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THEMA:

Perpetuum mobile 2. Art 04 Okt 2021 19:06 #94753

Wir sind uns doch wohl alle einig, dass es sinnvoll ist CO2-Emissionen und Atommüll zu vermeiden. In der folgenden Idee stehen die Erhaltungssätze und die Stereochemie in einem augenscheinlichen Konflikt zum 2. HS der Thermodynamik (so wie er meist verstanden wird). Warum macht denn keiner das Experiment um auszuloten, wo die Grenzen des 2. HS liegen - und vor allem um der Menschheit eine neue, erneuerbare Energiequelle zu ermöglichen?

Betrachten wir zunächst ein makroskopisches Experiment das im 2d- und 3d-Raum das selbe Resultat liefert. Ein Zahnrad wird auf eine Zahnstange (Masse gegen unendlich) geschossen unter einem beliebigen Winkel ≠ 90 ° (Skizze 1).

Das Zahnrad soll vor der Reflexion keinen Drehimpuls haben. Nach der Reflexion hat das Zahnrad aber einen Drehimpuls. Bezogen auf das System des Zahnrads hat dieses der Zahnstange einen gleich großen, entgegen gerichteten Drehimpuls gegeben. Die Summe der Drehimpulse ist noch immer null. Es gilt der Drehimpulserhaltungssatz.

Bezogen auf das System der Zahnstange hat diese vom Zahnrad einen (Translations)Impuls erhalten und hierbei die parallel zu seiner Ausbreitung gerichtete Impulskomponente des Zahnrads verringert. Es gilt der Impulserhaltungssatz.

Da das Zahnrad durch die Reflexion Rotationsenergie erhalten hat, aber entsprechend Translationsenergie verloren hat, gilt auch der (mechanische) Energieerhaltungssatz.

Nun betrachten wir eine (idealisierte) Reflexion im 2d-Raum unter Abwesenheit einer Spiegelebene (Skizzen 2 bis 4).

Die chiralen Gasmoleküle (Skizze 2 und 3, rote Windmühlenblätter) bewegen sich auf die chiral strukturierte Oberfläche eines Festkörpers und werden reflektiert. In guter Näherung haben alle reflektierten Gasmoleküle einen Drehimpuls im Uhrzeigersinn.

Da die Erhaltungssätze für Energie, Impuls und Drehimpuls gelten, erhält der Festkörper einen Impuls nach rechts und die Gasmoleküle als Ensemble einen Impuls nach links. Der Drehimpuls der Gasmoleküle wird regeneriert durch Stöße untereinander oder mit einem Festkörper.

Der Drehimpulserhaltungssatz gilt für das System eines einzelnen Gasmoleküls, weil dieses bei der Reflexion dem Festkörper einen Drehimpuls vermittelt. Der Impulserhaltungssatz gilt für das System des Festkörpers, weil dieser bei der Reflexion dem Gas als Ensemble einen (Netto)Impuls vermittelt, der parallel zur räumlichen Ausdehnung des Festkörpers gerichtet ist.

Nun übertragen wir diese Erkenntnisse in den 3d-Raum. Jedes chirale Gasmolekül hat bei RT mindestens 6 Freiheitsgrade (3 für die Translation, 3 für die Rotation und 9 oder mehr für Schwingungen). Der Gleichverteilungssatz fordert, dass bei Raumtemperatur jeder dieser Freiheitsgrade gleich viel Energie enthält, nämlich 0,5kT. Durch die Reflexion werden Translations- und Rotationsenergie und Impuls und Drehimpuls in einander überführt, die Karten werden sozusagen neu gemischt. Dazu kommt, dass ein Gasmolekül mit seinem Impuls und seinem Drehimpuls zwei Impulskomponenten auf den Festkörper ausübt, eine die senkrecht auf dessen Ausbreitungsebene steht, sowie eine Impulskomponente die parallel zu dessen Ausbreitungsebene steht (durch die Erhebungen und Vertiefungen des Festkörpers).

