Az entalpia meghódítása"Az a törvény, hogy az entrópia állandóan nõ - a termodinamika II. fõtétele -, szerintem a természet törvényei között a leghatalmasabb. Ha valaki arra figyelmeztet, hogy világegyetemrõl alkotott kedvenc elméleted ellentmond a Maxwell egyenleteinek, sebaj, úgy kell a Maxwell egyenleteknek. Ha ellentmond a megfigyelt tényeknek - ugyan már, ezek a kísérleti fizikusok néha igencsak elszúrják a dolgokat. Ha azonban azt találod, hogy elméleted a termodinamika II. fõtételével áll ellentétben, akkor semmi jóval nem biztathatlak; csúfos bukás vár rád."A. S. EddingtonAz egész fizikai világunk valószínüségekböl és véletlenekböl épül fel. Igaz ez az univerzum gigászi csillagrendszereire és egy beföttes üvegbe zárt gáz molekuláira is. Az ütközéseket, a mozgásirányokat, a sebességeket a véletlen határozza meg. Egy látszólag nyugalomban lévö vízcseppben az izgö-mozgó molekulák áramlatokat, örvényeket generálnak. Ha ez a vízcsepp tartalmaz egy kellöen kicsi, de még látható anyagrészecskét, azt az örvények, áramlatok megmozdítják, taszigálják ide-oda véletlenszerüen, ahogy ez megtörtént Mr. Brown mikroszkópja alatt 1827-ben. Uralható-e ez a véletlenekböl és valószínségekböl álló világ? Teremthetö-e bármiféle rend a beföttes üvegbe zárt gázmolekulák között?A részecske-részecske ütközések eredménye véletlenszerü, de vajon a részecske-falazat ütközések végkimenetele is véletlen? Többnyire igen, de ha tovább finomítjuk a feltételeket és olyan falazatot alakítunk ki, melynek felülete atomos simaságú, ezzel a falazattal atomos szerkezetü gázrészecskét ütköztetünk, az eredmény már nem lesz véletlenszerü. Az ily módon ütközö részecske beesési szöge meghatározza a kimeneti szöget, irányt. Ilyen szabályos ütközéseket feltételezve elkezdtem keresni olyan alakzatot, üreget, alagutat, melynek átjárhatósága irányfüggö. Mivel csak elvi lehetöséget kerestem, a gázatomok közti ütközéseket figyelmen kívül hagytam.Kiindulási pontom nem volt, a sötétben tapogatóztam és abban sem voltam biztos, hogy létezik, létezhet-e egyáltalán ilyen alagút. Visszagondolva magam sem értem, hogyan voltam képes fél éven keresztül nap, mint nap tíz-tizenkét órát tölteni ezzel a reménytelennek tünö feladattal. Végül találtam egy olyan geometriai formát, amit két térrész közé helyezve egyenlötlenséget teremtett az oldalak közt. Fél év monoton kudarca után üdítöen hatott a felismerés, hogy mégis létezik olyan forma, melynek hatására nyomáskülönbség alakul ki és ez a nyomáskülönbség jelenti a két térrész között az egyensúlyt. A számítások és modellezések azt bizonyították, hogy ráleltem az Egyenlötlen Átjárhatóságú alagútra (EÁ alagút). Nagyon bonyolult dolog milliárdnyi atom ütközését kiszámolni, ezeket összesíteni. Mivel nem vagyok sem fizikus, sem matematikus, bármennyire is meg vagyok gyözödve számításaim helyességéröl, nyilvánvaló, hogy tévedhetek. Csak a gyakorlati, kísérleti igazolás adhat teljes bizonyosságot, de egy ilyen kísérlet megvalósítása házilag rettenetesen nehéz! Hogyan tudok ezredmilliméter, vagy még ennél is kisebb méretben EÁ alagutat készíteni nagyon sima felülettel? Hogyan tudom az ehhez a mérettartományhoz szükséges legalább félszázad milliméteres átlagos ütközési távolságot beállítani? Ehhez kb. 2000 Pa alatti