Предлагаю проект 'вечного' двигателя второго рода. Знаю, что невозможен, тем не менее, за много лет в предлагаемом проекте ошибку еще никто не смог найти. Может, кто-то из посетителей форума найдет.
Представим высокую, вертикальную, теплоизолированную трубу с нулевой теплоемкостью. В трубе находиться некий газ-наполнитель, температура конденсации которого достаточно низкая. В нижней части трубы находится закрытый отсек с рабочим газом, температура конденсации которого выше, нежели у газа-наполнителя.
Начинаем работу двигателя с открытия нижнего отсека. Рабочий газ будет выходить из сосуда, вырастая из него столбом, подниматься против силы тяжести. Напоминаю, труба теплоизолированная, достаточно высокая, если надо, то бесконечно высокая, подвода тепла извне нет. Центр масс газа поднимается снизу вверх за счет своей внутренней энергии и внутренней энергии газа-наполнителя. Чем закончится этот процесс? По мере подъема рабочего газа, температура в трубе снизится до температуры сжижения рабочего газа и этот газ, будучи реальным газом, сконденсируется. Капли образовавшейся жидкости будут падать вниз. Вот и произошло превращение тепловой энергии в механическую. Для сбора энергии на разных высотах трубы устанавливаются собирающие воронки с турбинами, которые вращают генераторы и, полученная таким образом электроэнергия, выводится наружу. Скорость капель после прохождения через турбины уменьшится и, при падении на дно трубы, превращения жидкости в газ уже не произойдет. Таким образом, жидкость собирается в нижнем отсеке, после чего отсек герметично закрываем, теплоизоляцию с него снимаем. Тепло из окружающей среды, например, из воздуха, нагревает рабочее вещество, которое, находясь в закрытом сосуде, снова превратится в сжатый газ. Теперь теплоизоляцию нижнему отсеку возвращаем. Первый цикл закончен. Далее все повторяется.
В данном проекте можно обойтись и без газа-наполнителя. Тогда, рабочий газ, расширяясь в вакууме, будет не только конденсироваться, а даже кристаллизоваться, что затруднит или сделает невозможной работу турбин.
Работа этой установки будет приводить к охлаждению окружающей среды, например, воздуха и за счет этого будет получена электроэнергия.
Расчеты показывают, что высота этой трубы, в зависимости от характеристик газов, должна измеряться километрами. Понятно, что осуществить такой проект технически нереально. Но силу тяжести в вертикальной трубе можно заменить центробежной силой во вращающейся системе. Легко рассчитать, что при размере установки в несколько метров, частота вращения должна быть несколько сотен оборотов в секунду. Это технически уже реально.

ВОПРОСЫ, ОТВЕТЫ, КОММЕНТАРИИ.

За несколько месяцев обсуждения накопились некоторые узловые моменты-вопросы, на которых нужно заострить внимание. Этот раздел, прежде всего, для новичков темы, ну и для сторожил, которые уже забыли о чем речь или запутались в море многословия.

1. Зачем нужен газ-наполнитель?
Его роль вспомогательная. Рекомендую для простоты рассуждение его из рассуждений исключить. Работоспособность проекта сохраняется и без газа-наполнителя. А нужен он для того, чтобы появляющаяся жидкая фаза не становилась твердой и для того, чтобы конденсация шла успешней - появляющаяся капля будет со всех сторон 'обжиматься' давлением газа-наполнителя и будет покрепче.

2. Как высоко будет подниматься рабочий газ?
Самый неожиданный для многих вопрос. Как показало обсуждение, многих ответ почему-то очень сильно удивляет. Отвечаю - газ будет подниматься в бесконечность. Доказательство - барометрическая формула для общего случая, т.е. для гравитационного поля убывающего по квадратичному закону.

P=P(0) EXP(- Mgr(0)/RT *(1-(r(0)/r(0)+x))

Анализ этой формулы показывает, что, как ни странно, давление газового столба в бесконечности не равно нулю. При x стремящемся к бесконечности:

P(бесконечности)=P(0)EXP(-Mgr(0)/RT)

Подробно вывод этой формулы изложен, например, в учебнике 'Молекулярная физика' Кикоина, страница 52. Физический смысл этой формулы - газ, пока он газ, будет подниматься в бесконечность и равновесия в таком газовом столбе никогда не будет.
Большинству форумских физиков, как показало обсуждение, барометрическая формула известна в упрощенном виде для однородного гравитационного поля:

P=P(0)EXP(-Mgx/RT)