Über allem stehen die Erhaltungssätze von Energie, Impuls und Drehimpuls für das Gesamtsystem aus Gas und Festkörper. Aber gilt nach der Reflexion auch noch der Gleichverteilungssatz? Ich denke, er gilt hier nicht mehr. Aus der klassischen Physik sind bereits einige Probleme bekannt in denen er nicht gilt (Rayleigh-Jeans Gesetz, Abweichung der Wärmekapazität von Festkörpern vom Dulong-Petit Gesetz).


Aus der Stereochemie ist bekannt, dass man ausgehend von chiralen Edukten IMMER einen Enantiomerenüberschuss im Fall eines chiralen Produkts erhält. Analog sollte auch die Reflexion eines chiralen Moleküls von der chiral strukturierten Oberfläche eines Festkörpers IMMER chiral erfolgen! Das heißt dass das chirale Gas auf die homomorph orientierte, chiral strukturierte Oberfläche eine Festkörpers einen irregulären Druck ausübt; einen anderen Druck als auf eine achirale Oberfläche. Wenn der Festkörper drehbar gelagert ist, kann er Rotationsenergie und Drehimpuls der Gasmoleküle aufnehmen und dann selbst besitzen. Seine Rotation ist dann eine makroskopische Wärmebewegung, analog wie die Supraleitung einen makroskopischen Quantenzustand darstellt. Wird diese makroskopische Wärmebewegung gebremst, lässt sich damit z.B. ein Gewicht heben, wobei das System abkühlt und von der Umgebung erhitzt wird. Das Phänomen des irregulären Drucks stellt ein Perpetuum mobile 2. Art dar.

Natürlich kann man einen Denkfehler nie ausschließen. Aber dann könnte es interessant sein, wo genau der Denkfehler liegt. Auf der anderen Seite könnte sich bei genauer Betrachtung herausstellen, dass die absolute Abwesenheit eines Symmetrieelements keine notwendige Voraussetzung ist. Vielleicht kann schon ein Gas wie Diacetylen, HC≡C-C≡CH , in Wechselwirkung mit homoform orientierten isotaktischem Polyacrylnitril, (-CH2-CH-CN)n, einen irregulären Druck erzeugen.


Praktische Teil

Der apparative Aufwand für ein erstes Experiment ist jetzt nicht so gering, dass man es im heimischen Keller machen könnte, aber ich meine wenn ein Experimentalphysiker und Chemiker hier zusammen arbeiten, sollte das erste Experiment kein Problem darstellen.

Jedes chirale Gas mit einem Enantiomerenüberschuss erscheint mir geeignet, z.B. R-1-Chlor-1-fluorethan, oder S-Propylenoxid.

Das folgende Verfahren erscheint mir geeignet zur Herstellung einer homomorph orientierten chiralen Oberfläche. Man geht von einer Aminosäure aus mit einem isoelektrischen Punkt in der Nähe von 7, z.B. L-Prolin oder L-Histidin. Die Aminosäure wird in H2O gelöst.

Die Lösung wird auf der Oberfläche eines Polymers abgelagert, das zur Ausbildung von H-Brückenbindungen geeignet ist, z.B. Polypropylenglycol oder Polybutylenterephthalat. Die Oberfläche des Polymers wird waagerecht ausgerichtet.

Es wird ein elektrostatisches Feld angelegt das ebenfalls waagerecht ausgerichtet ist. Die Lösung wird verdunstet.

Die Aminosäuremoleküle sollten in einer Konzentration vorgelegt werden, dass sie nach dem Verdunstungsprozess die Oberfläche des Polymers zu ca. 20% belegen. Sie sollten wegen der H-Brücken und Adsorptionskräfte an der Oberfläche stabil liegen

Der so behandelte Polymerfilm enthält nun EINE Oberflächenseite mit der geforderten Strukturierung seiner Oberfläche und eine normal strukturierte Oberfläche. Der Polymerfilm wird in einen Exsikkator gehängt und dieser mit dem chiralen Gas gefüllt. Der Polymerfilm sollte nun der Idee nach ständig eine Bewegung ausüben.


