Все рубрики Обратная связь Карта сайта
Версия для слабовидящих
НовостиЭкономика и бизнесИсследования и анализВсе материалы

PRoAtom - Энтропия - для философов и популистов

1.03.2012

Ведь уравнение свободной энергии состоит из двух членов – условно говоря, из энергетического фактора (выделение или поглощение энергии при каком-нибудь процессе) и энтропийного. И первый фактор часто легко перекрывает второй. Например, в металлургии, химии, при образовании соединений, в частности интерметаллических, всегда процесс идет самопроизвольно с уменьшением энтропии (из хаотичной смеси атомов идет образование упорядоченного стехиометрического соединения). А интерметаллические соединения являются составной частью большинства сплавов. И таких примеров тысячи.

Следующее несоответствие энтропии второму закону термодинамики является ее классическая формулировка, данная Клаузисом как количество теплоты (энергии) поглощенное системой деленное на температуру системы. Тогда получается некий парадокс.

Первое, энтропия с ростом температуры всегда растет. А это значит, что нагретое тело имеет большую температуру, следовательно, большую энтропию. А так как все стремится к максимуму энтропии, то тела должны самопроизвольно нагреваться. А это уже противоречит закону сохранения энергии (первому закону термодинамики).

Правда могут возразить, что надо рассматривать не одно тело, а группу тел с разными температурами (еще одно допущение) и система должна быть замкнутой. И вот это условие, увы, в случае энтропии соблюсти невозможно. Как справедливо было отмечено в комментариях к этой статье, мы все существуем в потенциале какого-нибудь поля, в частности гравитационного. А оно влияет на разность температур и на энтропию. И если даже гравитационное притяжение Земли достаточно ощущаемо, то гравитационный потенциал Вселенной огромен. К тому же нужно учитывать, что Вселенная расширяется, да еще и с ускорением. А все эти процессы энергетические и не могут не повлиять на энтропию и вокруг энтропийных процессов могут возникать антиэнтропийные, как отметил Н. Козырев.

Во-вторых, если вернуться к классическому определению энтропии, приведенному выше, то это есть не что иное, как средняя теплоемкость, один к одному, та же формула (не путать с удельной теплоемкостью). Не понимаю, почему этот известный факт всячески замалчивается. Ведь средняя теплоемкость это конкретная понятийная величина, описываемая молекулярно кинетической теорией, и легко измеряется. Она зависит от характера и амплитуды колебаний атомов и имеет конкретный физический смысл. Мало того, к ней можно даже привязать более популярную вероятностную энтропию Больцмана, характеризующую конфигурационную энтропию или энтропию смешения. Она тоже энтропия, так как также входит в уравнение свободной энергии. Можно показать, что она также приводит к увеличению амплитуды колебаний атомов, то есть к изменению средней теплоемкости при смешении. Но заменить энтропию средней теплоемкостью как-то не комильфо, так как средняя теплоемкость, в отличие от энтропии, звучит не гламурно и достаточно просто для понимания.

Далее. В вопросе неизменности и применимости второго закона термодинамики в чистом виде (уменьшение свободной энергии системы) до сих пор царит большая путаница. Первоначально второй закон термодинамики был выведен только для идеальной тепловой машины с использованием идеального газа. Позже Клазиус, Томсон и другие ученые распространили действие второго начала термодинамики на всю Вселенную, выдвинув гипотезу тепловой смерти Вселенной. Затем процесс пошел в обратную сторону. Сначала была доказана абсурдность теории тепловой смерти Вселенной, то есть неприменимость его к макромиру в его глобальном понятии. Затем была доказана несостоятельность закона по отношению к микромиру (квантовой механике и элементарным частицам). И, наконец, Пригожин, доказал, что этот закон нарушается в живой природе, где самопроизвольно происходят антиэнтропийные процессы (формирование организованных структур). Кстати, один из родоначальников второго закона термодинамики Томсон сам указывал на неприменимость закона в случае «роста растений или химического действия».

Астрофизик Николай Козырев экспериментально показал, что любой энтропийный процесс всегда вызывает и сопровождается антиэнтропийным процессом. Наконец Гиббс в своей геометрической термодинамике подчеркивал, что точность закона соблюдается только при отсутствии изменения теплоемкости элементов системы в процессе взаимодействия, что встречается не всегда. А изменение теплоемкости автоматически приводит к выделению или поглощению тепла, что не до конца учитывается в уравнении свободной энергии так как эти процессы скрыты и компенсируются изменением средней теплоемкости.

Далее – к вопросу о возможности самопроизвольного перехода тепла от более холодного тела к более теплому без компенсации, или в более стандартной форме – невозможности от какой-либо массы вещества получить механическую работу путем ее охлаждения ниже температуры окружающих предметов. То есть когда энергии остается достаточно, но свободной для превращения, то есть, свободной энергии больше нет.

В природе существуют естественные процессы, нарушающие второй закон термодинамики. Базой для этих процессов являются два основных природных свойства вещества. Первое, даже при комнатной температуре молекулы (газа) обладают огромной энергией, а их скорость достигает сотен м/сек. Правда, их движение хаотично и распределено по всем трем координатам пространства. Второе, их распределение по скоростям неравномерно, описывается формулой Максвелла и внутри одного и того же материала при заданной температуре меняется от десятков до сотен и более м/сек. При этом энергия молекул почему-то не усредняется (закон природы).

Исходя из вышеприведенных двух особенностей состояния вещества, являющихся выражением законов природы, существует множество естественных процессов, ограничивающих применение второго начала термодинамики. Рассмотрим коротко 3 из них.

