To αεικίνητο του Richard Feynman

Feynman's_ratchetΈνας από τους πιο γνωστούς νόμους της φυσικής είναι ο 2ος νόμος της θερμοδυναμικής. Mια από τις ισοδύναμες διατυπώσεις του νόμου αυτού, είναι η διατύπωση των Kelvin και Planck, που μας λέει ότι:
«Είναι αδύνατο να κατασκευάσουμε μια θερμική μηχανή που να μετατρέπει εξ’ ολοκλήρου την θερμότητα σε ωφέλιμο έργο».

Όμως, το «πνεύμα αντιλογίας» που λέγεται Richard Feynman σκέφτηκε μια κατασκευή που θα μπορούσε ίσως να εκμεταλλευτεί τη θερμική κίνηση των μορίων ενός αερίου, παράγοντας ωφέλιμο έργο.

Ο Feynman «εφηύρε» μια συσκευή – σαν αυτή του παρακάτω (ή του αρχικού) σχήματος – που φαίνεται να παραβιάζει τον 2ο θερμοδυναμικό νόμο.ratchetΥποθέτουμε ότι διαθέτουμε ένα δοχείο με αέριο σε μια ορισμένη θερμοκρασία (στο παραπάνω σχήμα θεωρούμε ότι Τ1 = Τ2 = Τ), εντός του οποίου ο μηχανισμός που κατασκευάσαμε λειτουργεί ως εξής: Τα πτερύγια, στο δεξιό τμήμα της κατασκευής, «βομβαρδίζονται» συνεχώς και από τα μόρια του αερίου με αποτέλεσμα την περιστροφή της. Αν δεν υπήρχε η σύνδεση με το σύστημα του οδοντωτού τροχού, τότε τα πτερύγια θα περιστρεφόντουσαν άλλοτε προς την μια κατεύθυνση και άλλοτε προς την αντίθετη, με εντελώς τυχαίο τρόπο.

To σύστημα του οδοντωτού τροχού διαθέτει έναν μοχλό που επιτρέπει την κίνηση μόνο προς την μια κατεύθυνση

To σύστημα του οδοντωτού τροχού διαθέτει έναν απλούστατο μηχανισμό ο οποίος επιτρέπει την κίνηση μόνο προς την μια κατεύθυνση.

Το σύστημα όμως του οδοντωτού τροχού μπορεί προφανώς να περιστραφεί μόνο προς την μια κατεύθυνση!
Σύμφωνα με τον Feynman λοιπόν, ο τροχός θα αρχίσει να περιστρέφεται αργά προς την επιτρεπόμενη κατεύθυνση εξαιτίας της άτακτης τυχαίας κίνηση των μορίων του αερίου. Μπορεί η περιστροφή αυτή να είναι αργή και ασυνεχής, παρόλα αυτά όμως θα μπορούσαμε να δέσουμε έναν ψύλλο με ένα λεπτό νήμα, όπως φαίνεται στο επόμενο σχήμα και να τον ανυψώσουμε!ratchet_pawlΜε λίγα λόγια η θερμική ενέργεια του αερίου μετατράπηκε σε ωφέλιμο έργο – η ανύψωση του απεχθούς ζωυφίου – παραβιάζοντας έτσι τον 2ο θερμοδυναμικό νόμο. Τελικά είναι δυνατή η κατασκευή ενός τέτοιου αεικινήτου ;

Οι σκέψεις και οι υπολογισμοί του Richard Feynman βρίσκονται ΕΔΩhttp://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_46.html



Κατηγορίες:ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Ετικέτες: ,

10 replies

  1. Σχετικά με τo αεικίνητο του Richard Feynman μόνο ο ψύλλος μπορεί να πιστέψει ότι λειτουργεί. Πως τροφοδοτείται με ενέργεια το αέριο επειδή χωρίς ενέργεια δεν υπάρχει κίνηση των μορίων του αέρα. Μετά την πρόσκρουση στα πτερύγια πως αναπληρώνουν την ενέργειά τους τα μόρια του αερίου. Ανεξάρτητα από τον μηχανισμό ασφαλείας που επιτρέπει την κίνηση προς μια κατεύθυνση ο αριθμός των μορίων του αέρα που προσκρούουν και στις δύο κατευθύνσεις των πτερυγίων είναι ίδιος άρα τα πτερύγια δεν κινούνται.

    • Αυτό προϋποθέτει ότι τα σωματίδια που πέφτουν στον τροχό από αντίθετες κατευθύνσεις πέφτουν ταυτόχρονα. Κάτι που δεν ισχύει σε κβαντικά μεγέθη και χρόνους.
      Αρκεί ο μηχανισμός που εμποδίζει την κίνηση του τροχού προς τη μία κατεύθυνση να είναι μοριακού μεγέθους.

      • τα σωματίδια πέφτουν στα πτερύγια απο όλες τις κατευθύνσεις άρα συνισταμένη 0. ο ψύλλος είναι αρκετά μεγάλος για κβαντικό μέγεθος.

    • «Ο αριθμός των μορίων που προσκρούουν και στις δυο κατευθύνσεις των πτερυγίων είναι ίδιος άρα τα πτερύγια δεν κινούνται»
      Αυτό ισχύει κατά μέσο όρο. Στην πραγματικότητα υπάρχουν στατιστικές αποκλίσεις και άλλοτε τα μόρια που ωθούν τα πτερύγια προς την μια κατεύθυνση είναι περισσότερα και άλλοτε όχι.
      Γι αυτό όταν δεν υπάρχει ο μηχανισμός ασφαλείας δεν υπάρχει συνολικά κίνηση.
      Αν όμως υπάρχει ο μηχανισμός τότε αν σε κάποια στιγμή τα μόρια που ωθούν τα πτερύγια προς την επιτρεπόμενη κατεύθυνση είναι περισσότερα από αυτά που ωθούν προς την αντίθετη, τότε ο τροχός θα κινηθεί έστω και ελάχιστα.

  2. Αν τα σωματίδια του αερίου χάνουν σιγά-σιγά ενέργεια, δεν θα αρχίσει το αέριο να κρυώνει;
    Άρα, ανσυπτωτικά, η θερμοκρασία θα τείνει στο 0 και η δυναμική ενέργεια του ψύλλου σε μια πεπερασμένη τιμή.
    Αυτό όμως δεν αναιρεί το αεικίνητο. Τελικά τι συμβαίνει;

  3. Η ουσία του δεύτερου νόμου είναι το ΕΞ’ΟΛΟΚΛΗΡΟΥ. Ακόμα και ο ψύλλος να έχει ανυψωθεί, ένα μέρος της αρχικής κινητικής ενέργειας των μορίων του αερίου θα έχει μετατραπεί σε θερμότητα, αν θεωρήσουμε ότι ψύχεται(είτε από τριβές, είτε από τις κρούσεις που δε θα κινούν τη τροχαλία λόγω του μηχανισμού)

  4. ο δευτερος νομος της θερμοδυναμικης δεν αποδεικνυεται θεωρητικα ειναι ομως αποδεκτος και μαλιστα απο τους πολυ δυσκολα ανατρεπομενους οπως ισχυριζονται αυτοι που τον αποδεχονται.Και αυτο γιατι οπως ειναι γνωστο αποδεκτο γινεται οτι αποδεικνυεται θεωρητικα και πειραματικα και πολλες φορες μαλιστα επομενως γιατι συζηταμε για κατι που εξ ορισμου η επιστημη το απορριπτει.

Γράψτε απάντηση στο γιωργος Ακύρωση απάντησης

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: