Являются ли ферменты вечными двигателями второго рода?

[Мансур Фазлуллин]

В 30.06.2025 в 19:50, Мансур Фазлуллин сказал:

Раз на поставленный вопрос никто не отвечает попробую сформулировать его более наглядно.

У нас есть емкость со смесью водорода и иного газа (например CO₂ или N₂). Мы разделяем эту ёмкость стенкой в которой есть щель конической формы. См. приложенный рисунок.

При этом диаметр меньшего отверстия незначительно больше диаметра молекулы водорода.  

Чтобы попасть из левой части в правую, водороду нужно точно попасть в малое отверстие. 

Из правой части в левую водороду попасть значительно легче, т.к. диаметр входа больше.

В этом можно убедиться на практике попробовав налить воду в узкое горлышко бутылки с воронкой или без.

Будет ли концентрация водорода в левой части расти?

Примем, что вероятность пройти справа на лево в 4 раза выше чем с лева на право, т.к. диаметр правого входного отверстия больше.

 

1а. Разделим газовую смесь стенкой пополам. Пусть в начале у нас в правой и левой части было 990 000 молекул N2 и 10 000 молекул Н2.

Вначале у нас справа на лево будет перемешаться в 4 раза больше молекул водорода, чем в обратном направление.

Но постепенно в правой части концентрация водорода будет падать, а в левой расти. При каком содержании водорода наступит равновесие?

По моей оценки равновесие наступает при содержании в левой части — 15961 молекул водорода и содержании в правой части — 4039 молекул водорода.

При таком содержании, при каждом цикле столкновений водорода (при оценки я допустил, что все столкновения или пролёты через коническую щель происходят одновременно, все молекулы столкнулись по разу — это один цикл, столкнулись ещё по разу — это второй цикл или шаг расчётов).

Пусть в левой части — 990 000 молекул азота и 15 961 молекула водорода. Количество щелей в стенке принял 10 000. Вероятность пролёта молекулы водорода через узкое отверстие конический щели принял 10% (т. е. если молекула водорода столкнулась со стенкой рядом с отверстием, то вероятность что она пролетит сквозь стену 10%).

Тогда количество молекул водорода пролетающих с лева на право за один цикл столкновений:

 

N(H2 Л→П) = 10 000 *(15961,5/990 000)*(15961,5+990 000)/1 000 000*0,1

где (15961,5/990000) — это отношение учитывающее во сколько раз водорода меньше чем азота. Если рядом с отверстием ударилась молекула, то более вероятно, что это молекула азота, т. к. азота больше.

(15961,5+990 000)/1 000 000 — вначале был один миллион молекул, т. к. количество молекул водорода увеличилось, то выросло давления, удары молекул стали чуть чаше.

N(H2 Л→П) = 16,22 молекулы водорода попадут из левой части в правую за один цикл столкновений.

Тогда из правой части в левую за один цикл попадут

N(H2 П→Л) = 10 000*(4038,5/990 000)*(4038,5+990 000)/1 000 000 *0,4

N(H2 П→Л) = 16,22

где 0,4 — вероятность, что если молекула водорода ударится рядом с отверстием, то она пролетит сквозь стену. 

Итого если в начале концентрация водорода в правой и левой частях была 1% об., то после появления стенки с коническими щелями концентрация водорода в левой части стала 1,59% об, а в правой 0,41% об.

 

1б. А как изменятся равновесные концентрации смесей если объём левой части будет в 10 раз больше правой?

Принял, что в левой части 9 900 000 молекул азота и 100 000 молекул водорода,

в правой части 990 000 молекул азота и 10 000 молекул водорода.

Тогда равновесие наступит при 107295,2 молекул Н2 в левой части и 2704,8 молекул Н2 в правой части.

 

N(H2 Л→П) = 10 000 *(107 295,2/9 900 000)*(107 295,2+9 900 000)/10 000 000*0,1

N(H2 Л→П) = 10,85

 

N(H2 П→Л) =10 000*(2 704,8/990 000)*(2704,8+990 000)/1 000 000 *0,4

 

N(H2 П→Л) = 10,85.

Итого если в начале концентрация водорода в правой и левой части была 1% об., то после появления стенки с коническими щелями концентрация водорода в левой части стала 1,07% об, а в правой 0,27% об.

 

В примерах выше были рассмотрены случаи, что в стенке есть только конические щели, через которые может пройти только водород, а что будет если кроме конических щелей в стенке появится отверстие, через которое за один цикл при одинаковых давлениях в правой и левой частях будет проходить, например 100 молекул азота и водорода. Как это отверстие повлияет на равновесные концентрации H2?

 

 

 

[Мансур Фазлуллин]

В 06.07.2025 в 20:58, Мансур Фазлуллин сказал:

В примерах выше были рассмотрены случаи, что в стенке есть только конические щели, через которые может пройти только водород, а что будет если кроме конических щелей в стенке появится отверстие, через которое за один цикл при одинаковых давлениях в правой и левой частях будет проходить, например 100 молекул азота и водорода. Как это отверстие повлияет на равновесные концентрации H2?

 

 

 

2а — Вероятность пройти справа на лево в 4 раза выше чем с лева на право. В стенке есть отверстие, через которое при одинаковом давление в левой и правой части за один цикл может пройти 100 молекул.

 

Пусть в начале у нас в правой и левой части было 990 000 молекул N2 и 10 000 молекул Н2.

Тогда равновесие наступит при содержании в левой части 990 001,1 молекул азота и 15 735,2 молекул водорода.