Leider kann ich noch keine Bilder/Skizzen einfügen.

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Perpetuum mobile 2. Art 04 Okt 2021 23:19 #94757

Ich könnte die Skizzen per Email verschicken.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 06:41 #94760

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Ich musste nur den Titel, "Konflikt zum 2. HS der Thermodynamik" und bis zu dem Wort "idealisiert" lesen, um festzustellen, dass da augenscheinlich ein Denkfehler beim Informationsdefizit liegt. Prompt dachte ich an AzS #66
urknall-weltall-leben.de/component/k2/it...josef-m-gassner.html
und daran, dass mich das letzte Gedanken-Experiment in diesem Video an das Auftriebskraftwerk der Fa. Rosch AG erinnerte, was letztendlich wegen "idealisiert" ebenfalls nicht funktionierte. Aber solche Gedanken sind immer recht sportlich und man kann dem, der sich mit solchen Dingen befasst eigentlich immer nur viel Glück wünschen, was ich hiermit tue. Aber mehr wird von meiner Seite dazu vermutlich auch nicht kommen. Idealisiert lässt jedenfalls grundsätzlich auf einen für Berechnungen und Überlegungen idealisierten Zustand schließen, der in der Realität so gar nicht auftaucht (Maxwellscher Dämon).

BTW.: Den praktischen Teil hast du zwei mal gepostet.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 08:56 #94763

Möglicherweise liegst du mit deiner Kritik prinzipiell richtig. Aber du wirst doch nicht bestreiten, dass bei der Reflexion eines Gasatoms an einem Festkörper, sofern eine Verzahnung vorliegt, transversale Rotations- und Translationszustände gekoppelt sind. Also kann im Fall von Chiralität der Gleichverteilungssatz nicht gelten.

Warum überprüft man es nicht einfach experimentell? Auch wenn in meinen Überlegungen ein essentieller Fehler steckt, wäre das Experiment wissenschaftlich wertvoll, weil man etwas Neues lernt. Und im Gegensatz zum Maxwell´schen Dämon und ähnlichen Ideen lässt sich MEINE Idee mit vergleichsweise sehr geringem Aufwand experimentell überprüfen. Das kann man fast schon im heimischen Keller machen.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 09:23 #94767

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Warum überprüft man es nicht einfach experimentell?

Das müsstest du schon selbst tun oder sehr viel Leküre über ähnliche Experimente wälzen, um zu schauen, ob da etwas bei ist, was deinem Experiment ähnelt, um so zu erfahren, was bei diesen schief lief.

Der Maxwellsche Dämon schleicht sich ja immer wieder in derartige Überlegungen ein und nicht bloß bei diesem Gedankenexperiment. Z.B. bei der Simulation eines idealen Gases in einem unbegrenztem Raum, den man ganz einfach auf die Art simuliert, indem man einzelne Teilchen an den Grenzen des tatsächlich begrenzten Raumes ohne Energieverlust reflektieren oder an der gegenüberliegenden Seite wieder auftauchen lässt. Man könnte aber auch das Teilchen verschwinden lassen und an anderer Stelle ein Ersatz dafür mit zufälliger Geschwindigkeit einfügen, was mehr der Realität entspräche (simulierte Energie-Änderung). An dem Ergebnis der Simulation (der Boltzmann-Verteilung) ändert dies aber nicht viel.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 09:40 #94769

Ich könnte die Skizzen per Email verschicken.

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Ich schlage Dir vor, zuerst Deine Bilder hochzuladen. Z.B. hier: de.imgbb.com/ und dann einbinden. Schreibe eine kurze Beschreibung Deines Experimentes.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 10:03 #94772

@Escobar

<<Das müsstest du schon selbst tun oder sehr viel Leküre über ähnliche Experimente wälzen, um zu schauen, ob da etwas bei ist, was deinem Experiment ähnelt, um so zu erfahren, was bei diesen schief lief.>>

Wieso ICH?! Leider steht mir kein OC-Labor zur Verfügung. Ähnliche Versuche wurden noch nicht gemacht, außer eben dass man 2 chirale Edukte hatte und das Produkt IMMER im Enantiomerenüberschuss entstand. Auf diese ermutigenden (Vor)Versuche beziehe ich mich ja.