vákuumot kell csinálnom, ezt a vákuumot meg is kell tartanom valahogy, valamint atomos szerkezetü gázt, pl. argont is kell szereznem. Közel egy év alatt megteremtettem a szükséges feltételeket, és több zsákutca, mellékvágány után elkészítettem a következö kísérleti elrendezést.A membránház átlátszó plexiböl készült. A membrán anyaga 0,01 mm vastagságú polietilén fólia, amely nincs kifeszítve, így elég érzékeny. A membrán közepén egy 8 mm-es nem átlátszó jel van, mely segítségével a membrán mozgása optikailag jól követhetö. A vezetékek 3 mm átmérjü hajlékony orvosi müanyag csövek. A csapok szerepét csipeszek töltik be, a vezetéket szorítom el velük, ha zárni akarom. Tökéletesen mködik! Attól függen, hogy az A-A pontot, vagy B-B pontot zárom le, a nyomás-vákuum oldal a membránházban felcserélödik. A segédvezetékek a gázzal való feltöltést és a vákuum alá helyezést teszik lehetvé. A vákuumpumpa egy 50 cm3 es fecskendö, 2000 Pa vákuum elállítására könnyedén alkalmas. A fecskendö maradék gáznyomásával, a dugattyú visszahúzódásával tudom a vákuum mértékét jó közelítéssel megállapítani. Az összeállításban szereplö vákuummérö nem alkalmas ilyen kis vákuum mérésére, csak a szivárgások, nagyobb hibák kimutatására szolgál. Hosszútávon, egy-két napos távlatban már a rendszerbe történö diffúzióról is ad némi tájékoztatást. A kísérleti összeállítás cserélhetö eleme a doboz, melynek válaszfala EÁ alagutakat tartalmaz. Az összeállítás teljes szigetelése okozta a legnagyobb nehézséget. Az elemek, csatlakozások többszöri viaszba merítésével elfogadható zártságot kaptam. Sajnos sem a plexi, sem a polietilén müanyagok nem alkalmasak a vákuum hosszú távú megtartására. Jelentös mértékü a diffúzió, és kigázosodás is elfordulhat, így a szükségesnél nagyobb mértékü vákuumot kell létrehozni, hogy maradjon néhány óránk a vizsgálódásra. A kísérleti összeállítás össztérfogata kb. 20 cm3, mely 2500 Pa vákuum alá helyezve 0,5 cm3, azaz 500 mm3 gázt tartalmaz. Sajnos néhány óra alatt bediffundál még 300mm3-nyi gáz, a nyomás kb. 4000 Pa-ra növekszik, itt már a megnövekedett ütközési távolság miatt nem müködképes a rendszer.Az is gondot jelent, hogy az eredeti argon gáz koncentráció jelentösen felhígul, molekuláris szerkezetü gázokkal. A nehézségek ellenére meg lehet teremteni a megfelelö körülményeket, és ezeket meg lehet örizni annyi ideig, amennyire a müködés kimutatásához, érzékeléséhez szükség van. A rendszer feltöltése argon gázzal 3-4 lépésben történik. Vákuumozás után argon feltöltés, annyiszor ismételve, hogy az argon koncentráció 99% fölötti legyen. Ezek után beállítom a szükséges vákuumot 2000-2500 Pa-ra, majd a D,C,C helyeket lezárom. Néhány perc pihentetés után az A, A helyeket is elzárom, így két térrészt kapok, melyet a membrán választ el egymástól. A dobozban kialakult nyomás-vákuum oldal a membránt elmozdítja a megfelelö oldalra. Ezek után A, A helyeket megnyitom, és zárom a B, B részeket, így membrán az ellenkezö irányba tolódik. Természetesen, ha a dobozban nem alakul ki vákuum-nyomás oldal a membrán nem mozdul, egy helyben marad. És pontosan ez történt... nem mozdult semmit sem! A membrán megmozdulásához, még több hónapi próbálkozásra volt szükség. A kihívást a válaszfalba beépített EÁ alagutak kialakítása