قانون دوم ترمودینامیک قابل نقض است؟
ارسال شده: یکشنبه ۱۳۹۱/۱۰/۱۷ - ۲۲:۱۳
نظریه های زیادی است که مطرح می شود تا قانون دوم ترمودینامیک را نقض کند و مشهور ترین آنها Maxwells Demon است که می توانید شرح آن را در ویکیپدیا به آدرس زیر بخوانید که متاسفانه ترجمه فارسی ندارد.
http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_demon
خلاصه نظریه این است که دو محیط با مقداری گاز داریم که هم دما و هم فشار و هم جنس هستند و بین این 2 محیط یک در وجود دارد و یک demon یا جن این در را کنترل می کند و اصتلاح جن برای این بکار برده شده که بیان کند این شخص شکل مادی و فیزیکی ندارد یا این که فعالیت او رابطه ی ترمودینامیکی با گاز موجود در دو محیط ندارد. بنابراین قوانین ترمودینامیک برای فعالیت شخص جن صادق نیست.
این جن هنگامی که یک مولکول گاز با سرعت بالا از محیط A به سمت در می آید در را باز می کند و اجازه می دهد به محیط B بر.د.
و بر عکس مولکول های با سرعت کم را از B به A کنترل می کند. هنگامی که در بسته است نیروی استاتیکی وارد می کند که مانع عبور مولکول ها می شود.
باز و بسته کردن در رابطه ترمودینامیکی با گاز ندارد.
در نتیجه دما و فشار محیط A افزایش و محیط B کاهش میابد.
یعنی بدون انجام کار بر روی سامانه یا همون گاز توانستیم گرما را از محیطی به محیط دیگر منتقل کنیم.
حالا افراد مختلف برای جلوگیری از نقض قانون دوم ترمودینامیک دلایل مختلفی مطرح کرده اند ه من هیچ یک از آنها را قبول ندارم.
Criticism and development
Several physicists have presented calculations that show ...
ولی من می گم اصلا فکر کردن اون جن هیچ ربطی به آنتروپی نداره. فرمولای ترمودینامیک آماری هستن و وقتی حساب می کنن می بینن که اون جن باید آنتروپیش کم و زیاد بشه. ولی این دلیل نمی شه که جن آنتروپی داشته باشه.
یک جواب دیگه گفته که آنتروپی اطلاعات با آنتروپی ترمودینامیکی ارتباط داره. با این حساب ما هم بیایم با مغزمون و استفاده از آنتروپی اطلاعات رو آنتروپی ترمودینامیکی تاثیر بزاریم و جادوگری کنیم.
http://en.wikipedia.org/wiki/Information_entropy
به نظر من نقض قانون دوم ترمودینامیک در شرایط خاص ممکنه. چون آنتروپی یک کمیت آماری هستش و قوانین ترمودینامیک به صورت میانگین برسی می شن. حالا اگر ما در سطح میانگین تغیراتی بدیم کاملا از قوانین پیروری می کنن ولی اگر در سطح نمونه های دسته آماری بررسی کنیم بعضی قوانین کاربرد ندارن.
یک نمونه دیگه از نظریه ها که سعی در نقض قانون دوم ترمودینامیک داره اینه:
http://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_ratchet
که جواب رد این نظریه تو بخش زیر نوشته شده:
Why it fails
Although at first sight the Brownian ratchet seems to...
ولی یک مسئله مهم در این جوابیه در نظر گرفته نشده. اینجا در نظر گفتن که محفظه T2 حتما مقداری گاز با دمای برابر T1 داره. ولی اگر محفظه T2 خلا نسبی باشه چی؟؟؟؟
کسی برای این حالت جوابی داره؟
اصلا اگر حجم و وزن و سرعت مولکولهای گاز خیلی زیاد باشه و سیستم ما خیلی سبک و روان باشه ممکنه با یک برخورد صحیح محور به اندازه چند دندانه بچرخه و فرصتی برای برخورد بازدارنده نباشه. باز هم می رسیم به همونی که گفتم یعنی کمیتای تمودینامیکی آماری هستن. این یک نمونه از Maxwells demon هستش.
کسی می تونه به من بگه که قانون دوم ترمودینامیک در هر سطحی قابل نقض نیست؟
ولی یک سوال دیگه هم برای من پیش میاد که فکر می کنم با فرمولای تر مودینامیکی قابل نقض باشه چون در سطح مولکولی نیست.
من خوندم ضریب عمل کرد یخچالهای معمول بین 2-7 هستش و ماشین های گرمایی با راندمان 30-40% وجود دارن.
حالا اگر یک ماشین گرمایی با راندمان 30% بهش مقداری انرژی بدیم و ازش کار بکشیم و بعد این کارو بدیم به یک یخچال با ضریب عملکرد 3 اونوقت در کل با صرف مثلا 100 ژول انرژی , 70+120 ژول انرژی رو از محیطی به محیطی دیگر دادیم.
