Perpetuum mobile jednak możliwe?
: czwartek, 26 sty 2017, 17:47
Zgodnie z powszechnie uznawaną II zasadą termodynamiki, ciepło może samorzutnie przepływać tylko z ciała o wyższej temperaturze do takiego o niższej. Z tego powodu nie da się skonstruować silnika, który działałby bez różnicy temperatur i całe pobierane ciepło (np. z otoczenia) zamieniał na pracę mechaniczną, ani też chłodziarki, która przenosiłaby ciepło z układu chłodniejszego do cieplejszego bez pobierania energii zamienianej na ciepło. Ale czy na pewno?
Przygotowując się do egzaminu z fizyki statystycznej natrafiłem w podręczniku na schemat urządzenia, które mogłoby łamać tę zasadę: https://www.minds.com/newsfeed/671046385679736838. Każde ciało emituje promieniowanie cieplne (w temperaturze pokojowej niewidoczne - w zakresie podczerwieni) i może je pochłaniać. Zgodnie z zasadami optyki, jeśli wewnątrz lustrzanej sfery umieścimy punktowy obiekt, znajdujący się w jej środku, to promieniowanie przez niego wysyłane będzie do niego wracać. W przypadku elipsoidy (niebędącej sferą) mamy natomiast dwa tzw. ogniska - jeśli z jednego z tych punktów wyślemy promień, to trafi on do drugiego. Podobnie, jak jeden punkt może być środkiem sfer o różnej średnicy, tak dwa punkty mogą być ogniskami różnych elipsoid. Przedstawione na rysunku urządzenie działa tak, że całość promieniowania wyemitowanego przez ciało doskonale czarne w punkcie A trafia do B, ale nie na odwrót - część promieniowania wysłanego z B trafia z powrotem do B. Dzięki temu B może się samorzutnie ogrzewać, a A ochładzać. W rzeczywistości nie mamy ani materiałów doskonale czarnych, ani odbijających całe promieniowanie, nie możemy też konstruować obiektów o rozmiarach punktowych, więc pewnie urządzenie nie miałoby takiej wydajności, jak w idealnym przypadku, ale może by jednak działało? Często stosujemy różne przybliżenia, które się całkiem dobrze sprawdzają.
Jest jeszcze jeden problem: na wykładzie z termodynamiki mieliśmy udowodnione, że gdyby złamać II zasadę termodynamiki, zasada zachowania energii również przestałaby obowiązywać - gdyby zbudować idealny silnik cieplny i napędzać nim idealną chłodziarkę, można by tworzyć ciepło z niczego. Ale jeśli okazałoby się, że w tym dowodzie jest jakiś błąd i zasada zachowania energii naprawdę obowiązuje, złamanie II zasady termodynamiki i tak mogłoby oznaczać wielki postęp cywilizacyjny. Na pewno wielu z Was już wie, do czego można wykorzystać takie darmowe grzanie i chłodzenie
Przygotowując się do egzaminu z fizyki statystycznej natrafiłem w podręczniku na schemat urządzenia, które mogłoby łamać tę zasadę: https://www.minds.com/newsfeed/671046385679736838. Każde ciało emituje promieniowanie cieplne (w temperaturze pokojowej niewidoczne - w zakresie podczerwieni) i może je pochłaniać. Zgodnie z zasadami optyki, jeśli wewnątrz lustrzanej sfery umieścimy punktowy obiekt, znajdujący się w jej środku, to promieniowanie przez niego wysyłane będzie do niego wracać. W przypadku elipsoidy (niebędącej sferą) mamy natomiast dwa tzw. ogniska - jeśli z jednego z tych punktów wyślemy promień, to trafi on do drugiego. Podobnie, jak jeden punkt może być środkiem sfer o różnej średnicy, tak dwa punkty mogą być ogniskami różnych elipsoid. Przedstawione na rysunku urządzenie działa tak, że całość promieniowania wyemitowanego przez ciało doskonale czarne w punkcie A trafia do B, ale nie na odwrót - część promieniowania wysłanego z B trafia z powrotem do B. Dzięki temu B może się samorzutnie ogrzewać, a A ochładzać. W rzeczywistości nie mamy ani materiałów doskonale czarnych, ani odbijających całe promieniowanie, nie możemy też konstruować obiektów o rozmiarach punktowych, więc pewnie urządzenie nie miałoby takiej wydajności, jak w idealnym przypadku, ale może by jednak działało? Często stosujemy różne przybliżenia, które się całkiem dobrze sprawdzają.
Jest jeszcze jeden problem: na wykładzie z termodynamiki mieliśmy udowodnione, że gdyby złamać II zasadę termodynamiki, zasada zachowania energii również przestałaby obowiązywać - gdyby zbudować idealny silnik cieplny i napędzać nim idealną chłodziarkę, można by tworzyć ciepło z niczego. Ale jeśli okazałoby się, że w tym dowodzie jest jakiś błąd i zasada zachowania energii naprawdę obowiązuje, złamanie II zasady termodynamiki i tak mogłoby oznaczać wielki postęp cywilizacyjny. Na pewno wielu z Was już wie, do czego można wykorzystać takie darmowe grzanie i chłodzenie
. Ale temat ciekawy. Bo lubię fizykę. 