jelentette, föleg a kis méretei miatt. Tulajdonképpen vakon kellett dolgoznom, a százszoros nagyítású mikroszkópom legalább egy nagyságrenddel maradt el attól, hogy lássam amit csinálok. De végül kitartással, szerencsével sikerült gyártanom néhány dobozt, melyek produkáltak nyomás-vákuum oldalt, láthatóan elmozdították a membránt oda-vissza, a csapok zárásának megfelelöen. Ez a mozgás másfél-két órán keresztül 4-6 irányváltással kimutatható, majd megszünik. Az elért nyomáskülönbséget megmérni nincs lehetöségem, de a membrán 1,5-2 mm-es lassú elmozdulásából következtetve maximum 1-2 Pa lehet.A XIX. század müszaki színvonalát tükrözö kísérletem sikeresen bizonyította számomra elgondolásaim és számításaim helyességét. Véleményem szerint egy jól megkonstruált és kialakított EÁ alagúttal 8%-nyi nyomáskülönbség érhetö el, mely egy adott határig még fokozható a dobozok sorba kapcsolásával. Az alagutak számának növelésével pedig a nyomáskülönbség kialakulásának ideje csökkenthetö. A gyakorlatban elkészíthetö olyan konstrukció, ahol két tartályt összekapcsolunk EÁ alagutakkal, és a két tartály közötti nyomáskülönbséget hagyományos módon energia kinyerésére fordítjuk.Amennyiben energiát nyerünk ki, a tartályok hülni fognak és höt vonnak el a környezetükböl. Ahol viszont a kinyert energiát felhasználjuk, munkavégzésre fordítjuk, ott a környezet melegszik. A kinyerhetö energia mennyisége technológia, méretezés és tervezés függvénye. A teljesen környezetbarát módon termelt energia jelentös mértékben hozzájárulhat energia problémáink megoldásához. A szélerömüvekkel és a napelemekkel ellentétben az EÁ alagutak folyamatos müködést tesznek lehetövé és tájolást /szélirány,napirány/ sem igényelnek ,mobil módon is használhatók ! Közel három éve tanulmányozom, modellezem a gázrészecskék viselkedését az átlagos ütközési távolságon belül, különös tekintettel a fallal való ütközésekre. Ez idö alatt egy teljesen új fizikai világ tárult fel elöttem. Itt minden egy kicsit másként történik, mint ahogy megszoktuk, mint ahogy várnánk. A fizikai állandók is más értékeket vehetnek fel. A fal közelében a Maxwell-Boltzman-féle sebesség eloszlási görbe is más képet mutat, mint a falazattól távol. A faltól néhány nanométerre elméletben két részre oszthatjuk a részecskéket: egy részük a fal felé tart, sebességük különbözö, a Maxwell-Boltzman-féle görbe szerinti eloszlást mutat. Másik részüket, azok a részecskék alkotják, melyek a fallal való ütközés után a falazattól távolodnak. Nos, ezen részecskék sebessége közel állandó, a gázra jellemzö átlagsebesség. Itt nem találunk nagyon gyors és nagyon lassú részecskéket, csak a falazat energiaszintjének, hömérsékletének megfelelö sebességgel távolodó részecskéket. A sebesség különbség majd csak a részecske-részecske ütközések következtében alakul ki. Jelenleg a passzív falazatú EÁ alagutak kialakításán munkálkodom. Passzív fal alatt azt értem, hogy a falazattal véletlenszerüen ütköznek a molekulák. Úgy tünik, ezzel a megoldással is létrehozható nyomáskülönbség. Nyilvánvaló elöny, hogy itt nem szükséges atomos sima felületü, valamint szükségtelen atomos szerkezetü gáz használata. A munkaközeg lehet levegö is. Technológiailag egyértelmüen könnyebb elállítani egy ilyen passzív falazatú alagútrendszert, de