Про бессилие науки Перед тайною Мпембы. Все мозги разбил на части, Все извили

[Влад]

http://www.factroom.ru/facts/21156
http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html


Аристотель. Метеорологика.

"Быстроте замерзания способствует предварительный подогрев воды, потому что она [тогда] быстрее охлаждается. Многие поэтому, когда хотят поскорее охладить воду, ставят ее сперва на солнце, а жители Понта, когда они, готовясь к лову рыбы, строят на льду шалаши (они ловят рыбу, проделывая отверстия во льду), то обливают тростник горячей водой, дабы он быстрее обледенел. Лед служит им чем-то вроде свинца для скрепления тростника."

[василий андреевич]

Влад, а насколько несерьезно Вы хотите влезать в таинства структурных превращений водных "кластеров"?

[Влад]

Мне скорее интересны научные кластеры.
У меня просто сложилось впечатление, что на этом форуме довольно много мозговедов (хотя и не дипломированных), в любой момент готовых поставить диагноз кому угодно.
А с этой темой они почему то не спешат разобраться, даже несмотря на то, что в ней по уши замешаны пресловутые "британские учёные".

[василий андреевич]

В таком случае можно применить метод русского авось для постановки умственного эксперимента.
  Берем из перемешанной бочки с водой два ведра. Ведро 1 доведем почти до кипения и охладим до, скажем 5гр.Ц. Ведро 2 заморозим до -40гр, а потом доведем до температуры, пусть в 4гр.Ц. Затем надо бы оба ведра выставить на мороз и включить секундомер "обледения". Если ведро 1 замерзнет раньше ведра 2 в соответствии с таинством Мпембы, то это будет означать единственное - теплоемкость воды в ведре 1 ниже теплоемкости в ведре 2. А вот отчего разница теплоемкостей и надо разбираться.
  Но вопрос можно сформулировать и по иниому, так сказать, по-научному: отличны ли физико-химические свойства воды в ведре 1и2, даже в том случае, если их температура одинакова? Я берусь утверждать, что эти свойства различны.

[Влад]

В таком случае можно применить метод русского авось для постановки умственного эксперимента.
 

Вот Василий Андреевич и Вы попали в кластер.

[василий андреевич]

Вот Василий Андреевич и Вы попали в кластер.

Во всяком случае, я не так обидчив, как та корова из мультика, которую пересчитали. А вот Вы, наверное, забыли про ту динамическую задачку, что состояние системы зависит не только от параметров среды, но и от пути, по которому к этому состоянию система приходит.
  Потому, как если Вы займете нишу скептика, то я постараюсь спросить, чем определяется такой параметр воды, как теплоемкость? Дам подсказку, что наибольшую теплоемкость вода имеет при температуре около 37гр.Ц. А вот что происходи с водой при ее "скатывании" с горки теплоемкости и надобно бы отвечать.

[василий андреевич]

А мне, право, жаль, Влад, что Вы смылились от тайны Мпембы.
Но вот Вам (или еще кому) вопросичек по-проще. Можно ли "телом" с более низкой температурой нагреть нагреть тело до более высокой температуры.
  Если скажете нет, то будете правы. Если скажете да, то тоже. Интересна же будет суть рассуждений и эффектов.

[алексаннндр]

Можно, только нужно затратить работу. Сжать рабочее тело с низкой температурой в холодильнике, оно нагреется и передаст теплоту более горячему телу- воздуху- до сжатия воздух был горячее, теплоты на радиаторе выделится больше, чем затратил энергии на сжатие компрессор, значит это не нагревание воздуха за счёт энергии электросети, а именно передача энергии от рабочего тела к воздуху.
Приходит на ум ещё одна схема, вот я не знаю насколько корректная...
Полый шар произвольного диаметра, в центре сферы будет фокусироваться тепловое излучение от его стенок, значит при достаточно большом диаметре, но при фиксированной низкой температуре, уровень излучения в центре будет достаточно высок, чтобы нагревать тело, имеющее более высокую температуру, чем стенки сферы, чем больше диаметр шара, тем до большей температуры можно нагреть тело в центральной области.

[Влад]

Приходит на ум ещё одна схема, вот я не знаю насколько корректная...
Полый шар произвольного диаметра, в центре сферы будет фокусироваться тепловое излучение от его стенок, значит при достаточно большом диаметре, но при фиксированной низкой температуре, уровень излучения в центре будет достаточно высок, чтобы нагревать тело, имеющее более высокую температуру, чем стенки сферы, чем больше диаметр шара, тем до большей температуры можно нагреть тело в центральной области.