<<Der Maxwellsche Dämon schleicht sich ja immer wieder in derartige Überlegungen ein und nicht bloß bei diesem Gedankenexperiment.>>

Ich habe das Video gesehen. Mir scheint, dass dort vor allem die schwächsten Ideen vorgestellt worden sind. Es wäre interessant gewesen mal den Maxwell`schen Schwingtürendämon zu analysieren. Ein hinreichend schnelles und schweres Gasatom (z.B. Hg) stößt eine Schwingtür auf (z.B. Naphthalinderivat) die über eine H-Brücke geschlossen war. Das Gasatom verliert an Energie und tritt in den Raum ein, der der schwingenden Tür zugewandt ist.

Gemäß Boltzmann-Statistik sind ungefähr 2% der Türen schwingend, die anderen geschlossen. Der 2. HS fordert nun, dass die schwingende Tür ihre Überschussenergie `vergisst´ indem sie den Übertritt eines Gasatoms in die andere Richtung verursacht und dieses dabei beschleunigt. Sieht man sich die Sache aber mal genauer an, dann scheint aber auch die schwingende Tür immer noch den Übertritt von Gasatomen in die `richtige´ Richtung zu bevorzugen.


<<Z.B. bei der Simulation eines idealen Gases in einem unbegrenztem Raum, den man ganz einfach auf die Art simuliert, indem man einzelne Teilchen an den Grenzen des tatsächlich begrenzten Raumes ohne Energieverlust reflektieren oder an der gegenüberliegenden Seite wieder auftauchen lässt. Man könnte aber auch das Teilchen verschwinden lassen und an anderer Stelle ein Ersatz dafür mit zufälliger Geschwindigkeit einfügen, was mehr der Realität entspräche (simulierte Energie-Änderung). An dem Ergebnis der Simulation (der Boltzmann-Verteilung) ändert dies aber nicht viel.>>

Klar, aber dann simulier mal eine chirale, verzahnte Reflexion. Da fliegt dir aber der Draht aus der Mütze!

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 10:08 #94773

ibb.co/y0H69hz


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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 10:34 #94778

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Klar, aber dann simulier mal eine chirale, verzahnte Reflexion. Da fliegt dir aber der Draht aus der Mütze!

Mir vermutlich weniger, aber ich habe es auch noch nicht versucht. Mein Draht flieg mir gerade bei etwas ganz Anderem aus der Mütze, das ist aber ein ganz anderes Thema. Zumindest aber kann ich schonmal erkennen, dass in 2 deiner 4 Skizzen der Drehsinn nicht passt - Skizzen 1 und 2.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 12:28 #94781

@Escobar

Zunächst danke ich dir, dass du dich mit der Idee beschäftigst. Das ist ja schon mal was. Aber bei deiner Kritik weiß ich nicht, was du meinst. Hast du dich vielleicht vertan?

Skizze1: Das Zahnrad bewegt sich von links nach rechts. Beim Aufprall stößt es die Zahnstange nach rechts. Für einen Moment sind die Zähne von Zahnrad und Zahnstange fixiert. In dieser Zeit überholt der Schwerpunkt des Zahnrads dessen untere (fixierte) Zähne. Dann rollt das Zahnrad einen Moment auf der Zahnstange. Das Zahnrad dreht sich also unten von rechts nach links (mit dem Uhrzeigersinn) und oben von links nach rechts (ebenfalls mit dem Uhrzeigersinn). Seine Impulskomponente parallel zur Zahnstange wird verringert. Dann löst sich die Verzahnung wieder. Auch wenn es nur klassische Mechanik ist, aber das exakt durchzurechnen ist total kompliziert. Qualitativ stimmt die Beschreibung aber.