Согласно этой упрощенной формуле газ в бесконечность улететь не может, ведь для этого нужна бесконечная энергия. И газовый столб в таком поле уже может быть в равновесии.
У этих двух формул принципиально разный смысл: по общей формуле - атмосфера планеты может разлететься в бесконечность; по упрощенной - не может.
Доказательство справедливости общей формулы - Луна. Как известно, на Луне атмосфера когда-то была - теперь ее нет. Разлетелась.
На более тяжелых планетах атмосфера сейчас разлетается, разумеется, чрезвычайно медленно, но все-таки разлетается.
Улететь с планеты могут молекулы скорость которых, как минимум, равна второй космической скорости. Для Земли это, например, 11.2 км/с, а средняя скорость молекул земной атмосферы 550 м/с. Поэтому из-за очень малой доли молекул со скоростью свыше 11.2 км/с атмосфера разлетается очень медленно, но все-таки разлетается. В предлагаемом проекте газ, в отличии от реальных планет поднимается вверх без внешнего подогрева, только за счет своей внутренней энергии. В сообщении ? 437 приведен расчет, показывающий, что за счет внутренней энергии максимум только несколько процентов газа может улететь в бесконечность - остальное вещество должно перейти в иную фазу.
ВНИМАНИЕ. Предлагаемый проект обсуждается на уровне его теоретической возможности, т.е. с учетом многомиллирднолетнего улетания молекул в бесконечность. Обращаю внимание участников форума, цикл нужно рассматривать за громадный интервал времени, ну, например, триллионы лет. Пусть молекулы улетают в бесконечность, интересно, что с оставшимся газом будет. А уж как цикл перевести на уровень реальной техники - это вопрос второй (и решаемый).

3. Газовый остаток.
Чтобы очень долго не ждать завершения цикла, предлагается сжимать газ, который еще не сконденсировался. И загонять его в нижний отсек, разумется, с частичными затратами полезной работы. Расчеты приведенные в сообщении ? 469 показывают, что энергетически это выгодно.


4. Переход к вращающейся системе.
Разумеется, строить бесконечно высокую трубу технически нереальная задача. Но силу тяжести можно заменить силой инерции во вращающейся системе. Подбирая частоту вращения, можно иммитировать любое гравитационное поле. Так что перевести проект на уровень техники, хоть и трудно, но все-таки возможно.


Информация для сторонников ВД2 и для тех, кто еще думать может.[size="3"][/size]

В 1989 году Георг Демельт получил Нобелевскую премию за удержаение единичной частицы в ловушке. В 1959 г. ему удалось продержать в магнетронной ловушке (впоследствии названной ловушкой Пеннинга) 1 электрон в течение 10 секунд. В 1973 г. ему удалось провести длительное хранение одного электрона.
Казалось бы, при чем тут моя тема? Вспомните про 'демона Максвелла'. Ведь никто из ортодоксов толком не обосновал, почему же не может существовать устройство сортирующее молекулы по скоростям. Обычные заклинания - 'невозможно, потому что невозможно'.
А сейчас вот кто-то единичные электроны ловит и держит в ловушке. Электроны! А ведь молекула гораздо более крупный объект нежели электрон. Во что может вылиться разработка Демельта? Ведь его методы можно совершенствовать, развивать и применять ДЛЯ СОРТИРОВКИ МОЛЕКУЛ ПО СКОРОСТЯМ. Создание 'демона Максвелла' не за горами. Если, конечно, ортодоксы мешать не будут со своими невозможностями.

Сообщение отредактировал contrentrop - 9.8.2008, 0:44

И в чем проблема? В выделенных фразах, как я понимаю, заявляется подвод энергии в двигатель извне. Статус ВД такое условие вроде как снимает.

Это если у него плотность будет меньше газа-наполнителя. Иначе никуда он не поднимется.
Причем если изначально плотность газов равна, а давление в нижнем сосуде больше - то при расширении газ будет еще и охлаждаться. После чего он долго (если труба к тому же теплоизолирована) висеть внизу.
А если плотность газа в сосуде намного меньше - то он улетает вверх и там остается.

Наоборот, он опуститься вниз - так как более плотный газ теперь снизу, а менее плотный - сверху.

Вряд ли он сконденсируется полностью. Не забывайте про скрытую теплоту конденсации.

Ну наконец-то хоть кто-то заметил очевидное!!!
Оказывается не совсем все запущено в Земной науке.
Тока зачем так усложнять очевидное?