И при содержании в правой части 989 998,9 молекул азота и 4 264,8 молекул водорода.

Тогда с лева направо через конические щели пройдут:

N(H2 Л→П) = 10 000 *(15 735,2/990 001,1)*(15 735,2+990 001,1)/1000 000*0,1

N(H2 Л→П) = 15,99

С право налево через конические щели пройдут:

N(H2 П→Л) = 10 000 *(4 264,8/989 998,9)*(4 264,8+989 998,9)/1000 000*0,4

N(H2 П→Л) = 17,13

 

Через отверстие могут проходить молекулы азота и водорода.

Для расчёта принял, что сначала молекулы водорода проходят через конические щели, затем через отверстие.

Тогда количество молекул водорода в левой части = 15 735,2 -15,99 + 17,13

Тогда с лева направо через отверстие пройдут:

 

Not(H2 Л→П) = 100*15 736,37/(990 001,1+15 736,37)*(15 735,2+990 001,1)/1000 000

Not(H2 Л→П) = 1,57

 

С право на лево через отверстие пройдут:

Not(H2 П→Л) = 100*4 263,6/(4 263,6 + 989 998,9)*(4 264,8+989 998,9)/1000 000

Not(H2 П→Л) = 0,43

Итого с лева на право проходит: 15,99+1,57 = 17,56

С право на лево проходит: 17,13 + 0,43 = 17,56.

Итого равновесие наступит при содержании водорода в левой части — 1,56%, и содержании водорода в правой части 0,43%.

Для сравнения без отверстия (случай 1а) концентрация водорода в левой части была 1,59%, а в правой части 0,41%.

Т.е. разница в концентрациях водорода в левой и правой частях после появления отверстия уменьшилась, но незначительно.

 

И как все эти рассуждения можно использовать для смешения равновесия реакции разложения воды на водород и кислород в сторону образования водорода? 

Рассмотрим схему ниже. На ней изображена принципиальная схема зерна катализатора. В центре находится реакционная зона. Участки на которых протекают реакции отмечены ромбиками, например это могут быть атомы Pd или Pt.

По периметру реакционной зоны показаны конические щели, которые обеспечивают вывод водорода из реакционной зоны. Важно понимать, что даже если площадь атомов Pd или Pt сопоставима с площадью конических щелей. Для того чтобы вступить с ними во взаимодействие водороду приходиться конкурировать с молекулами воды, а щели для выхода всегда доступны для молекул водорода.

Слева и справа показаны зоны, которые обеспечивают уменьшение содержания водорода поступающего в реакционную зону из вне. Также через эти зоны осуществляется подача в реакционную зону молекул воды из внешней среды и вывод образующегося в реакционной зоне кислорода.

Рассматриваемое зерно катализатора по своим размерам сопоставимо с молекулами ферментов, т.е. его молекулярная масса составляет от 10 000 до нескольких миллионов дальтонов. Поэтому, внутри реактора, таких зёрен много.

Катализатор по описанной схеме, способен не просто ускорить наступление равновесия, но и сместить его, за счёт увеличения времени контакта воды и  уменьшения времени контакта молекул водорода с атомами являющимися катализаторами.

 

[Мансур Фазлуллин]

В 26.06.2025 в 23:20, Мансур Фазлуллин сказал:

В итоге наступает равновесие при котором примерно на сто тысяч молекул воды приходится тысяча  молекул водорода.

При одном столкновении каждой из ста тысяч молекул воды образуется одна молекула водорода.

При одном столкновении каждой из тысячи молекул водорода образуется одна молекула воды. Т.е. при соотношении сто к одному воды и водорода образуется одинаково.

Т.е. если в начале у нас было 100% воды, то содержание водорода не превысит 1%.

Ранее я написал, что если в реакции:

2Н2О ⇄ 2Н2 + О2 или

Н2О ⇄ Н2 + О*, где О* - атом кислорода.

Водород образуется при каждом 100 000 столкновении молекул воды, а вода образуется при каждом 1 000 столкновении молекул водорода, то содержание водорода не превысит 1%.

Извиняюсь в данном выводе я допустил ошибку. 

Для удобства расчётов примем, что у нас кислород находится только в виде атомов и молекулы кислорода не образуются. На самом деле в газовой смеси скорее всего будут и атомы и молекулы кислорода. Водород будет сталкиваться как с одними, так и с другими.

Вода будет образовываться из водорода не просто из каждого 1000 столкновения Н2, а из каждого тысячного столкновения молекулы Н2 с атомом кислорода.

Если у нас в начале было 100 000 молекул воды. Спустя какое-то время из них образовалось 1000 молекул водорода и 1000 атомов кислорода. 99 000 молекул воды осталось.

Тогда в следующем цикле столкновений из оставшейся воды у нас образуется - 0,9704 молекул водорода.

99 000 * (99 000 / 101 000) / 100 000, где

99 000 - количество оставшихся молекул воды;

99 000 / 101 000 - доля оставшихся молекул воды. Водород из молекул воды может образоваться, только если молекула воды столкнётся с другой молекулой воды. Столкновения молекул воды с молекулами Н2 или атомами кислорода к образованию водорода не приводят.

1 / 100 000 - принятая вероятность образования водорода при столкновении молекул воды.

Из образовавшегося водорода в следующем цикле столкновений образуется 0,0099 молекул воды.

1 000 * (1 000 / 101 000) / 1 000,

где 1000 - количество молекул водорода;

1 000 / 101 000- доля атомов кислорода или вероятность, что молекула водорода столкнётся с атомом кислорода.