Skizze 2: Die schwarzen Pfeile sollen den Drehsinn VOR der Reflexion anzeigen; gegen den Uhrzeigersinn. NACH der Reflexion soll der gelbe Pfeil den Drehsinn anzeigen; mit dem Uhrzeigersinn. Anders ist es aufgrund der chiralen Verzahnung nicht möglich.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 13:08 #94783

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Zunächst danke ich dir, dass du dich mit der Idee beschäftigst. Das ist ja schon mal was. Aber bei deiner Kritik weiß ich nicht, was du meinst. Hast du dich vielleicht vertan?

Ehlich gesagt beschäftige ich mich damit gar nicht. ich sehe nur Richtungspfeile in den Rädern und auf der Stange. In Skizze 1 rollt das Zahnrad nicht auf der Stange, sondern bekommt von der Stange einen Schubs in die andere Drehrichtung und daraufhin dürfte das Rad in Translationsrichtung (Links-Rechts) an Geschwindigkeit verlieren, wie du schreibst - aber es dreht tendetiell in die andere Richtung. Wenn Skizze 3 die Folge von Skizze 2 sein soll, dann kann Skizze 2 so bleiben, wie sie ist.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 15:02 #94788

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...

Der Drehimpuls der Gasmoleküle wird regeneriert durch Stöße untereinander oder mit einem Festkörper.

...


Von der Form deiner "Gasmoleküle" gehe ich davon aus, dass durch die Kollisionen untereinander überwiegend rechtsdrehende Moleküle erhältst. Dadurch fehlt dir dann der Antrieb.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 16:06 #94792

@escobar
<< ich sehe nur Richtungspfeile in den Rädern und auf der Stange. In Skizze 1 rollt das Zahnrad nicht auf der Stange, sondern bekommt von der Stange einen Schubs in die andere Drehrichtung und daraufhin dürfte das Rad in Translationsrichtung (Links-Rechts) an Geschwindigkeit verlieren, wie du schreibst - aber es dreht tendetiell in die andere Richtung. >>

Da sind wir uns einig, und so ist es auch eingezeichnet.

<<Wenn Skizze 3 die Folge von Skizze 2 sein soll, dann kann Skizze 2 so bleiben, wie sie ist.>>

Skizze 2 soll die Reflexion von Gasmolekülen zeigen, die vor der Reflexion gegen der Uhrzeigersinn drehen. Nach der Reflexion drehen sie mit dem Uhrzeigersinn. Skizze 3 soll die Reflexion von Gasmolekülen zeigen, die vor der Reflexion mit dem Uhrzeigersinn drehen. Nach der Reflexion drehen sie immer noch mit dem Uhrzeigersinn.

@Top
<<Von der Form deiner "Gasmoleküle" gehe ich davon aus, dass durch die Kollisionen untereinander überwiegend rechtsdrehende Moleküle erhältst. Dadurch fehlt dir dann der Antrieb.>>

Dein Einwand verstößt meines Erachtens sowohl gegen den Drehimpulserhaltungssatz, als auch gegen den Gleichverteilungssatz. Aber auch wenn ich mich hier vertun würde, dann müsste man zu Regeneration der Gleichverteilung lediglich ein paar achirale, feste Körper dem System zufügen, an deren Oberfläche die Gasmoleküle reflektiert werden.

Oder stell dir den Festkörper (unten) horizontal gespiegelt vor. Der gespiegelte soll das System nach oben begrenzen. Dann rotieren die Gasmoleküle auch nach mehreren Reflexionen immer noch in Gleichverteilung, aber sowohl der untere als auch der oberen Festkörper erhalten ständig einen Nettoimpuls nach rechts und das Gasensemble einen Nettoimpuls nach links.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 16:22 #94795

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Da sind wir uns einig.