Любую молекулу можно считать простым шариком из классической механики.
Рассмотрев броуновское движение, можно заметить следующее: если молекула между двумя столкновениями летит вверх, пролетая при этом по вертикали расстояние ∆h, то она теряет часть своей кинетической энергии, равную mg∆h, но при этом получает такую же потенциальную энергию в гравитационном поле Земли.
Как камень подброшенный вверх.
Точно также падая вниз, молекула чуть чуть ускоряется.
Суммарно это приводит к тому, что в гравитационном поле температура газа ВСЕГДА падает с высотой.
Заметьте, в горах ледники не тают веками и тысячелетиями.
А на уровне моря при этом может быть дикая жара.

Что же касается конденсации, то здесь все просто.
Чем больше высота, тем ниже температура (ведь это просто макропараметр, характеризующий кинетическую энергию молекул).
На определенной высоте испарившийся газ будет находиться уже в переохлажденном состоянии.
И при наличии центров конденсации начнется образование капель жидкости.
Собственно этот процесс в атмосфере и происходит.
С поверхности Земли вода испаряется, а на высоте она коденсируется.
Причем если высота не очень велика, то образуются кучевые облака (вода в них находится в жидкой фазе).
Если высота достаточно велика, то образуются перистые облака (вода в кристаллической фазе).
Высота тропосферы в точности определяется скоростью молекул у поверхности моря.
По сути, это высота, на которую подлетит камень, подброшенный вверх с уровня поверхности моря со скоростью, равной средней скорости молекул у поверхности моря (примерно 450 м/с).
У полюсов температура ниже, скорость молекул меньше, и толщина тропосферы соответственно меньше.
В тропиках наоборот, температура высока, и верхняя граница тропосферы находится соответственно гораздо выше.
По этой же причине в полярных широтах практически никогда не бывает многокилометровых по высоте кучевых облаков.


Теперь переходим к вечному двигателю.
Тут все просто.
Сама планета - это по сути один огромный ВД второго рода.
Вода свободно испаряется из открытых сосудов и водоемов безо всякого дополнительного подогрева.
Кто не верит, налейте в банку воды, и поставьте ее открытой куда-нибудь под кровать, а через месяц посмотрите, сколько ее там осталось.
Испарившаяся вода конденсируется в атмосфере в виде облаков, и выпадает в виде дождя.
Если дождь пролился над возвышенностью, или в горах, то эту водичку запросто можно собрать и заставить крутить турбину.
Вот и вечный двигатель.
Причем заметьте, если Землю идеально заизолировать каким-нибудь энергетическим коконом, не пропускающим энергию извне, и не выпускающим его наружу, то все равно вода точно также, как и всегда, будет свободно испаряться с открытых поверхностей.
Как и всегда, на высоте будет конденсироваться в виде облаков.
Как и всегда, ее можно будет собрать в водохранилище, и заставить крутить турбину, в конечном итоге превращая ВНУТРЕННЮЮ ЭНЕРГИЮ, когда-то поглощенную молекулой воды при отрыве от поверхности водоема, в электрическую.
Ну а электрическая энергия, после использования, в конечном итоге опять рассеется в виде тепловой, и возвратится в окружающую среду, откуда она изначально была взята.
Вот и получается, что сама наша планета - один большой вечный двигатель второго рода.


Что же касается реальных устройств - ВД2, то здесь ситуация предельно проста.
Газ-наполнитель не нужен.
Берем какую-нибудь очень легкокипящую жидкость с большой молекулярной массой (диэтиловый эфир, ацетон, пентан-гексан и т.п.).
Заливаем в вертикальную термоизолированную трубу.
И ВСЕ!!!
Если высота у трубы достаточно большая, то мы будем наблюдать классическую "атмосферную" картину.
Внизу эфир будет постепенно испаряться, а наверху он будет конденсироваться на стенках трубы и стекать каплями вниз.
Эти капли можно собрать, и заставить крутить турбину.
Вот и весь ВД.
Предельно просто.

2Lyseria
ВД второго рода - это устройство, преобразующее в иные виды внутреннюю энергию (тепловую) окружающей среды.
Собственно в этом его смысл и заключается.
ВД, берущий энергию вообще из ниоткуда - это ВД первого рода, и о нем речи не идет.

2Марсианин
Теплота коденсации не при чем.
Молекулы, двигаясь вверх, теряют часть своей кинетической энергии.
На достаточной высоте газ по определению станет настолько переохлажденным, и для начала процесса конденсации будет достаточно наличие центров оной.