1 / 1000 - принятая вероятность образования воды при столкновении с атомом кислорода.  

Т.е. при концентрации водорода 0,99% (1 000 / 101 000) у нас водорода образуется больше чем воды.

Равновесие наступит при концентрации водорода примерно 8,33% (9 091 / 109 091).

Тогда из оставшихся 90 909 молекул воды образуется 0,7576 молекул водорода.

90 909 * (90 909 / 109 091) / 100 000.

Из имеющихся 9 091 молекул водорода образуется тоже 0,7576 молекул воды.

9 091 * (9 091 / 109 091) / 1 000. 

[ash111]

В 06.07.2025 в 20:58, Мансур Фазлуллин сказал:

Примем, что вероятность пройти справа на лево в 4 раза выше чем с лева на право, т.к. диаметр правого входного отверстия больше.

 

1а. Разделим газовую смесь стенкой пополам. Пусть в начале у нас в правой и левой части было 990 000 молекул N2 и 10 000 молекул Н2.

Вначале у нас справа на лево будет перемешаться в 4 раза больше молекул водорода, чем в обратном направление.

Но постепенно в правой части концентрация водорода будет падать, а в левой расти. При каком содержании водорода наступит равновесие?

По моей оценки равновесие наступает при содержании в левой части — 15961 молекул водорода и содержании в правой части — 4039 молекул водорода.

При таком содержании, при каждом цикле столкновений водорода (при оценки я допустил, что все столкновения или пролёты через коническую щель происходят одновременно, все молекулы столкнулись по разу — это один цикл, столкнулись ещё по разу — это второй цикл или шаг расчётов).

Пусть в левой части — 990 000 молекул азота и 15 961 молекула водорода. Количество щелей в стенке принял 10 000. Вероятность пролёта молекулы водорода через узкое отверстие конический щели принял 10% (т. е. если молекула водорода столкнулась со стенкой рядом с отверстием, то вероятность что она пролетит сквозь стену 10%).

Тогда количество молекул водорода пролетающих с лева на право за один цикл столкновений:

 

N(H2 Л→П) = 10 000 *(15961,5/990 000)*(15961,5+990 000)/1 000 000*0,1

где (15961,5/990000) — это отношение учитывающее во сколько раз водорода меньше чем азота. Если рядом с отверстием ударилась молекула, то более вероятно, что это молекула азота, т. к. азота больше.

(15961,5+990 000)/1 000 000 — вначале был один миллион молекул, т. к. количество молекул водорода увеличилось, то выросло давления, удары молекул стали чуть чаше.

N(H2 Л→П) = 16,22 молекулы водорода попадут из левой части в правую за один цикл столкновений.

Тогда из правой части в левую за один цикл попадут

N(H2 П→Л) = 10 000*(4038,5/990 000)*(4038,5+990 000)/1 000 000 *0,4

N(H2 П→Л) = 16,22

где 0,4 — вероятность, что если молекула водорода ударится рядом с отверстием, то она пролетит сквозь стену. 

Итого если в начале концентрация водорода в правой и левой частях была 1% об., то после появления стенки с коническими щелями концентрация водорода в левой части стала 1,59% об, а в правой 0,41% об.

 

1б. А как изменятся равновесные концентрации смесей если объём левой части будет в 10 раз больше правой?

Принял, что в левой части 9 900 000 молекул азота и 100 000 молекул водорода,

в правой части 990 000 молекул азота и 10 000 молекул водорода.

Тогда равновесие наступит при 107295,2 молекул Н2 в левой части и 2704,8 молекул Н2 в правой части.

 

N(H2 Л→П) = 10 000 *(107 295,2/9 900 000)*(107 295,2+9 900 000)/10 000 000*0,1

N(H2 Л→П) = 10,85

 

N(H2 П→Л) =10 000*(2 704,8/990 000)*(2704,8+990 000)/1 000 000 *0,4

 

N(H2 П→Л) = 10,85.

Итого если в начале концентрация водорода в правой и левой части была 1% об., то после появления стенки с коническими щелями концентрация водорода в левой части стала 1,07% об, а в правой 0,27% об.

 

В примерах выше были рассмотрены случаи, что в стенке есть только конические щели, через которые может пройти только водород, а что будет если кроме конических щелей в стенке появится отверстие, через которое за один цикл при одинаковых давлениях в правой и левой частях будет проходить, например 100 молекул азота и водорода. Как это отверстие повлияет на равновесные концентрации H2?

 

 

 

Мда, со статистической физикой у вас все плохо) изучайте. Вы пытаетесь изобрести демона Максвелла, но не обладаете его уровнем знания физики от слова совсем.

Я даже не знаю, не читал весь тред, что вам отвечали, но вы кажется действительно полагаете что микро- и макромир ничем не отличаются. это не так. 

Сравнивать газ водород в объеме отдельной молекулы и жидкость воду в масштабе потока мягко говоря, неадекватно. Полагать полости уровня размера атома водорода некоей условной незаряженной стенкой с четкими краями тоже абсолютно абсурдно.

За сим рассуждение о вечных двигателях, думаю, можно уже заканчивать.

[Мансур Фазлуллин]

В 27.07.2025 в 22:19, ash111 сказал:

Мда, со статистической физикой у вас все плохо) изучайте. Вы пытаетесь изобрести демона Максвелла, но не обладаете его уровнем знания физики от слова совсем.