Nein, sind wir uns nicht. Der Pfeil im rechten Zahnrad in Skizze 1 zeigt in die falsche Richtung.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 18:32 #94800

<<Nein, sind wir uns nicht. Der Pfeil im rechten Zahnrad in Skizze 1 zeigt in die falsche Richtung.>>

Nein, da vertust du dich schlicht. Mache den Versuch doch mal selbst mit einem Tennisball, auf den du ein paar Streifen gemalt hast. Den wirfst du mit möglichst wenig Drehimpuls auf einen Teppich und beobachtest.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 18:47 #94801

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Nein, da vertust du dich schlicht.

Bewegt sich die Zahnstange nach Rechts oder nicht? Berührt das Zahnrad die Stange mit der Unterseite? Wenn das Alles so sein soll, in welche Richtung bekommt das Zahrad dann den Impuls?

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 19:49 #94802

<<Bewegt sich die Zahnstange nach Rechts oder nicht?>>

Die Zahnstange soll durch die Reflexion nach rechts geschoben werden. Vor dem Kontakt mit dem Zahnrad bewegt sie sich nicht.

<<Berührt das Zahnrad die Stange mit der Unterseite?>>

Ja.

<<Wenn das Alles so sein soll, in welche Richtung bekommt das Zahnrad dann den Impuls?>>

Sein Translationsimpuls nach rechts wird verringert. Gleichzeitig erhält es einen Drehimpuls im Uhrzeigersinn, d.h. unten nach links und oben nach rechts.

Stelle dir eine gedämpfte Reflexion vor und das Zahnrad rollt aus. Dann rotiert es doch im Uhrzeigersinn, also oben nach rechts. So wie eingezeichnet.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 19:59 #94803

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Die Zahnstange soll durch die Reflexion nach rechts geschoben werden. Vor dem Kontakt mit dem Zahnrad bewegt sie sich nicht.

Dann ist es aber etwas ganz Anderes, für die Drehrichtung des Zahnrads irrelevant und der Pfeil auf der Zahnstange gehört deswegen nicht in die Skizze, sondern höchstens die Bewegung in die Beschreibung.

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Letzte Änderung: von Escobar.

Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 20:46 #94805

Die Form der Fläche ist nicht relevant. Deshalb wird keine Änderung stattfinden.

Die Gasmoleküle drehen sich nach dem Stoß auf der linken Seite eines Zahnes im Uhrzeigersinn, wenn der Impuls ausreichend ist. Und die Gasmoleküle drehen sich nach dem Treffen auf der rechten Seite des Zahnes (schräge Seite) gegen den Uhrzeigersinn, oder ihre Drehung wird verlangsamt.

Die schräge Seite ist länger, dadurch werden im Vergleich mehr Gasmoleküle stoßen, aber meistens mit weniger Wirkung. Dadurch werden insgesamt keine Änderung beim Impuls oder Drehimpuls auftreten.

Die Gasmoleküle drehen sich am Anfang natürlich in allen Richtungen. Auch die Festkörper-Moleküle haben im Durchschnitt denselben Impuls, da sie alle etwa gleiche Temperatur haben, und geben ihren Impuls zum Teil den Gasmolekülen.

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Perpetuum mobile 2. Art 05 Okt 2021 20:58 #94806

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@Jamali:
Jetzt wo ich das lese.... Festkörper-Moleküle.... Schon mal von einer Tesla-Turbine gehört? Könnte die optimale Version davon ein Perpetuum-Mobile 2. Art sein? Für die optimale Version existiert zur Zeit noch kein Material, was bei der nötigen Größe die hohen Drehzahlen aushält.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 00:24 #94808

@Jamali

<<Die Form der Fläche ist nicht relevant. Deshalb wird keine Änderung stattfinden.>>

Überprüfen wir deine Behauptung an Hand der Erläuterung, die du selbst gegeben hast.

<<Die Gasmoleküle drehen sich nach dem Stoß auf der linken Seite eines Zahnes im Uhrzeigersinn, wenn der Impuls ausreichend ist.>>

Das stimmt. Der Winkel mit dem die beiden Flächen (Gasmolekül und Zahn) aufeinander prallen ist stets in der Nähe von 180°.