Нет слов. Инженер Гарин отдыхает.

[алексаннндр]

Стараемся!

[Влад]

Только как мракобес, хочу Вас предупредить:"Гиперболоид- фантастика совсем ненаучная."
И ваше изобретение тоже идёт против законов физики.

[алексаннндр]

Ну какое изобретение, тем более не моё. Где-то услышал или прочитал, там и подавалось-то в фантасмагорическом ключе.
А где про "против науки", это действительно интересно, что именно вы имеете ввиду, что против науки?
В идеальном случае конечно, в реальности-то пусть, холодильников хватает .

[Влад]

Приходит на ум ещё одна схема, вот я не знаю насколько корректная...
Полый шар произвольного диаметра, в центре сферы будет фокусироваться тепловое излучение от его стенок, значит при достаточно большом диаметре, но при фиксированной низкой температуре, уровень излучения в центре будет достаточно высок, чтобы нагревать тело, имеющее более высокую температуру, чем стенки сферы, чем больше диаметр шара, тем до большей температуры можно нагреть тело в центральной области.

Ну какое изобретение, тем более не моё. Где-то услышал или прочитал, там и подавалось-то в фантасмагорическом ключе.
А где про "против науки", это действительно интересно, что именно вы имеете ввиду, что против науки?

Второй закон термодинамики почитайте на досуге.
А вкратце:
Если Вы создали устройство в котором тепловая энергия без дополнительных затрат механической, электрической, химической и тому подобных энергий передаётся от холодного тела к более горячему, то вы создали вечный двигатель второго рода.
То есть Вам достаточно подключить к Вашему устройству какой нибудь тепловой двигатель (например двигатель стирлинга) и он работая на разности температур между стенками сферы и телом в центре будет работать вечно.

[алексаннндр]