Я даже не знаю, не читал весь тред, что вам отвечали, но вы кажется действительно полагаете что микро- и макромир ничем не отличаются. это не так. 

Сравнивать газ водород в объеме отдельной молекулы и жидкость воду в масштабе потока мягко говоря, неадекватно. Полагать полости уровня размера атома водорода некоей условной незаряженной стенкой с четкими краями тоже абсолютно абсурдно.

За сим рассуждение о вечных двигателях, думаю, можно уже заканчивать.

1. Когда я проводил оценку, как повлияют отверстия конической формы на концентрацию водорода, я специально подробно писал как я это рассчитывал, в надежде что если я где-то ошибаюсь, то меня поправят. Если у Вас есть конкретные замечания можете их сообщить. Я откорректирую расчёты в соответствии с ними.

2. Читаешь что Вы написали:

"Я даже не знаю, не читал весь тред, что вам отвечали, но вы кажется действительно полагаете что микро- и макромир ничем не отличаются. это не так. 

Сравнивать газ водород в объеме отдельной молекулы и жидкость воду в масштабе потока мягко говоря, неадекватно. Полагать полости уровня размера атома водорода некоей условной незаряженной стенкой с четкими краями тоже абсолютно абсурдно."

Затем заходишь в Википедию и читаешь про молекулярные сита. И оказывается, что созданы молекулярные сита с размером ячеек 3, 4, 5 ангстремов.

В моём понимании, если выделяют сита с разными размерами ячеек, то края ячеек достаточно чёткие.

Более того сита с размером ячеек 3 ангстрема используются, в том числе, для разделения воды и водорода. Цитата из Википедии ниже.

"Молекулярные сита 3 Å имеют состав 0,6 K2O : 0,40 Na2O : 1 Al2O3 : 2,0 ± 0,1 SiO2 : x H2O.

Их получают путём замены ионов натрия в ситах 4 Å на ионы калия, что уменьшает эффективный размер пор. Такие сита находят применение в промышленной осушке углеводородов, включая крекинг-газ, пропилен, бутадиен, ацетилен. Также с их помощью осушивают полярные жидкости, такие как этанол и метанол, и удаляют воду и аммиак из потока N2/H2."

Если Вы пишете, что "Полагать полости уровня размера атома водорода некоей условной незаряженной стенкой с четкими краями тоже абсолютно абсурдно." - а потом оказывается, что подобные системы уже созданы и применяются на практике, то напрашивается вывод, что Вы плохо разбираетесь в данной теме.

3. На сколько я понимаю, в соответствии с современными представлениями, у второго начала есть две границы применимости. 

Сверху - второе начало нельзя применять ко всей Вселенной (иначе должна была наступить тепловая смерть Вселенной).

И снизу - нельзя применять второе начало к отдельным атомам, молекулам и ультрамикроскопическим частицам вещества.

Получается если постепенно двигаться от объектов  размером примерно с человека до всё более мелких объектов вплоть до атомов. То у нас второе начало выполняется всегда пока мы не дойдём до отдельных атомов и ультрамикроскопических объектов, а затем резко отключается.

Я предположил, что оно перестаёт работать постепенно и с уменьшением размеров объектов могут появиться возможности его обойти.

Например, если взять камень. Есть ли вероятность, что под тепловыми ударами частиц воздуха (не под действием ветра) он перевернётся и закатится на какую-нибудь горку? Теоретически может такая вероятность и есть, но она на столько ничтожна, что этого события можно ждать миллиарды лет и не дождаться. 

Теперь если мы расколем камень на мелкие пылинки, то шансы, что какая-нибудь из пылинок в результате броуновского движения случайно окажется на вершине горки заметно вырастают, если долго наблюдать за пылинками, то вполне можно дождаться что какая-нибудь из них окажется на вершине горки. Но даже если она там и окажется, то из-за того же броуновского движения она улетит с этой горки. Более того со временем постепенно вся пыль от камня будет рассеяна.

А если не много схитрить. Вместо пыли из камня у подножия горки положить металлическую пыль. На вершину горки положить магнит. И всё это накрыть какой-нибудь оболочкой - например стеклянным колоколом. То вполне возможно, что через несколько лет вся наша пыль или значительная её часть окажется на вершине горки.

Т.е. за счёт теплового движения молекул воздуха была совершена полезная работа по поднятию пылинок на вершину горки. А с помощью магнита пылинки были зафиксированы на вершине.

Можно конечно дискутировать какая польза от данной работы.

А можно сравнить вариант с камнем и увидеть принципиальное отличие.

В случае с камнем ждать когда он закатится на вершину бессмысленно.

В случае с металлическими пылинками, вполне можно дождаться когда пылинки окажутся на вершине. 

Если теперь двигаться к ещё более мелким частицам, то возможностей по извлечению полезной работы за счёт теплового движения может быть ещё больше.

Изменено 28 Июля, 2025 в 18:16 пользователем Мансур Фазлуллин
Случайно нажал не ту клавишу и выложил не допечатанный текст.

[ash111]

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

1. Когда я проводил оценку, как повлияют отверстия конической формы на концентрацию водорода, я специально подробно писал как я это рассчитывал, в надежде что если я где-то ошибаюсь, то меня поправят. Если у Вас есть конкретные замечания можете их сообщить. Я откорректирую расчёты в соответствии с ними.

ткните носом. Я прочитал 4 страницы треда где вы упорно демонстрируете неосведомленность о квантовании энергии и вообще законах микромира - и честно говоря подустал.

