частиц в сосуде, наверное.

Пылинка не берёт свою потенциальную энергию изникоткуда. Она берёт её из составляющей U. То есть окей, она реализует некоторое повышение потенциальной энергии из флуктуации, охлаждая при этом воду.
И...? Энергию без демона Максвелла вы всё-равно из её всплытия не возьмёте. Такая же флуктуация, как и все остальные.