<<Und die Gasmoleküle drehen sich nach dem Treffen auf der rechten Seite des Zahnes (schräge Seite) gegen den Uhrzeigersinn, oder ihre Drehung wird verlangsamt.>>

Gegen den Uhrzeigersinn ist nur in seltenen Ausnahmefällen möglich, da der Winkel mit dem die beiden Flächen (Gasmolekül und Zahn) aufeinander prallen stets in der Nähe von 0° ist.

<<Die schräge Seite ist länger, dadurch werden im Vergleich mehr Gasmoleküle stoßen, aber meistens mit weniger Wirkung.>>

Das stimmt nicht. Die schrägen Seiten sind sozusagen nicht zugänglich. Jedes Gasmolekül wird genau 1 Mal vom Festkörper reflektiert. Bei Gleichverteilung VOR dem Stoß haben 50% einen Drehimpuls im Uhrzeigersinn und 50% einen Drehimpuls gegen den Uhrzeigersinn.

100% aller Gasmoleküle mit einem Drehimpuls gegen den Uhrzeigersinn prallen mit ihrer glatten Fläche auf den glatten Teil eines Zahns. Nach der Reflexion haben 100% von ihnen einen Drehimpuls mit dem Uhrzeigersinn.

100% aller Gasmoleküle mit einem Drehimpuls mit dem Uhrzeigersinn prallen mit ihrer gekrümmten Fläche auf den gekrümmten (schrägen) Teil eines Zahns. Nach der Reflexion haben immer noch nahezu 100% von ihnen einen Drehimpuls mit dem Uhrzeigersinn.

<< Dadurch werden insgesamt keine Änderung beim Impuls oder Drehimpuls auftreten.>>

Ich denke, wie oben gezeigt, dass deine Erläuterung nicht stichhaltig ist. Aber ich danke dir auf jeden Fall, dass du mitdenkst.

<<Die Gasmoleküle drehen sich am Anfang natürlich in allen Richtungen.>>

Wir setzen hier einen gedanklichen Anfang, der nicht real ist. Im statistischen Gleichgewicht ist der Drehimpuls im Uhrzeigersinn bevorzugt und es wird eine makroskopische Wärmebewegung geben.

<<Auch die Festkörper-Moleküle haben im Durchschnitt denselben Impuls, da sie alle etwa gleiche Temperatur haben, und geben ihren Impuls zum Teil den Gasmolekülen.>>

Dass das Phänomen durch statistische Streuung überlagert wird, das sehe ich auch so, aber sobald es eine chirale Verzahnung gibt, gibt es eine chirale Kopplung zwischen Rotations- und Translationszuständen.

Nochmal danke, dass du mitdenkst und mitmachst.

@Escobar

Auch dir vielen Dank. Gut dass wir das jetzt geklärt haben. Ich wollte mit Skizze 1 vor allem zeigen, dass das reflektierte Zahnrad zwangsweise einen Drehimpuls hat, weil bei einer Verzahnung (sozusagen Reibung) eine Kopplung zwischen Rotations- und Translationszuständen stattfindet.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 00:31 #94809

<<Schon mal von einer Tesla-Turbine gehört? Könnte die optimale Version davon ein Perpetuum-Mobile 2. Art sein?>>

Kühlt sich denn bei der Tesla-Turbine das Arbeitsmedium ab? Nicht dass ich wüsste. Meiner Ansicht nach ist notwendige Voraussetzung für ein PM2 eine mikroskopische Asymmetrie.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 07:24 #94811

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Kühlt sich denn bei der Tesla-Turbine das Arbeitsmedium ab? Nicht dass ich wüsste. Meiner Ansicht nach ist notwendige Voraussetzung für ein PM2 eine mikroskopische Asymmetrie.