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

Затем заходишь в Википедию и читаешь про молекулярные сита.

ну полезно еще химией поинтересоваться. вы в каком классе учитесь, химия уже была?

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

если выделяют сита с разными размерами ячеек, то края ячеек достаточно чёткие.

чтобы глупости не писать. А почему там 3 ангстрема, а не 3,148 ангстрема, если они такие четкие?

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

Более того сита с размером ячеек 3 ангстрема используются, в том числе, для разделения воды и водорода.

вот только это не стенка. Это пористый материал, понимаете различие? его толщина составляет миллиарды размеров отдельного атома, а не вот эта ваша воронка в которую шарики закатываются. Сорбция, десорбция - изучаем, как это происходит и какие там "края".

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

подобные системы уже созданы и применяются на практике,

А еще книжки по химии созданы, может их почитать, а не Википедию, которая не учебное издание, а краткий справочник.

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

а затем резко отключается

нет. ниче там резко не включается и не отключается. Ботаем корпускулярно-волновой дуализм и квантование энергии. Ну или ждем когда в школе будет тема.

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

могут появиться возможности его обойти.

Ботаем предположения о механизмах нарушения CP-симметрии (инвариантности) и туннельный эффект

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

Есть ли вероятность, что под тепловыми ударами частиц воздуха (не под действием ветра) он перевернётся и закатится на какую-нибудь горку?

Согласен, почти нет.

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

Вместо пыли из камня у подножия горки положить металлическую пыль. На вершину горки положить магнит. И всё это накрыть какой-нибудь оболочкой - например стеклянным колоколом. То вполне возможно, что через несколько лет вся наша пыль или значительная её часть окажется на вершине горки.

Т.е. за счёт теплового движения молекул воздуха была совершена полезная работа по поднятию пылинок на вершину горки. А с помощью магнита пылинки были зафиксированы на вершине.

что значит "с помощью магнита"? Она типа бесплатная, эта энергия, без регистрации и смс? А там, работа магнитного поля вам о чемто говорит?

По порядку. Частица улетела за счет теплового движения частиц газа, которые ее захватили. Это произошло за счет увеличения энтропии системы, второй закон не пострадал. Если магнита нет, то так оно и будет продолжать существовать, при этом количество частиц будет мизерным по отношению к молекулам газа - иначе надо будет дополнительно вводить термодинамическую поправку, потому что увеличилось давление в системе - и опять второй закон  жив.

Потом ее притянул магнит, была совершена работа сил магнитного поля, которая компенсировала уменьшение энтропии и выделила внутреннюю энергию. Затем эта внутренняя энергия была отдана частицам газа и достигнуто было тепловое равновесие. Так же со всеми остальными частицами металла. Вот откуда работа взялась, и энергия. Где фокус-то с исчезновением?)

 

В 28.07.2025 в 21:01, Мансур Фазлуллин сказал:

за счёт теплового движения

ничего вы особенного с этой энергией не сделаете. хоть убейся. ваши модели с шариками и ударами - ну это просто невежество, изучайте химию и ответьте себе на вопрос - что там конкретно с чем соударяется при тепловом движении, учитывая что атом как бы уже больше ста лет известно что нифига не неделим) пока что у вас магнит нарушает второй закон термодинамики, вот все что я усвоил😄

Изменено 28 Июля, 2025 в 19:50 пользователем ash111

[Мансур Фазлуллин]

В 28.07.2025 в 22:48, ash111 сказал:

что значит "с помощью магнита"? Она типа бесплатная, эта энергия, без регистрации и смс? А там, работа магнитного поля вам о чемто говорит?

По порядку. Частица улетела за счет теплового движения частиц газа, которые ее захватили. Это произошло за счет увеличения энтропии системы, второй закон не пострадал. Если магнита нет, то так оно и будет продолжать существовать, при этом количество частиц будет мизерным по отношению к молекулам газа - иначе надо будет дополнительно вводить термодинамическую поправку, потому что увеличилось давление в системе - и опять второй закон  жив.

Потом ее притянул магнит, была совершена работа сил магнитного поля, которая компенсировала уменьшение энтропии и выделила внутреннюю энергию. Затем эта внутренняя энергия была отдана частицам газа и достигнуто было тепловое равновесие. Так же со всеми остальными частицами металла. Вот откуда работа взялась, и энергия. Где фокус-то с исчезновением?)

 

ничего вы особенного с этой энергией не сделаете. хоть убейся. ваши модели с шариками и ударами - ну это просто невежество, изучайте химию и ответьте себе на вопрос - что там конкретно с чем соударяется при тепловом движении, учитывая что атом как бы уже больше ста лет известно что нифига не неделим) пока что у вас магнит нарушает второй закон термодинамики, вот все что я усвоил😄

1. "По порядку. Частица улетела за счет теплового движения частиц газа, которые ее захватили. Это произошло за счет увеличения энтропии системы, второй закон не пострадал".

Если частицы пыли имеют размер менее 3 мкм они способны участвовать в броуновском движении.

Частицы пыли с размером 5 мкм и более практически не участвуют в броуновском движении.

Если частицы с размером менее 3 мкм улетят энтропия системы увеличится.

Если частицы 5 мкм и более улетят энтропия системы тоже увеличится. По чему же тогда они не улетают?

Потому что частицы мелкой пыли переходят во взвешенное состояние не из-за увеличения энтропии системы. 

