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Perpetuum mobile 2.Art

Thema erstellt von Quin 
Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Warum funktioniert folgendes Gedankenexperiment nicht?

Man nimmt einen abgeschlossenen Quader, trennt diesen in der Mitte von unten bis ca. 1/3 der Höhe mit eine semipermeablen Membran (die nur kleine, aber keine großen Teilchen durchlässt). Darüber, bis etwa 2/3 der Höhe kommt eine undurchlässige Wand. Das oberste Stück wird frei gelassen. Nun füllt man die rechte Kammer bis knapp über die Grenze zwischen semipermeabler Membran und undurchlässiger Wand mit einer Schweren Flüssigkeit, die Aus Großen Teilchen besteht (und nicht durch die semipermeable Membran kommt). Danach füllt man beide Kammern bis knapp unter die Obergrenze der Abtrennung mit einer zweiten Flüssigkeit, die aus kleinen Teilchen besteht, leichter ist als die erste und mit der ersten zwei Phasen bildet.

Durch den osmotischen Druck müssten ständig kleine Teilchen von der linken Kammer in die rechte eindringen und dort, weil sie leichter sind und zwei Phasen bilden wollen sofort aufsteigen. Damit wären links der Membran immer nur kleine Teilchen und rechts nur große und der osmotische Druck würde aufrecht erhalten werden. Irgendwann würde der Flüssigkeitspegel rechts aber so weit steigen, dass die leichte Flüssigkeit über die Abtrennung von rechts nach links zurückfließen würde. Dießes Fließen könnte man durch Generatoren in elektirsche Energie verwandeln, was dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik widersprechen würde.

Wenn jetzt jemand verstanden hat was ich meine, dann erklärt mir bitte wo der Haken ist. Mein Physiklehrer wusste es nicht.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Was für Flüssigkeiten?
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Welche Flüssigkeiten es genau sind ist nicht wichtig, wichtig ist nur, dass sie zwei Phasen bilden(wie z.B. Benzin und Wasser), außerdem müssen sie aus verschieden großen Molekülen bestehen (wie z.B. ein kurzes Alkan und ein langes Alkanol) und die Flüssigkeit mit den größeren Teilchen muss eine höhere Dichte haben.

Beispiele für Flüssigkeiten, die diese Beingungen alle erfüllen weiß ich zwar nicht, ich kann mir aber nicht vorstellen, dass man solche nicht finden kann.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Klar ist es wichtig, welche Flüssigkeiten diese Bedingungen erfüllen. So weit ich verstanden
habe, ist das nämlich das Herzstück deiner Idee. Und wenn du keine Flüssigkeit findest, die
exakt diese Bedingungen erfüllen, hast du ein Problem.
Du hättest außerdem höchst wahrscheinlich Schwierigkeiten, es zu bauen. Im Kopf ist nämlich
nicht gleich in der Hand.

Ich hätte noch eine Frage: Ist es eigentlich eine Bedingung bei einem P.M., dass man damit Strom
erzeugen kann?
gruß,
Sedna

Beitrag zuletzt bearbeitet von Sedna am 19.02.2006 um 20:49 Uhr.
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Stimmt im Kopf ist nicht gleich in der Hand, aber wenn es theoretisch funktionieren könnte, dann wäre der 2. Hauptsatz ja bereits widerlegt. Ich werde trotzdem mal meine Chemie-Lehrerin fragen ob sie entsprechende Flüssigkeiten kenn.

Zur Frage: Es ist keine Bedingung elektrischen Strom herzustellen, sondern lediglich die Entropie (=Unordnung) des Systemes zu senken. Ich fand nur, dass es mit elektrischem Strom besonders klar ist, dass hier die Entropie gesenkt wurde.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Tschuldigung wenn ich es gerade nicht kapiere,
was für eine Unordnung?
Geht es nicht nur darum, ein Teil zu erfinden, das immer funktioniert, ohne Energie
von außen?
liebe Grüße,
Sedna
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Ohne Energie funktioniert nur ein Pepetuum mobile 1.Art. In meinem Fall wird jedoch Wärmeenergie in Höhenenergie und anschließend in elektrische Energie umgewandelt, da jedes Teilchen der kleinen Flüssigkeit nach oben steigt und so seine kinetische Energie(=Wärme) in Höhenenergie umwandelt. Durch diese Umwandlung ist das Perpetuum mobile 2.Art definiert. Die Unordnung sinkt, weil die Energie vorher gleichmäßig als Wärmeenergie verteilt war, und nachher in einem Ort als elektrische Energie gebündelt ist.

Letzendlich kann man aber auch aus dem Perpetuum mobile 2.Art praktisch unendlich viel Energie rausholen, da Wärmeenergie überall vorhanden ist.

Beitrag zuletzt bearbeitet von Quin am 20.02.2006 um 11:02 Uhr.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Ich bezweifle, daß unter den gegebenen Voraussetzungen überhaupt Teilchen durch die semipermeable Membran gehen würden. Der Grund ist folgender:

Der osmotische Druck beruht ja darauf, daß sich eine Substanz in den gesamtem Raum ausbreiten will (im idealisierten Fall gibt es keinerlei Wechselwirkung zwischen den beiden Substanzen). Die Entmischung hingegen bedeutet, daß aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Substanzen es energetisch ungünstiger ist, wenn Teilchen der beiden Substanzen sich mischen. Amsonsten würde ja auch ohne die semipermeable Membran die leichte Flüssigkeit sich mit der schweren mischen (die semipermeable Membran hat ja für die leichte Flüssigkeit keinen wesentlichen Effekt). Die leichten Teilchen würden also aus demselben Grund nicht durch die semipermeable Membran in die schwerere Flüssigkeit übertreten, aus dem sie das auch nicht von oben tun.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Mich würde interessieren, wer diese Bedingungen aufgestellt hat, denn soweit
ich weiß, existiert doch noch gar kein solches Gerät, wie kann man dann
eine Sache auf diese Weise einschränken
Gruß,
Sedna
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@Timeout: Daran habe ich auch schon gedacht, aber irgendwann müsste es doch zumindest passieren, dass ein sehr heißes(schnelles), kleines Teilchen genau dann durch die semipermiable Membran fliegen will, wenn ein schnelles Teilchen der großen Flüssigkeit sich von der Membran wegbewegt. Unter diesen sehr günstigen Bedingungen müsste es das kleine Teilchen es schaffen in die rechte Kammer zu gelangen. Idealisiert kann man sich die semipermeable Membran als ein einziges kleines Loch vorstellen. Dann könnte das kleine Teilchen praktisch nicht wieder zurück, sondern würde aufsteigen, um sich von der Flüssigkeit zu trennen. Das ganze würde dann nur sehr lange dauern bis man genügend Teilchen oben hat um elektrische Energie zu bekommen. Aber selbst dann wäre es noch ein Perpetuum mobile 2.Art.

@Sedna: Das Perpetuum mobile wurde exakt definiert um eindeutig beweisen zu können, dass es ein solches nicht gibt.

Edit:
@Timeout: Außerdem gibt es Flüssigkeiten, die nur wenig verschieden polar sind, und sich nur in wenigen Zentimertern(z.B. 2cm) vermischen. Diese Trennung würde ausreichen, damit die oberen Teilchen der kleinen Flüssigkeit nicht nach unten zur semipermeablen Membran gelangen, die Osmose aber noch gut ablaufen kann.

Beitrag zuletzt bearbeitet von Quin am 20.02.2006 um 16:22 Uhr.
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Warum antwortet ihr nicht mehr?
Haltet íhr eure Gegenargumente für widerlegt und euch fallen keine weiteren Argumente ein, oder habe ich eure bisherigen Argumente falsch verstanden
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Also ich wollte lediglich die Definitionen für Perpetuum mobiles. Deine Idee hört sich interessant an.
Allerdings frag ich mich immer noch, welche Flüssigkeiten dafür in Frage kämen, ich meine,
sie muss perfekt passen und Timeouts Argument klingt schlüssig, es ist sehr unwahrscheinlich,
dass sich alles perfekt aufeinander abstimmen lässt. Aber wie gesagt, die Idee ist interessant.
lieben Gruß,
Sedna
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Danke für die Antwort

Ich habe meine Chemielehrerin gefragt, aber die konnte mir auf die schnelle keine Antwort geben. Aber nehmen wir mal n-Pentan und 1-Oktanol. Die sind beide unter Normaltemperatur flüssig, leicht verschieden polar und n-Pentan ist nur gut halb so groß, wie 1-Oktanol. Derartige Paare könnte man viele finden. Das Problem ist nur, dass ich nichts über deren Dichte weiß. Aber ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass es unter den vielen Millionen organischen Verbindungen nicht 2 gibt, die diese 4 Bedingungen erfüllen.
Aber selbst wenn es diese nicht gäbe, dann wären sie zumindest vorstellbar und ich finde allein das würde den 2. Hauptsatz in Frage stellen. Maxwell hat ja auch schon für Aufregung gesorgt, als er einen Dämon statt meiner semipermeablen Membran verwendet hat.