حالا آیا ممکنه که یخچال بتونه با همون ضریب عملکرد و ماشین گرمایی با همون راندمان با محیط گرم و سرد یکسان کار کنن و قانون دوم ترمودینامیک رو نقض کنن؟
یعنی ما یک انرژژی اولیه با سیستم بدیم و با این انرژی اولیه یخچال اختلاف دما ایجاد کنه و موتور با این اختلاف دما کار ایجاد کنه که از انرژی اولیه بیشتره و به این ترتیب بدون اختلاف دما از محیط انرژی بگیریم و دمای محیطو کاهش بدیم که در این صورت قانون دوم ترمودینامیک نقض می شود.
http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_demon
خلاصه نظریه این است که دو محیط با مقداری گاز داریم که هم دما و هم فشار و هم جنس هستند و بین این 2 محیط یک در وجود دارد و یک demon یا جن این در را کنترل می کند و اصتلاح جن برای این بکار برده شده که بیان کند این شخص شکل مادی و فیزیکی ندارد یا این که فعالیت او رابطه ی ترمودینامیکی با گاز موجود در دو محیط ندارد. بنابراین قوانین ترمودینامیک برای فعالیت شخص جن صادق نیست.
این جن هنگامی که یک مولکول گاز با سرعت بالا از محیط A به سمت در می آید در را باز می کند و اجازه می دهد به محیط B بر.د.
و بر عکس مولکول های با سرعت کم را از B به A کنترل می کند. هنگامی که در بسته است نیروی استاتیکی وارد می کند که مانع عبور مولکول ها می شود.
باز و بسته کردن در رابطه ترمودینامیکی با گاز ندارد.
در نتیجه دما و فشار محیط A افزایش و محیط B کاهش میابد.
یعنی بدون انجام کار بر روی سامانه یا همون گاز توانستیم گرما را از محیطی به محیط دیگر منتقل کنیم.
حالا افراد مختلف برای جلوگیری از نقض قانون دوم ترمودینامیک دلایل مختلفی مطرح کرده اند ه من هیچ یک از آنها را قبول ندارم.
Criticism and development
Several physicists have presented calculations that show ...
ولی من می گم اصلا فکر کردن اون جن هیچ ربطی به آنتروپی نداره. فرمولای ترمودینامیک آماری هستن و وقتی حساب می کنن می بینن که اون جن باید آنتروپیش کم و زیاد بشه. ولی این دلیل نمی شه که جن آنتروپی داشته باشه.
یک جواب دیگه گفته که آنتروپی اطلاعات با آنتروپی ترمودینامیکی ارتباط داره. با این حساب ما هم بیایم با مغزمون و استفاده از آنتروپی اطلاعات رو آنتروپی ترمودینامیکی تاثیر بزاریم و جادوگری کنیم.
http://en.wikipedia.org/wiki/Information_entropy
به نظر من نقض قانون دوم ترمودینامیک در شرایط خاص ممکنه. چون آنتروپی یک کمیت آماری هستش و قوانین ترمودینامیک به صورت میانگین برسی می شن. حالا اگر ما در سطح میانگین تغیراتی بدیم کاملا از قوانین پیروری می کنن ولی اگر در سطح نمونه های دسته آماری بررسی کنیم بعضی قوانین کاربرد ندارن.
یک نمونه دیگه از نظریه ها که سعی در نقض قانون دوم ترمودینامیک داره اینه:
http://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_ratchet
که جواب رد این نظریه تو بخش زیر نوشته شده:
Why it fails
Although at first sight the Brownian ratchet seems to...
ولی یک مسئله مهم در این جوابیه در نظر گرفته نشده. اینجا در نظر گفتن که محفظه T2 حتما مقداری گاز با دمای برابر T1 داره. ولی اگر محفظه T2 خلا نسبی باشه چی؟؟؟؟
کسی برای این حالت جوابی داره؟
اصلا اگر حجم و وزن و سرعت مولکولهای گاز خیلی زیاد باشه و سیستم ما خیلی سبک و روان باشه ممکنه با یک برخورد صحیح محور به اندازه چند دندانه بچرخه و فرصتی برای برخورد بازدارنده نباشه. باز هم می رسیم به همونی که گفتم یعنی کمیتای تمودینامیکی آماری هستن. این یک نمونه از Maxwells demon هستش.
کسی می تونه به من بگه که قانون دوم ترمودینامیک در هر سطحی قابل نقض نیست؟
ولی یک سوال دیگه هم برای من پیش میاد که فکر می کنم با فرمولای تر مودینامیکی قابل نقض باشه چون در سطح مولکولی نیست.
من خوندم ضریب عمل کرد یخچالهای معمول بین 2-7 هستش و ماشین های گرمایی با راندمان 30-40% وجود دارن.
حالا اگر یک ماشین گرمایی با راندمان 30% بهش مقداری انرژی بدیم و ازش کار بکشیم و بعد این کارو بدیم به یک یخچال با ضریب عملکرد 3 اونوقت در کل با صرف مثلا 100 ژول انرژی , 70+120 ژول انرژی رو از محیطی به محیطی دیگر دادیم.
حالا آیا ممکنه که یخچال بتونه با همون ضریب عملکرد و ماشین گرمایی با همون راندمان با محیط گرم و سرد یکسان کار کنن و قانون دوم ترمودینامیک رو نقض کنن؟
یعنی ما یک انرژژی اولیه با سیستم بدیم و با این انرژی اولیه یخچال اختلاف دما ایجاد کنه و موتور با این اختلاف دما کار ایجاد کنه که از انرژی اولیه بیشتره و به این ترتیب بدون اختلاف دما از محیط انرژی بگیریم و دمای محیطو کاهش بدیم که در این صورت قانون دوم ترمودینامیک نقض می شود.