Возьмем трубу, термоизолированную со всех сторон, кроме дна.
Рассчитаем для диэтилового эфира высоту, до которой долетит его среднестатистическая молекула, при условии, что внизу
температура равна темп. его кипения (T=34,5њC=307,65K).
Среднеквадратичная скорость:
M=74,12г/моль.
Получаем
Камень, подброшенный на Земле вверх с такой скоростью, долетит до высоты
Обратите внимание, эта высота - температурный предел.
Выше нее более сильное воздействие будет оказывать гравитация, "прижимающая к земле", чем "расталкивающая снизу" температура.
И температура на этой высоте (при условии абсолютной термоизоляции) упадет почти до нуля Кельвин.
Хотя внизу наш эфир кипит.

Если же нас интересует просто рабочий агрегат, то можно посчитать высоту, на которой температура будет падать, к примеру, на 50 градусов.

Высота равна
Хотя переохлаждение на 50 градусов - это нонсенс, для реальной конденсации хватает гораздо меньшей разницы.
Все вопросы практического использования сводятся к подбору "правильного" рабочего тела, наиболее подходящего под конкретные условия окружающей среды.
В средних широтах вполне можно было бы использовать что-нибудь еще более легкокипящее (например диоксид серы).


Вот такой он, второй закон термодинамики, если к нему повнимательней присмотреться...
Все энергетические проблемы человечества ПРИ ЖЕЛАНИИ можно было бы решить уже давным давно.


PS Прежде чем отвечать, ВНИМАТЕЛЬНО посмотрите на фотографии гор, тысячелетиями покрытых снегами и льдами.
И подумайте, ПОЧЕМУ "температура за бортом нашего авиалайнера равна -50њC".


Сообщение отредактировал Марсианин - 26.5.2008, 9:05

Сама планета - это по сути один огромный ВД второго рода.

В этой теме это уже оффтопик, но если вы создадите отдельную тему с вот этим вашим утверждением, вам объяснят, что ваш этот механизм "испарение с моря - дождик в горах - турбина на речке - море" будет работать только при получении энергии извне, в нашем случае - в основном от Солнца.

Цитата

Любую молекулу можно считать простым шариком из классической механики

ДНК, белки...

Цитата

Сама планета - это по сути один огромный ВД второго рода.

Изолированный, да?

Цитата

Внизу эфир будет постепенно испаряться, а наверху он будет конденсироваться на стенках трубы и стекать каплями вниз.

- при подводе тепла - да, конечно будет.

Цитата

И температура на этой высоте (при условии абсолютной термоизоляции) упадет почти до нуля Кельвин.

За что хвост Максвеллу-то обрезали?

Снятие и наложение тепловой изоляции требует воздействия, отличного от получения тепла из окружающей среды. Ресурсов такого двигателя хватит, чтгоб проделывать этот процесс за счет вырабатываемой энергии?

Да и атмосфера тоже, как-никак, извне нагревается. За счет энергии Солнца можно построить все что угодно "вечно работающее"

Сообщение отредактировал Lyseria - 26.5.2008, 10:52

имхо, автору надо ознакомиться с понятием эксергия.
В теплоизолированном объеме газа есть движение молекул (броуновское движение). Естественно что эта масса газа обладает энергией. Но эксергии не наблюдается. Если в этот объем автор поместит свой ВД2р то обнаружит, что он не работает. Но если его ВД2р выставить под лучи Солнца, то будет. Почему бы автору просто не "изобрести" гидроэлектростанцию, и считать ее вечным двигателем второго рода?

Вопрос, а его роль какова? Почему нельзя обойтись одним рабочим газом?

Цитата(contrentrop @ 25.05.2008, 10:43)

...температура в трубе снизится до температуры сжижения рабочего газа и этот газ, будучи реальным газом, сконденсируется.

Не весь, - как только произойдет частичная конденсация, так тут же выделится скрытая теплота парообразования, и система установится в равновесие.
"Вечный двигатель" тут же заглохнет...

Сообщение отредактировал Developer - 29.5.2008, 13:21

Предлагаю contrentrop,у (и др. любителям) рассмотреть почему не будет работать этот "вечный двигатель второго рода".

На колесе закреплены кусочки поролона. К ним прикреплены фитильки. На одной стороне колеса фитильки падают вниз и касаются нижних кусочеков поролона, а на другой ложаться на свой поролон и капилярная связь с низом отсутствует. Ясно, что на одной стороне колеса вода будет подниматься вверх по капилярам. А на другой стороне не сможет. Когда куски поролона на правой половине высохнут, то эта половина станет легче и колесо повернется.
На рисунке не изобразил все куски поролона. А так по проекту они равномерно распределены по всему колесу. Когда сухой кусок поролона окажется на левой стороне, то фитилек с этого куска опустится вниз и коснется нижнего пропитаного водой. Соответственно мокрый поролон оказавшись на правой стороне, потеряет капилярную связь с низом. Вода испарится и поролон станет легче.