1. Сепарация молекул по скоростям. Испарение воды из пористого кувшина – молекулы воды, обладающие более высокой энергией, вылетают с поверхности: молекулы с более низкой энергией остаются в воде, охлаждая ее. То есть идет естественное разделение горячих и холодных молекул и возникновение температурного градиента.

2. Сепарация молекул по скоростям и направлению. При образовании смерчей и вихрей в природе в теле вихря за счет разности скоростей по сечению вихря идет естественное распределение молекул по скоростям. К тому же, колебания молекул трансформируются с хаотичных по трем направлениям, на преимущественно направленные по направлению закрутки вихря. Затем, после совершения вихрем работы – увеличение размеров за счет засасывания новых порций воздуха и их разгона, а также всевозможных разрушений, вихрь теряет свою кинетическую энергию, разрушается, и молекулы воздуха снова приобретают хаотичные колебания, правда их энергия становится меньше. В результате температура воздуха понижается. Образование смерчей в природе всегда сопровождается снижением температуры.

3. Сепарация молекул по направлению. Эти эффекты возникают при явлениях типа гидроудара и ускоренном ламинарном течении газов и жидкостей. При этом возникает затруднение колебаний по двум направлением и облегчение по направлению ее движения. В результате усиливается напор жидкости, который может реализоваться в производимую полезную работу. После потери энергии жидкость охлаждается в соответствии с первым законом термодинамики.

Дополнительно можно отметить, что в принципе, частично вечный двигатель второго рода уже функционирует в природе. Речь идет о явлении осмотического давления, которое возникает при смешении к примеру соленой и пресной воды через полупроницаемую перегородку. В этом случае свободная энергия, а точнее, энтропия смешения совершает полезную работу. Норвежцы исхитрились использовать это явление и подать давление воды на турбину, производящую электричество, благо морской и пресной воды у них в избытке http://news.cnet.com/8301-11128_3-10404158-54.html. Если сделать следующий шаг и замкнуть процесс – совершить обратный осмос, отделив от смеси пресную воду, то получим вечный двигатель второго рода. Правда для прохождения обратного осмоса без избыточного давления нужно применить другой состав солей и процесс будет идти более медленно. Естественно, чуда здесь не будет и температура воды понизится в соответствии с первом законом термодинамики. Хотя это даже полезно, если верить утверждениям, что наша планета перегревается.

Все эти кратко изложенные рассуждения в полунапечатанном виде с рядом других давно валяются у меня в столе и требуют обсуждения и публикации. Буду благодарен за любые комментарии, присланные на адрес sav-alex111@mail.ru или sav@bochvar.ruНе хватает толчка (или пинка) для реализации идей. P.S. Никогда не писал комментариев и не участвовал в дискуссиях. Однако не удержался по двум причинам.

Во-первых, личное знакомство с автором статьи профессором В.Ф.Шарковым, которого хочется поддержать. Ведь несмотря на несколько академическую статью, она тем не менее вызвала определенные дискуссии. Автор очень уважаемый человек в среде людей, занимающихся альтернативной физикой и его многочисленные разработки в этом направлении, а также организаторский талант способствовали привлечению многих ученых, в частности и меня, к исследованиям в области нетрадиционной физики. А его великолепная и, к сожалению, до сих пор нереализованная идея о верификации многочисленных спорных и порой сенсационных экспериментов, проведенных одиночными исследователями кустарными способами, в научных центрах на современном оборудовании, позволило бы при минимальных затратах отделить зерна от плевел, и найти ростки, на которых могла бы вырасти новая физика. И при этом примирить борцов со лженаукой с представителями этой науки.

Во вторых, лет 5 назад под влиянием Виктора Федоровича разместил свою статью о природе энтропии смешения на сайте МГУ (библиотека публикаций семинара по исследованию свойств времени http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/savchenko_priroda.pdf Каково же было мое удивление, когда спустя столько времени набрав в поисковике www.nigma.ru«энтропия смешения» первым номером выпала моя древняя статья. Хотя она частично устарела и требует корректировки, а также значительного расширения в связи с полученными новыми данными. Тем не менее, оказалось что тема поиска новых подходов к пониманию природы энтропии еще актуальна, поэтому, вскоре, будут разработаны новые источники энергии основанные на модификации второго начала термодинамики - будет реализована возможность извлечения тепла из охлаждаемого тела с целью создания возобновляемых источников энергии. Для этого нужно только поставить такую задачу и сконцентрироваться на ней. А про энтропию в чистом виде лучше на время забыть, чтобы совсем не запутаться, оставив ее для философов и популистов.

Источник: www.proatom.ru

Электромобили оказывают больше вредного воздействия, чем обычный транспорт

Они были объявлены в качестве экологической панацеи, особенно для городов.

Но новые исследования, проведённые в Китае, показывают, что электромобили в целом оказывают больший загрязняющий эффект, и могут быть более вредными для здоровья чем обычный транспорт.

1.03.2012
Телеграф.lv: Обама пообещал пересесть в электромобиль

Однако он предупредил, что произойдет это по истечении его второго президентского срока. Тем самым Обама дал понять, что не сомневается в своей победе на предстоящих в ноябре выборах, передает ИТАР-ТАСС.

«Через пять лет, когда я уже не буду президентом, я куплю себе один и будут водить сам», — сказал глава администрации, выступая перед профсоюзом рабочих автопромышленности.

1.03.2012
Образец электромагнитной пушки | History-News

Первый тестовый образец электромагнитного орудия для военных судов собран в США на промышленном производстве. Американские ВМС приступили к испытаниям “оружия будущего” на полигоне Дальгрен в Вирджинии.

1.03.2012
Все статьи

Комментарии

В мире

137 274 411 548 685 685