Частицы пыли находятся под постоянными ударами молекул воздуха. Если пыль крупная, то эти удары уравновешивают друг друга. Если пыль мелкая, то удары с разных сторон не уравновешиваются и начинается броуновское движение.

Если пыль поднялась на величину Δh, то её потенциальная энергия увеличилась на величину:

Еп = mgΔh. 

За счёт чего произошёл рост потенциальной энергии поднявшейся пыли?

За счёт уменьшения кинетической энергии частиц воздуха которые её подняли. Т.е. частицы воздуха потратили часть своей тепловой энергии для того чтобы совершить работу подняв частицы пыли на высоту Δh.

Работа по поднятию груза на высоту равна:

Ап = mgΔh.

Значит при подъеме пыли происходит уменьшение средней скорости частиц воздуха, т.е. происходит его охлаждение.

2. "Потом ее притянул магнит, была совершена работа сил магнитного поля, которая компенсировала уменьшение энтропии и выделила внутреннюю энергию. Затем эта внутренняя энергия была отдана частицам газа и достигнуто было тепловое равновесие. Так же со всеми остальными частицами металла. Вот откуда работа взялась, и энергия. Где фокус-то с исчезновением?)"

Магнит притянул частицу пыли. Произошло столкновение пыли и магнита, выделилось некоторое количество теплоты.

Выделившееся количество теплоты не зависит от того с какой глубины поднялась пыль до того как попасть в магнитное поле. Количество выделившегося при столкновении тепла не зависит от того находится магнит на горке с высотой 0,5 м или 5 м. А количество энергии (тепла) для того чтобы поднять пылинку на высоту 0,5 или 5 м отличается в 10 раз. Так что если выделившаяся при столкновение энергия (тепло) компенсирует энергию затраченную на поднятие пылинки - это не более чем совпадение. Достаточно сделать горку чуть выше и выделяющаяся при столкновении энергия (тепло) будет меньше чем энергия потраченная молекулами воздуха на подъём пыли.

Наша главная задача в описываемом эксперименте - зафиксировать пыль на вершине. 

Если использование магнита приводит к дополнительным вопросам и дискуссиям, то есть смысл вместо магнита использовать другой способ фиксации пыли.

Вместо магнита на вершине можно установить ёмкость с горлышком в виде воронки. Попасть внутрь ёмкости через воронку частицам пыли будет гораздо проще чем выбраться из неё.

Какие проблемы могут возникнуть у данной схемы?

Например, пыль может оседать на воронку, прилипать к ней и не двигаться вниз. Или при движении вниз по воронке из-за трения может выделяться тепло.

На мой взгляд, эти проблемы можно решить выбрав форму и материал воронки (или покрытия воронки).

Даже если из-за трения будет выделяться некоторое количество тепла, эту проблему можно решить увеличив высоту горки.

3. Что у нас есть в итоге. 

Горка на которой стоит ёмкость со входом в виде воронки. У подножия горки лежит пыль, способная совершать броуновское движение. Всё это покрыто оболочкой. Примем что оболочка не только способна обеспечить герметичность нашей системы, но и способна предотвратить теплообмен с внешней средой. 

Что тогда будет происходить со временем?

За счёт тепловой энергии молекул воздуха частицы пыли будут подниматься. За счёт броуновских движений они будут оказываться на поверхности воронки и попадать внутрь ёмкости. Для того чтобы выбраться из ёмкости частицам пыли нужно попасть в узкую часть воронки, что значительно менее вероятно чем попасть на широкую часть воронки. Даже если какой-то пылинки, из ёмкости, удастся попасть в узкую часть воронки - это ещё не значит, что она сможет выбраться из воронки наружу.

Так что на одну пылинку выбравшуюся из ёмкости будет приходиться значительно большее количество пылинок попавших в неё. Постепенно ёмкость будет заполняться пылью.

Помним, что наша система не обменивается теплом с окружающей средой. По мере заполнения ёмкости пылью, температура и давление внутри оболочки начнут снижаться. Броуновское движение начнёт замедляться и постепенно остановится.

Если нашей системе дать дополнительное тепло из вне, броуновское движение и заполнение ёмкости пылью продолжатся. 

4. Простейшее определение второго начала термодинамики - невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение тепла в работу.

В описанном нами эксперименте был продемонстрирован процесс единственным результатом которого было превращение тепла в работу. 

 

[ash111]

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

По чему же тогда они не улетают?

Думаю ответ более чем очевиден, найдите его сами. Из ваших слов получается что все что ни возьми - при размере меньше 3 мкм уже газ - так чтоли? Если все таки решите что нет, то ответьте себе на вопрос - сколько может разлететься этих частиц? Есть ли верхний предел их числа и чем он определяется?

 

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

Потому что частицы мелкой пыли переходят во взвешенное состояние не из-за увеличения энтропии системы. 

Вот после такого честно говоря просто хочется закончить дискуссию и послать вас учить физику и химию. Потому что у вас сумбур в голове, вы все в кучу валите, и ньютоновскую физику, и термодинамику, и статику, не понимая где заканчивается одно и начинается другое, и как они между собой связаны. Энтропии вообще плевать на размер частиц, она не размером определяется, а наверное чемто другим. учите - не буду вам подсказывать.

 

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

За счёт чего произошёл рост потенциальной энергии поднявшейся пыли?

я не буду повторяться. у вас альтернативная физика - живите с ней. молекулы в вас ударяют, но ваша энергия идет куда-то не туда, если честно.

 

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

Достаточно сделать горку чуть выше и выделяющаяся при столкновении энергия (тепло) будет меньше чем энергия потраченная молекулами воздуха на подъём пыли.