Нет, Влад, вы в плену штампов.
Вот смотрите, что на практике гласит второй закон термодинамики, что нельзя передавать теплоту от холодного к горячему без затрат полезной работы и что энтропия замкнутой системы постоянна.
Но "вечный" двигатель как любой двигатель не может быть замкнутой системой, эта формулировка- "вечный двигатель второго рода" в целом бессмысленна, двигателю ведь наплевать какой он, он работает, если есть перепад давлений или температур, "которого нет по условию!", скажете.
Не совсем так, то есть это возражение не имеет отношения к задаче. Ну нет в начале перепада температур, в конце концов, в начале работы любого реального двигателя ещё нет перепада давлений или температур, но процессы-то запускаются.
Вечный двигатель второго рода запускается очень просто, затратив полезную работу, опускаем температуру холодильника- у нас же всё идеальное- двигателя до абсолютного нуля.
Всё, двигателю нет разницы, какова природа перепада температур между нагревателем и холодильником, процессы идеальны, вся поглощённая теплота равномерно нагретой среды- идеальной атмосферы превращается в полезную работу.
Кажется бессмысленный опыт, не согласен, он показывает, что никакого противоречия между "вечным двигателем второго рода" и термодинамикой просто нет.
А прикладные трудности- мы и термояд ещё не освоили, хотя там вовсе нет абсолютных нулей и всё такое, фотонный двигатель опять же- возможен теоретически, но вряд ли будет реализован когда-нибудь.
С полым шаром, я на самом деле не настаиваю на схеме , я не знаю, фокусируют ли стенки на самом деле излучение, они же излучают, а не отражают его, с другой стороны, они тут же отражают уже излучённое излучение , но как это математически работает- не представляю, не удивлюсь, любому ответу.
Единственное, если представить, что сама по себе математическая фокусировка излучения есть, в идеальном случае, то вы неправильно описываете ресурс для вечного двигателя, для него ресурсом должна стать не пониженная температура стенок сферы, этого просто не будет, излучение как концентрируется в математическом центре, так и разлетается до прежнего потенциала температуры, или как это назвать , обратно к стенкам. В момент погружения в математический центр сферы тела, с температурой равной или выше температуры стенок сферы, тело нагреется, теплота отчасти поглотится из атмосферы, но потом всё снова вернётся к равновесию, ресурсом для работы двигателя является центральная нагретая область, для чего в идеальном шаре делается идеальное технологическое окно .
Ну и миниатюрность идеального Двигателя Стирлинга приветствуется, чтобы весь в точку ушёл, а холодильником выступала атмосфера вокруг шара.
Скорее всего, именно в идеальном случае, в полом шаре не должно быть идеального воздуха, именно пониженное до нуля давление будет иметь значение, как будто пониженная до нуля температура холодильника идеального двигателя, навыворот, но всё-таки.
А иначе очень низкий даже в идеальных условиях , уровень излучения от стенок будет рассеиваться внутренним газом, поскольку если мы рассматриваем процессы с излучением нагретых тел, то не должны забывать и о взаимодействии с излучением идеального газа.
Идеальные двигатели работают и без температуры холодильника, равной нулю, тогда конечно приходится придумывать схемы, для обеспечения этой низкой температуры, откачиватели теплоты, это тоже вполне возможно, особенно если брать достаточно низкие значения температур, чтобы КПД двигателя был возможно выше, идеальный тепловой насос отличается интересным свойством, его КПД не может быть ниже ста процентов.
Только выше. То есть идеальный тепловой насос всегда перекачивает теплоты больше, чем потребляет энергии, он может перекачивать теплоту с КПД в сто процентов или бесконечно близко к такому значению, если температура холодильника у него равна нулю или температура нагревателя равна бесконечности.
Во всех других случаях КПД теплового насоса выше ста процентов, достаточно такого примера, если мы опустим температуру холодильника идеального двигателя до значения в десять раз ниже температуры нагревателя-атмосферы, то его КПД будет равен 90%, ему в любом случае хватит вырабатываемой энергии для откачивания "выхлопной" теплоты с холодильника до любого значения температуры нагревателя, и потребоваться полезной работы для этого не может больше одиннадцати процентов от мощности двигателя- на бумаге, конечно.
Технологических процессов пока нет.
Даже непонятно, откуда все эти споры с демонами Максвелла, что они невозможны, а так хотелось бы халявной разницы в температурах двух сосудов- зачем, всё и так работает, теоретически, а на практике, так и более реалистичные схемы пока невозможны, двигатели на автомобилях близко к пятидесяти процентам по КПД не пришли, только самые крупные ДВС и стационарные штуковины вроде парогазовых электростанций перешагивают этот рубеж, формально температуры позволяют, но приходится охлаждать корпус двигателя, потому что нет нужного качества материалов и технологически реализуемых процессов.

Трактат целый!

[василий андреевич]

Алексаннндр, на мой взгляд, Влад прав. Нет возможностей для извлечения энергии изничего. В первом случае Вы описали нормальный тепловой насос, работающий по обратному принципу Карно. Во втором случае Вы описали "парадокс Реллея-Джинса". Именно уверенность в невозможности нарушения второго принципа привела Планка к рождению идей квантованности энергии. И он, в отличие от Реллея и Джинса, описал почему не может энергияч концентрироваться внутри "полого шара".

  Но вот вам реальный эксперимент квази теплового насоса. Дано две колбы, одна с пресной водой, другая с соленой. Пресная колба поддерживается в кипящем состоянии и пар из нее отводится внутрь соленой колбы. Ясно, что пар имеет температуру не более 100 грЦ, а вот соленая вода, конденсирующая этот пар, нагревается до 110 и более градусов.
  Никакого нарушения закона, но от пара в 100гр нагревается "тело" до 110гр. Здесь фазовые переходы, но без знаний о первой колбе, мы получим, якобы, нарушение закона.

А теперь теоретико-гипотезная изюминка. Имеем океан, в котором происходят тепловые флуктуации. Флуктуации приводят к испарению молекул, случайной получивших халяву. Теперь, если есть конденсатор этой молекулы с халявой, то будем иметь "организм" как бы не совершающий работы для собственной структуризации за счет отъема энергии от "океана". И в конечном счете вопрос будет сведен к классическому: откуда ребята, берутся флуктуации? Ведь, если есть флуктуации, то есть дармовое разделение микроскопических порций на теплые и холодные. А уж встроиться как рабочее тело по диссипации
этого халявного "разделения" природа сумеет.
  Вот и хотелось бы представить биологическое усложнение, как отражение подобных возможностей.
  И здесь же рядом тайна Мпембы. Но для этого необходим вводить возможности для водных кластеров обмениваться энергией, как фазовых переходов.