ebben a témakörben még sok az ismeretlen tényezö. Úgy gondolom, hogy a további kísérletek és még inkább a hasznosítás lehetetlen a kor magas szintü müszaki, technológiai vívmányainak felhasználása nélkül, ezért a továbbhaladáshoz, és a hasznosítás megkezdéséhez elengedhetetlen partnerek bevonása. Ezen partner(ek) felkutatása érdekében tettem közzé ezt a tanulmányt és adtam tájékoztatást kutatásaimról, kísérleteimröl, ha nem is teljes körüen. Ha a témával kapcsolatban bármilyen megjegyzése, kérdése, vagy együttmüködési javaslata van, kérem lépjen kapcsolatba velem a következö e-mail címen : csalania_t-online.huMegjegyzés:Sokakban felmerül, hogy a fenti megoldás sérti a termodinamika II.törvényét. Felületesen szemlélve ez igaznak is tünhet, de ha alaposan átgondoljuk, érzékelhetö, hogy a dobozt kettéválasztó falazat és a benne levö EÁ alagutak nem tartoznak az említett törvény alá. Az EÁ alagutak méretei kisebbek, mint a gázra jellemzö átlagos ütközési távolság, ezért bennük a kinetikai törvények érvényesülnek.A termodinamika II. törvényének sok megfogalmazása közül néhány ki is emeli ezt a fontos feltételt.Olyan megoldás ez, mint Maxwell démona, csak itt az entrópia megváltozása nem a hömérsékletben jelentkezik, hanem a nyomásban. Adalékok:A két tartály nem lehet egy termodinamikai rendszer! Mind a két tartályt olyan közeg határolja melyben nem érvényesek a termodinamika törvényei. Egyrészt a szilárd anyag /falazat/, másrészt az EÁ alagutak. Az természetes, hogy senki sem várja el egy befttes üvegbe zárt szódáspatrontól, hogy nyomásuk kiegyenlítdjön a termodinamika törvényei szerint, mert két rendszert alkotnak.A megoldásomban ezt a tényt már nehezebb felismerni, mert a tartályok között mégiscsak találunk átjárhatóságot: az egyenltlen átjárhatóságú alagutat. Itt már a kinetika törvényei szerint zajlanak a folyamatok. A nagy kérdés az, hogy a mozgástörvényeket alkalmazva az alagút geometriai formájának megválasztásával lehete egyenltlenséget teremteni a részecskék tranzitjában?Tapasztalataim alapján az alagutak bejáratain a tér minden irányából betóduló részecske sokaság a kinetika törvényei szerint is rendkívül hajlamos az egyenlségre, még a nagyon ravaszul kialakított aszimmetrikus alakzatokban is. Nekem fél év keresésre volt szükség és akkor is csak a szerencsének köszönhettem, hogy megtaláljam az els ilyen alakzatot, alagutat.Szerintem ez a megoldás nem sértheti a termodinamika II. törvényét a fentiek miatt. Úgy gondolom, hogy az eredeti Maxwell démon sem sérti ezt a törvényt. Az ajtó, amit a démon nyitogat olyan kisméret, hogy itt már nem lehet alkalmazni a statisztikai jelleg törvényeket.A démonról már nem is beszélve!!!
Az entalpia meghódítása
"Az a törvény, hogy az entrópia állandóan nõ - a termodinamika II. fõtétele -, szerintem a természet törvényei között a leghatalmasabb. Ha valaki arra figyelmeztet, hogy világegyetemrõl alkotott kedvenc elméleted ellentmond a Maxwell egyenleteinek, sebaj, úgy kell a Maxwell egyenleteknek. Ha ellentmond a megfigyelt tényeknek - ugyan már, ezek a kísérleti fizikusok néha igencsak elszúrják a dolgokat. Ha azonban azt találod, hogy elméleted a termodinamika II. fõtételével áll ellentétben, akkor semmi jóval nem biztathatlak; csúfos bukás vár rád."
A. S. Eddington
Az egész fizikai világunk valószínüségekböl és véletlenekböl épül fel. Igaz ez az univerzum gigászi csillagrendszereire és egy beföttes üvegbe zárt gáz molekuláira is. Az ütközéseket, a mozgásirányokat, a sebességeket a véletlen határozza meg. Egy látszólag nyugalomban lévö vízcseppben az izgö-mozgó molekulák áramlatokat, örvényeket generálnak. Ha ez a vízcsepp tartalmaz egy kellöen kicsi, de még látható anyagrészecskét, azt az örvények, áramlatok megmozdítják, taszigálják ide-oda véletlenszerüen, ahogy ez megtörtént Mr. Brown mikroszkópja alatt 1827-ben. Uralható-e ez a véletlenekböl és valószínségekböl álló világ? Teremthetö-e bármiféle rend a beföttes üvegbe zárt gázmolekulák között?
A részecske-részecske ütközések eredménye véletlenszerü, de vajon a részecske-falazat ütközések végkimenetele is véletlen? Többnyire igen, de ha tovább finomítjuk a feltételeket és olyan falazatot alakítunk ki, melynek felülete atomos simaságú, ezzel a falazattal atomos szerkezetü gázrészecskét ütköztetünk, az eredmény már nem lesz véletlenszerü. Az ily módon ütközö részecske beesési szöge meghatározza a kimeneti szöget, irányt. Ilyen szabályos ütközéseket feltételezve elkezdtem keresni olyan alakzatot, üreget, alagutat, melynek átjárhatósága irányfüggö. Mivel csak elvi lehetöséget kerestem, a gázatomok közti ütközéseket figyelmen kívül hagytam.
Kiindulási pontom nem volt, a sötétben tapogatóztam és abban sem voltam biztos, hogy létezik, létezhet-e egyáltalán ilyen alagút. Visszagondolva magam sem értem, hogyan voltam képes fél éven keresztül nap, mint nap tíz-tizenkét órát tölteni ezzel a reménytelennek tünö feladattal. Végül találtam egy olyan geometriai formát, amit két térrész közé helyezve egyenlötlenséget teremtett az oldalak közt. Fél év monoton kudarca után üdítöen hatott a felismerés, hogy mégis létezik olyan forma, melynek hatására nyomáskülönbség alakul ki és ez a nyomáskülönbség jelenti a két térrész között az egyensúlyt. A számítások és modellezések azt bizonyították, hogy ráleltem az Egyenlötlen Átjárhatóságú alagútra (EÁ alagút). Nagyon bonyolult dolog milliárdnyi atom ütközését kiszámolni, ezeket összesíteni. Mivel nem vagyok sem fizikus, sem matematikus, bármennyire is meg vagyok gyözödve számításaim helyességéröl, nyilvánvaló, hogy tévedhetek. Csak a gyakorlati, kísérleti igazolás adhat teljes bizonyosságot, de egy ilyen kísérlet megvalósítása házilag rettenetesen nehéz! Hogyan tudok ezredmilliméter, vagy még ennél is kisebb méretben EÁ alagutat készíteni nagyon sima felülettel? Hogyan tudom az ehhez a mérettartományhoz szükséges legalább félszázad milliméteres átlagos ütközési távolságot beállítani? Ehhez kb. 2000 Pa alatti vákuumot kell csinálnom, ezt a vákuumot meg is kell tartanom valahogy, valamint atomos szerkezetü gázt, pl. argont is kell szereznem. Közel egy év alatt megteremtettem a szükséges feltételeket, és több zsákutca, mellékvágány után elkészítettem a következö kísérleti elrendezést.
A membránház átlátszó plexiböl készült. A membrán anyaga 0,01 mm vastagságú polietilén fólia, amely nincs kifeszítve, így elég érzékeny. A membrán közepén egy 8 mm-es nem átlátszó jel van, mely segítségével a membrán mozgása optikailag jól követhetö. A vezetékek 3 mm átmérjü hajlékony orvosi müanyag csövek. A csapok szerepét csipeszek töltik be, a vezetéket szorítom el velük, ha zárni akarom. Tökéletesen mködik! Attól függen, hogy az A-A pontot, vagy B-B pontot zárom le, a nyomás-vákuum oldal a membránházban felcserélödik. A segédvezetékek a gázzal való feltöltést és a vákuum alá helyezést teszik lehetvé. A vákuumpumpa egy 50 cm3 es fecskendö, 2000 Pa vákuum elállítására könnyedén alkalmas.
A fecskendö maradék gáznyomásával, a dugattyú visszahúzódásával tudom a vákuum mértékét jó közelítéssel megállapítani. Az összeállításban szereplö vákuummérö nem alkalmas ilyen kis vákuum mérésére, csak a szivárgások, nagyobb hibák kimutatására szolgál. Hosszútávon, egy-két napos távlatban már a rendszerbe történö diffúzióról is ad némi tájékoztatást. A kísérleti összeállítás cserélhetö eleme a doboz, melynek válaszfala EÁ alagutakat tartalmaz.
Az összeállítás teljes szigetelése okozta a legnagyobb nehézséget. Az elemek, csatlakozások többszöri viaszba merítésével elfogadható zártságot kaptam. Sajnos sem a plexi, sem a polietilén müanyagok nem alkalmasak a vákuum hosszú távú megtartására. Jelentös mértékü a diffúzió, és kigázosodás is elfordulhat, így a szükségesnél nagyobb mértékü vákuumot kell létrehozni, hogy maradjon néhány óránk a vizsgálódásra. A kísérleti összeállítás össztérfogata kb. 20 cm3, mely 2500 Pa vákuum alá helyezve 0,5 cm3, azaz 500 mm3 gázt tartalmaz. Sajnos néhány óra alatt bediffundál még 300mm3-nyi gáz, a nyomás kb. 4000 Pa-ra növekszik, itt már a megnövekedett ütközési távolság miatt nem müködképes a rendszer.
Az is gondot jelent, hogy az eredeti argon gáz koncentráció jelentösen felhígul, molekuláris szerkezetü gázokkal. A nehézségek ellenére meg lehet teremteni a megfelelö körülményeket, és ezeket meg lehet örizni annyi ideig, amennyire a müködés kimutatásához, érzékeléséhez szükség van.
A rendszer feltöltése argon gázzal 3-4 lépésben történik. Vákuumozás után argon feltöltés, annyiszor ismételve, hogy az argon koncentráció 99% fölötti legyen. Ezek után beállítom a szükséges vákuumot 2000-2500 Pa-ra, majd a D,C,C helyeket lezárom. Néhány perc pihentetés után az A, A helyeket is elzárom, így két térrészt kapok, melyet a membrán választ el egymástól. A dobozban kialakult nyomás-vákuum oldal a membránt elmozdítja a megfelelö oldalra. Ezek után A, A helyeket megnyitom, és zárom a B, B részeket, így membrán az ellenkezö irányba tolódik. Természetesen, ha a dobozban nem alakul ki vákuum-nyomás oldal a membrán nem mozdul, egy helyben marad. És pontosan ez történt... nem mozdult semmit sem! A membrán megmozdulásához, még több hónapi próbálkozásra volt szükség. A kihívást a válaszfalba beépített EÁ alagutak kialakítása jelentette, föleg a kis méretei miatt. Tulajdonképpen vakon kellett dolgoznom, a százszoros nagyítású mikroszkópom legalább egy nagyságrenddel maradt el attól, hogy lássam amit csinálok. De végül kitartással, szerencsével sikerült gyártanom néhány dobozt, melyek produkáltak nyomás-vákuum oldalt, láthatóan elmozdították a membránt oda-vissza, a csapok zárásának megfelelöen. Ez a mozgás másfél-két órán keresztül 4-6 irányváltással kimutatható, majd megszünik. Az elért nyomáskülönbséget megmérni nincs lehetöségem, de a membrán 1,5-2 mm-es lassú elmozdulásából következtetve maximum 1-2 Pa lehet.
A XIX. század müszaki színvonalát tükrözö kísérletem sikeresen bizonyította számomra elgondolásaim és számításaim helyességét. Véleményem szerint egy jól megkonstruált és kialakított EÁ alagúttal 8%-nyi nyomáskülönbség érhetö el, mely egy adott határig még fokozható a dobozok sorba kapcsolásával. Az alagutak számának növelésével pedig a nyomáskülönbség kialakulásának ideje csökkenthetö.
A gyakorlatban elkészíthetö olyan konstrukció, ahol két tartályt összekapcsolunk EÁ alagutakkal, és a két tartály közötti nyomáskülönbséget hagyományos módon energia kinyerésére fordítjuk.
Amennyiben energiát nyerünk ki, a tartályok hülni fognak és höt vonnak el a környezetükböl. Ahol viszont a kinyert energiát felhasználjuk, munkavégzésre fordítjuk, ott a környezet melegszik. A kinyerhetö energia mennyisége technológia, méretezés és tervezés függvénye. A teljesen környezetbarát módon termelt energia jelentös mértékben hozzájárulhat energia problémáink megoldásához. A szélerömüvekkel és a napelemekkel ellentétben az EÁ alagutak folyamatos müködést tesznek lehetövé és tájolást /szélirány,napirány/ sem igényelnek ,mobil módon is használhatók !
Közel három éve tanulmányozom, modellezem a gázrészecskék viselkedését az átlagos ütközési távolságon belül, különös tekintettel a fallal való ütközésekre. Ez idö alatt egy teljesen új fizikai világ tárult fel elöttem. Itt minden egy kicsit másként történik, mint ahogy megszoktuk, mint ahogy várnánk. A fizikai állandók is más értékeket vehetnek fel. A fal közelében a Maxwell-Boltzman-féle sebesség eloszlási görbe is más képet mutat, mint a falazattól távol. A faltól néhány nanométerre elméletben két részre oszthatjuk a részecskéket: egy részük a fal felé tart, sebességük különbözö, a Maxwell-Boltzman-féle görbe szerinti eloszlást mutat. Másik részüket, azok a részecskék alkotják, melyek a fallal való ütközés után a falazattól távolodnak. Nos, ezen részecskék sebessége közel állandó, a gázra jellemzö átlagsebesség. Itt nem találunk nagyon gyors és nagyon lassú részecskéket, csak a falazat energiaszintjének, hömérsékletének megfelelö sebességgel távolodó részecskéket. A sebesség különbség majd csak a részecske-részecske ütközések következtében alakul ki.
Jelenleg a passzív falazatú EÁ alagutak kialakításán munkálkodom. Passzív fal alatt azt értem, hogy a falazattal véletlenszerüen ütköznek a molekulák. Úgy tünik, ezzel a megoldással is létrehozható nyomáskülönbség. Nyilvánvaló elöny, hogy itt nem szükséges atomos sima felületü, valamint szükségtelen atomos szerkezetü gáz használata. A munkaközeg lehet levegö is. Technológiailag egyértelmüen könnyebb elállítani egy ilyen passzív falazatú alagútrendszert, de ebben a témakörben még sok az ismeretlen tényezö.
Úgy gondolom, hogy a további kísérletek és még inkább a hasznosítás lehetetlen a kor magas szintü müszaki, technológiai vívmányainak felhasználása nélkül, ezért a továbbhaladáshoz, és a hasznosítás megkezdéséhez elengedhetetlen partnerek bevonása.