Петровичу. Предложенный ВД2 будет работать и в замкнутом, теплоизолированном объеме. Представим, что где-то в космосе, вдали от всех тяготеющих-греющих-излучающих тел находиться некий большой закнутый пустотелый кокон, внутри него есть воздух и живут люди. Им нужна энергия. Они запускают предложенное устройство (вращающуюся версию). ВД2 берет тепловую энергию из воздуха кокона и превращает ее в электрическую. Люди ее использут, например, в лампочках. Лампочки возвращают энергию в воздух в виде тепла. И так вращать энергию внутри кокона можно вечно - на то он и ВД2. Солнце, как видно, не нужно - предложенный проект не есть 'гидроэлектростанция' и уж тем более поролоновый двигатель, который будет работать пока греет Солнце. Кстати, Петрович, поролоновую конструкцию можно значительно упростить, но это не по теме.

А газ-наполнитель нужен для того, чтобы рабочий газ именно сжижался, а не кристаллизовывался. В вакууме жидкость разделиться на твердую и газообразную фазу. А чтоб турбины крутились нужна жидкость.

Девелоперу. Что Вы подразумеваете под равновесием? Равновесие вертикального газового столба? Чтобы оно установилась рабочий газ сначала должен подняться вверх, следовательно должен охладиться-сконденсироваться и т. д. Выделяемая скрытая теплота просто заставит несконденсировавшиеся молекулы подниматься выше. Они сконденсируются на большей высоте.

При чем здесь Солнце? Мой ВД точно так же работает как и Ваш, за счет тепловой энергии воздуха - вода испаряется за счет тепла воздуха.

Простите, непонятно, почему это в вакууме жидкость разделиться на твердую и газообразную фазу. имхо, жидкость становится газообразной при повышении температуры (при понижении давления жидкость конечно начинает кипеть раньше, но опять же связь давление-температура), а одновременно стать твердой и газообразной - имхо, неверно.

Вам знакомо, что температура кипения снижается при понижении давления. Разовьем эту мысль дальше. т.е. понижаем давление еще ниже, вплоть до вакуума - температура кипения также будет снижаться вплоть ди температуры кристаллизации. Например, вода будет кипеть при нуле градусов, если над ней будет давление примерно 400 Па.
Можно дать качественное объяснение. Если над жидкостью вакуум, то ничто не мешает быстрым молекулам улетать с поверхности жидкости, Улетая они снижают температуру оставшейся жидкости. Процесс продолжится до разделения жидкости на твердую и газовую фракции.
А еще можно заглянуть в диаграмму состояния вещества. Это там где от тройной точки идет развилка.

и на этом все закончится

contrentrop! Водяной пар и воздух - это не похоже на ваш рабочий газ и газ наполнитель?

Цитата(contrentrop @ 30.05.2008, 17:47)

Девелоперу. Что Вы подразумеваете под равновесием?

То же самое, что и все, хотя бы раз прочитавшие на выбор Молекулярную физику, Физическую кинетику, Термодинамику или Статистическую физику...
Я подразумеваю равновесие фаз, например, бинарной системы (пар-жидкость) в соответствии с правилом фаз Гиббса.

Сообщение отредактировал Developer - 2.6.2008, 18:41

Тот факт, что в газе есть молекулы с разной скоростью опровергает второе начало термодинамики и допускает возможность создания ВД второго рода.
Вот еще один ВД.
Делаем махонький соленойд. внутрь суем махонький магнитик. Броуновское движение магнитика создает ток в катушке. В катушке запаян диод(ы) для выпрямления тока.

Цитата(petrovich @ 3.06.2008, 13:17)

Тот факт, что в газе есть молекулы с разной скоростью опровергает второе начало термодинамики и допускает возможность создания ВД второго рода. smile.gif
Вот еще один ВД.
Делаем махонький соленойд. внутрь суем махонький магнитик. Броуновское движение магнитика создает ток в катушке. В катушке запаян диод(ы) для выпрямления тока.

Два замечания:
1. Броуновское движение что-то должно поддерживать => без внешнего источника энергии оно не возможно.
2. Эффект больно мал, что сильно смущает...