Das weiß ich gar nicht. Ich würde sagen, dass sich das durchströmende Fluid (flüssig) eher geringfügig erwärmt, bevor es im Zentrum der Turbine ankommt. So wie sie angetrieben wird, erinnert das jedoch unbedingt an deinen Aufbau hier. Die Turbinenscheiben sollen soweit zusammen stehen, dass im Idealfall nur Festkörper-Moleküle entstehen können. Der Idealfall funktioniert aber auch hier wieder nur theoretisch, soweit ich weiß.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 10:49 #94814

Gegen den Uhrzeigersinn ist nur in seltenen Ausnahmefällen möglich, da der Winkel mit dem die beiden Flächen (Gasmolekül und Zahn) aufeinander prallen stets in der Nähe von 0° ist.
...
100% aller Gasmoleküle mit einem Drehimpuls mit dem Uhrzeigersinn prallen mit ihrer gekrümmten Fläche auf den gekrümmten (schrägen) Teil eines Zahns. Nach der Reflexion haben immer noch nahezu 100% von ihnen einen Drehimpuls mit dem Uhrzeigersinn.


Entscheidend ist der Winkel zwischen der Flugrichtung des Gasmoleküls und der Linie senkrecht zur schrägen Linie/Fläche, weil der Festkörper viel schwerer ist. Also man soll am Treffpunkt eine senkrechte Linie zur Fläche zeichnen, und dann:
Ist die Flugrichtung links von senkrechter Linie, erhält das Gasmolekül am Treffpunkt (unten) einen Impuls nach rechts, also ist die Kraft in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 11:12 #94816

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 11:34 #94820

@Jamali

<<Entscheidend ist der Winkel zwischen der Flugrichtung des Gasmoleküls und der Linie senkrecht zur schrägen Linie/Fläche, weil der Festkörper viel schwerer ist. Also man soll am Treffpunkt eine senkrechte Linie zur Fläche zeichnen, und dann: Ist die Flugrichtung links von senkrechter Linie, erhält das Gasmolekül am Treffpunkt (unten) einen Impuls nach rechts, also ist die Kraft in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn.>>

Im Fall von Gasatomen hast du Recht. Da ist die Berechnung der Flugbahn (abgesehen von statistischen Schwankungen der Wärmeschwingungen) sehr einfach. So einfach ist das aber bei einer Verzahnung nicht. Da muss man die Massenverteilung des Zahnrads, bzw. des Gasmoleküls berücksichtigen. Und außerdem muss man Verformung und Kippen berücksichtigen. Und im Fall von Gasmolekülen rotieren ihre Außenmassen immer deutlich schneller als sich das Gasmolekül auf den Festkörper zubewegt.

Auf jeden Fall ist sicher, dass eine chirale Verzahnung eine chirale Kopplung von Rotations- und Translationszuständen bewirkt. Deshalb fordere ich das Experiment.


@Escobar

Sollte sich das Phänomen wie beschrieben einstellen, dann würde man es später vermutlich analog zur Tesla-Turbine nutzen. Aber wir wollen das Fell des Bären doch nicht verteilen, bevor dieser erlegt ist. Deshalb fordere ich das Experiment.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 11:54 #94822

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Deshalb fordere ich das Experiment.

Ich hätte ja vermutet, dass die Tesla-Turbine bereits ein solches Experiment darstellt.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 12:33 #94827

@Escobar

Nein, sowohl das Gas als auch die Oberfläche des Festkörpers sind im Fall der Tesla-Turbine achiral.

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 13:03 #94831

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Nein, sowohl das Gas als auch die Oberfläche des Festkörpers sind im Fall der Tesla-Turbine achiral.

Wenn du meinst, dass wäre wichtig, obwohl es ja nur um Reibung geht, dann solltest du das Experiment durchführen. Ein Anderer wird es nicht für dich machen (unabhängig davon, wie oft du es forderst).

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Perpetuum mobile 2. Art 06 Okt 2021 14:57 #94838

@Escobar

Das kann man nicht alleine ohne Labor und Finanzierung durchführen. Schon allein die Enantiomerentrennung von 1-Chlor-1-fluorethan erfordert apparativen Aufwand, der einem Privatmann nicht zugänglich ist.

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