Давайте вы отойдете от балабольства и сделаете расчет теплового баланса замкнутой системы. Как изменилась энтропия, какая энергия выделилась где, и на что пошла. Полезно будет, для общего развития. Может чтото для себя откроете кроме

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

Еп = mgΔh. 

 

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

Какие проблемы могут возникнуть у данной схемы?

вы хотите сказать что вся пыль переместится в бутылку чтоли? что за бред?

Для пыли бутылки вообще не существует, это просто единый объем заполненный сталкивающимися частицами. Ваше умозрение довольно примитивное. Еще раз - любое изменение в системе не нарушает теплового баланса, просто потому что внутренняя энергия частиц связана с их температурой, изучите кинетическое уравнение Больцмана. Все эти соударения это вам не бильярд, и обмена энергией там нет - дельта же равно нулю потому что.

 

В 29.07.2025 в 22:47, Мансур Фазлуллин сказал:

За счёт броуновских движений они будут оказываться на поверхности воронки и попадать внутрь ёмкости.

жестко вам пофиксило на идее с воронкой))) проведите эксперимент. возьмите пистолет с пластиковыми пульками и постреляйте ими в воронку обычную, с диаметром чуть больше размера пульки. и посчитайте сколько из них попадет в результате внутрь. Ну, практически столько же, сколько и без воронки в такое отверстие. Вы скажете что нет, больше, пульки отскакивают от стенок и потом падают в результате в отверстие. так это потому, что они отдают свою энергию стенкам воронки и теряют скорость. В случае газа частицы НЕ ТЕРЯЮТ скорость при взаимодействии со стенками, поэтому ничего там не будет отличаться  - трубку вы берите, воронку, неважно. А если у вас есть некое взаимодействие с воронкой, то значит учитывайте энергию этого взаимодействия, допустим поверхностную энергию, которая у вашей пыли была изначально, изменилась при захвате в тепловое движение, и снова появилась, уже иная, внутри бутылки. 

 

Короче.. давайте совсем кратко. Если у вас, Мансур, чтото произошло в замкнутой макросистеме, это значит что какаято энергия в этой макросистеме гдето выделилась, гдето поглотилась, а сумма не поменялась. Если вы не видите где конкретно это произошло, то значит вы просто чтото не досчитали, а не то что вы нарушили второй закон термодинамики) Хотите строго все считать - пожалуйста, считайте, но не надо умозрением заниматься и скакать от рассуждений о микромире с физикой макромира к физике макромира с разрешениями микромира. Это не так работает что вы перешагнули 5 мкм и у вас микромир начался, можно что угодно творить. Ограничения микромира связаны с конкретными вещами, которые в нем происходят, возьмите например туннельный эффект электрона, там да, формально нарушаются законы термодинамики. Но это не значит что вы с горячей головой нашли чтото похожее на нарушение - и это будет нарушением, просто потому что это микромир. Нарушение тут в основном, не в обиду будет сказано, в вашем образовательном процессе.

 

Впрочем, вы молодец, подобные вещи в форуме действительно заставляют проверить свои знания на целостность. Я не жалею что написал тут две простыни, вопрос действительно довольно комплексный по уровню необходимой подготовки и в нем есть кавезность)

Продолжайте интересоваться наукой, но все таки уделяйте время образовательному моменту - поверьте, с полнотой знания, когда такие смешные идеи уже не катят, появляется куча других, на которые люди зачастую не могут ответить и поныне. Вот там ваш энтузиазм был бы намного плодотворней)

[Мансур Фазлуллин]

В 30.07.2025 в 00:03, ash111 сказал:

жестко вам пофиксило на идее с воронкой))) проведите эксперимент. возьмите пистолет с пластиковыми пульками и постреляйте ими в воронку обычную, с диаметром чуть больше размера пульки. и посчитайте сколько из них попадет в результате внутрь. Ну, практически столько же, сколько и без воронки в такое отверстие. Вы скажете что нет, больше, пульки отскакивают от стенок и потом падают в результате в отверстие. так это потому, что они отдают свою энергию стенкам воронки и теряют скорость. В случае газа частицы НЕ ТЕРЯЮТ скорость при взаимодействии со стенками, поэтому ничего там не будет отличаться  - трубку вы берите, воронку, неважно. А если у вас есть некое взаимодействие с воронкой, то значит учитывайте энергию этого взаимодействия, допустим поверхностную энергию, которая у вашей пыли была изначально, изменилась при захвате в тепловое движение, и снова появилась, уже иная, внутри бутылки. 

Перечитываю этот кусок и у меня есть вопрос. 

Вы пишите "В случае газа частицы НЕ ТЕРЯЮТ скорость при взаимодействии со стенками".

Но я писал о ПЫЛИНКАХ которые благодаря воронке имеют больше шансов попасть в ёмкость, чем выбраться из неё. Вы попробовали угадать мои слова написав за меня "Вы скажете что нет, больше, пульки отскакивают от стенок и потом падают в результате в отверстие." - и ответили на вопрос который я не задавал "В случае газа частицы НЕ ТЕРЯЮТ скорость при взаимодействии со стенками, поэтому ничего там не будет отличаться".   

Так я говорил о взаимодействие не частиц газа со стенкой, а о взаимодействие пылинок со стенкой воронки. И я не говорил, что пылинки столкнувшись со стенкой потеряют скорость и упадут в отверстие.

Я представляю себе механизм попадания пылинок в ёмкость несколько по другому.