[Edit: Fehler ausgebessert: Dekanol entfernt]

Beitrag zuletzt bearbeitet von Quin am 25.02.2006 um 13:14 Uhr.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
das ist amüsant, du gibts eine Möglichkeit für ein Perpetuum mobile und sagst im selben
Beitrag, dass das Perpetuum mobile exakt definiert wurde, um eindeutig zu beweisen, dass
es ein solches nicht geben kann. Das ist anmaßend - oder mutig :-)
lieben Gruß,
Sedna
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Anmaßend ist es wohl tatsächlich, da die Existenz eines PM2 die Theorien großer Physiker in Frage stellt. Allerdings wurde das PM2 nur definiert, nicht widerlegt(Im Gegensatz zum PM1). Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik ist auch nur ein Erfahrungssatz und wurde ebenfalls nicht bewiesen.
Wegen den obigen Gründen habe ich aber auch gefragt warum das nicht funktioniert, eben weil ich finde, dass die besagten Physiker dadurch sehr dumm aussähen. Letztlich ist es wohl, trotz aller Logik, wahrscheinlicher, dass meine Maschine nicht funktioniert.
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Ein Spruch meiner Großtante: "Probieren geht über studieren." Sie leitet ein Internat für Hochbegabte. :-)
Ok, nur noch mal zum Mitschreiben, genaue Definitionen: PM1 ; PM2 bitte.
lieben Gruß,
Sedna
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Zitat:
Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_mobile#Perpetuum_Mobile_erster_Art) hat folgendes geschrieben
Perpetuum Mobile erster Art
Die Idee ist, dass eine Maschine mit einem Wirkungsgrad von über 100 Prozent die zu ihrem Betrieb notwendige Energie selbst liefern würde und zusätzlich Nutzenergie liefern würde (zum Beispiel ein einmal in Drehung versetzter elektrischer Generator). Eine solche Maschine verletzt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, den Energieerhaltungssatz, da sie Energie aus nichts produziert.

Perpetuum Mobile zweiter Art
Idee: Arbeit aus der Umgebungswärme gewinnen, also die mittels lokaler Abkühlung gewonnene Wärme vollständig in (mechanische) Arbeit zurück umsetzen. Eine solche Maschine verletzt nicht den Energieerhaltungssatz, dafür aber den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, weil die vollständige Umwandlung von Arbeit in Wärme irreversibel ist.

Prinzipiell kann man ein Perpetuum Mobile der 2. Art daran erkennen, dass es versucht, Wärme an einem Punkt aufzunehmen und in andere Energieformen umzuwandeln. Das alleine muss nicht gegen die Energieerhaltung (1. Hauptsatz) verstoßen, es wären also Maschinen denkbar (aber nicht lauffähig), die unter Beachtung der Energieerhaltung Wärme in höherwertige Energieformen, zum Beispiel Strom umwandeln.

Der 2. Hauptsatz verlangt allerdings, dass Maschinen, die Wärme und Wärmestrahlung (zum Beispiel Solarzellen) in andere Energieformen umwandeln, vier Voraussetzungen erfüllen müssen:

Es muss einen heißen und einen kalten Punkt geben
Eine Wärmekraftmaschine arbeitet zwischen dem heißen und dem kalten Punkt
Die Wärme fließt durch die Wärmekraftmaschine, die nun einen Teil der Wärme in höherwertige Energieformen umwandeln kann
Ein anderer Teil der Wärmeenergie wird von der Maschine an den kalten Punkt durchgeleitet
Wenn die Wärme über die Maschine nicht wenigstens teilweise in Richtung des kalten Punkts abfließen kann, dann bleibt die Maschine nach kurzer Zeit stehen. Ungünstigerweise beeinflusst die Temperaturdifferenz zwischen dem heißen und dem kalten Punkt das Verhältnis zwischen höherwertiger Energie und durchgeleiteter Wärme. Je kleiner die Temperaturdifferenz ist und je höher die Temperatur des kalten Punktes ist, umso geringer ist der Anteil der höherwertigen Energie, das heißt, umso schlechter ist der Wirkungsgrad der Maschine. Der Carnotsche Wirkungsgrad liefert den theoretischen Grenzwert des Wirkungsgrades.

Ja probieren wäre ne tolle Sache, aber ich habe absolut keine Ahnung woher ich eine entsprechende semipermeable Membran nehmen sollte. Die Flüssigkeiten könnte ich vielleicht mit genügen Engagement kriegen, da sie mir nicht besonders selten erscheinen. Aber von semipermeablen Membranen habe ich bisher nur theoretisch gehört, ich kenne kein einziges Beispiel.
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Das ist natürlich schlecht. Ich habe mal von einer Uhr gehört, die in einer Universität steht.
Es heißt, sie laufe seit 1835, aber keine Menschenseele weiß, wie. Hast du davon gehört?
lieben Gruß,
Sedna
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Die Uhr ist vermutlich eher ein Pendel und läuft im Batteriebetrieb:
http://www.erfolg-im-internet.com/redaktion/giusepp...
(Ich habe allerdings vorher noch nicht von der Uhr gehört die Internetseite ist nur das erste Ergebnis der Google Suche: "1835 uhr perpetuum mobile")

Beitrag zuletzt bearbeitet von Quin am 25.02.2006 um 18:22 Uhr.
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Es scheint mir, als würde die Autorin ebenso exakt
recherchieren wie die Journalisten der Bildzeitung :-)
Nun aber zurück: Du hast sicher noch andere Ideen?
lieben Gruß,
Sedna
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