Если нет никаких стенок то броуновские частицы движутся хаотично. У них постоянно меняется скорость и направление. Единственное на них действует гравитация, поэтому оказаться наверху менее вероятно чем оказаться внизу. Поэтому если мы рассмотрим какой-нибудь замкнутый объём и измерим концентрацию броуновских частиц, то окажется, что чем выше тем концентрация броуновских частиц будет ниже.

В результате случайного стечения обстоятельств пылинка оказалась над воронкой. Она может двигаться куда угодно, но вероятность что она будет двигаться вниз чуть выше. Допустим выполнился более вероятный сценарий, она спустилась и оказалась ограниченной стенками воронки. Теперь она может двигаться куда угодно по горизонтали только в зоне внутри стенок воронки. 

По вертикале пылинка может двигаться как угодно в зависимости от случайных ударов молекул воздуха. Но движение вниз более вероятно. 

Движение по горизонтали по мере спуска пылинки становится всё более ограниченным стенками воронки. 

Даже если пылинка оказалась в нижней части воронки в результате случайных событий она может выбраться из неё. Но события которые приводят к подъёму пылинки менее вероятны, чем события которые приводят к её спуску.

При реализации более вероятного сценария пылинка пройдёт узкую часть воронки и окажется в ёмкости. 

В ёмкости у неё появится большая свобода двигаться по горизонтали так как пространства между стенками ёмкости больше, чем между стенками воронки, особенно в нижней части.

Если начнут происходить менее вероятные события и пылинка начнёт двигаться вверх, она столкнётся с верхней стенкой ёмкости. Для того чтобы выбраться из ёмкости пылинке нужно чтобы при движении вверх она попала в узкую часть воронки, что маловероятно, грубо говоря площадь входа в узкую часть воронки - 1, а площадь верхней части ёмкости - 100. Тогда вероятность что при подъёме пылинка попадёт в воронку - 1%.

 

 

 

[ash111]

В 30.07.2025 в 22:50, Мансур Фазлуллин сказал:

Но я писал о ПЫЛИНКАХ которые благодаря воронке имеют больше шансов попасть в ёмкость, чем выбраться из неё.

вы строите умозрительные конструкции, и приписываете им какие-то свойства. При этом физическая суть явлений вам, кажется, неинтересна. Такой колхозо-бытовой подход просто несерьезен. Если у вас какие-то особые пылинки, которые вы изобрели, с заданными свойствами, но нужно их для начала описать. Потому что еще раз, у вас то свойства макромира в микромире, то свойства микромира в макромире, никакого учета взаимодействий, получается сумбур и идеализация.

В мире действительно много внезапных применений давно известным свойствам обычных вещей и явлений, но надо же грамотно к этому относиться, а не изобретать вечный двигатель везде где чтото не понимаешь.

 

В 30.07.2025 в 22:50, Мансур Фазлуллин сказал:

У них постоянно меняется скорость

Ну вот понимаете, как к такому суждению можно серьезно относиться. Читай выше про физическую суть..

 

В 30.07.2025 в 22:50, Мансур Фазлуллин сказал:

Для того чтобы выбраться из ёмкости пылинке нужно чтобы при движении вверх она попала в узкую часть воронки, что маловероятно, грубо говоря площадь входа в узкую часть воронки - 1, а площадь верхней части ёмкости - 100.

По порядку. Гравитация действует и на пылинки. поэтому их будет больше всего вблизи того места где они изначально и были - на дне. До верха там где воронка доберется очень малый процент пылинок.

Затем, в воронке ваша пылинка не в одиночестве находится, то же самое броуновское движение ее обратно может вытолкнуть или втолкнуть дальше. но допустим окей. Получился такой флуктуационный насос, который очень малую часть пылинок затолкал в бутылку.

Дальше-то что?) Как только у вас пылинок в бутылке окажется больше чем снаружи у вас просто обратный процесс исхода из бутылки станет более вероятным, и сожрет ту разницу в вероятности движения внутрь и снаружи, которую создает воронка. А поскольку взаимодействия с поверхностью бутылки у вас, по вашему утверждению, нет (иначе имеем ситуацию магнита только с силами поверхностного взаимодействия), то пылинки просто будут присутствовать в бутылке в чуть большей концентрации чем снаружи. Ничего там собираться не будет, потому что вот эта вылетевшая обратно пылинка, на нее все равно гравитация действует и наиболее вероятно что она полетит просто вниз за счет своей большой массы по сравнению с броуновскими частицами, а других взаимодействий удерживающих просто нет.

 

В результате мы имеем равновесную систему, которая просто за счет увеличения энтропии немного увеличила число частиц. А увеличение концентрации в бутылке конкретных частиц ничего тут не меняет.

Впрочем, вы это все можете почитать про те самые молекулярные сита, про их физхимию. Про то как так вообще получается что энтропия уменьшается - ведь один газ проходит а второй нет. Но сначала конечно базу, химия хотя бы на школьном уровне, термодинамика и молекулярная физика, прежде всего. Потом статистическая физика. Коллоидная химия. Это уже посложнее. Ну а иначе вы так ине  поймете откуда берется грань между микро и макромиром, почему и откуда вообще берется тепловое движение, чего им не лежится то себе спокойно всем этим частицам, - оперируя понятиями на уровне пошлого голливудского сайфай. Что выглядит очень очень слабо.

 

Успехов и знаний))

 

Изменено 31 Июля, 2025 в 06:00 пользователем ash111