Ezen partner(ek) felkutatása érdekében tettem közzé ezt a tanulmányt és adtam tájékoztatást kutatásaimról, kísérleteimröl, ha nem is teljes körüen.
Ha a témával kapcsolatban bármilyen megjegyzése, kérdése, vagy együttmüködési javaslata van, kérem lépjen kapcsolatba velem a következö e-mail címen : csalania_t-online.hu
Megjegyzés:
Sokakban felmerül, hogy a fenti megoldás sérti a termodinamika II.törvényét. Felületesen szemlélve ez igaznak is tünhet, de ha alaposan átgondoljuk, érzékelhetö, hogy a dobozt kettéválasztó falazat és a benne levö EÁ alagutak nem tartoznak az említett törvény alá.
Az EÁ alagutak méretei kisebbek, mint a gázra jellemzö átlagos ütközési távolság, ezért bennük a kinetikai törvények érvényesülnek.
A termodinamika II. törvényének sok megfogalmazása közül néhány ki is emeli ezt a fontos feltételt.
Olyan megoldás ez, mint Maxwell démona, csak itt az entrópia megváltozása nem a hömérsékletben jelentkezik, hanem a nyomásban.
Adalékok:
A két tartály nem lehet egy termodinamikai rendszer! Mind a két tartályt olyan közeg határolja melyben nem érvényesek a termodinamika törvényei. Egyrészt a szilárd anyag /falazat/, másrészt az EÁ alagutak.
Az természetes, hogy senki sem várja el egy befttes üvegbe zárt szódáspatrontól, hogy nyomásuk kiegyenlítdjön a termodinamika törvényei szerint, mert két rendszert alkotnak.
A megoldásomban ezt a tényt már nehezebb felismerni, mert a tartályok között mégiscsak találunk átjárhatóságot: az egyenltlen átjárhatóságú alagutat. Itt már a kinetika törvényei szerint zajlanak a folyamatok.
A nagy kérdés az, hogy a mozgástörvényeket alkalmazva az alagút geometriai formájának megválasztásával lehete egyenltlenséget teremteni a részecskék tranzitjában?
Tapasztalataim alapján az alagutak bejáratain a tér minden irányából betóduló részecske sokaság a kinetika törvényei szerint is rendkívül hajlamos az egyenlségre, még a nagyon ravaszul kialakított aszimmetrikus alakzatokban is. Nekem fél év keresésre volt szükség és akkor is csak a szerencsének köszönhettem, hogy megtaláljam az els ilyen alakzatot, alagutat.
Szerintem ez a megoldás nem sértheti a termodinamika II. törvényét a fentiek miatt. Úgy gondolom, hogy az eredeti Maxwell démon sem sérti ezt a törvényt. Az ajtó, amit a démon nyitogat olyan kisméret, hogy itt már nem lehet alkalmazni a statisztikai jelleg törvényeket.
A démonról már nem is beszélve!!!
Conquering enthalpy"The law that entropy always increases (the Second Law of Thermodynamics) holds, I think, the supreme position among the laws of nature. If someone points out to you that your pet theory of the universe is in disagreement with Maxwell's equations, then so much the worse for Maxwell's equations. And if your theory contradicts the facts, well, sometimes these experimentalists make mistakes. But if your theory is found to be against the Second Law of Thermodynamics, I can give you no hope; There is nothing for it but to collapse in deepest humiliation."A. S. Eddington Our entire physical word is built on probabilities and randomity. This is true for the giant galaxies of the universe as well as for the gas molecules locked up in a bottle. The collisions, the direction of movement and the speed are all determined by randomity. Even in a drop of water that looks still, there are fidgety molecules that generate currents and swirls. If this water drop contains an adequately small, yet visible particle, it will be pushed around randomly by the swirls and currents, as it happened under Mr. Brown's microscope in 1827. Is there a way to rule this world built from randomity and probability? Is there a way to restore any kind of order among the gas molecules locked up in the bottle?The outcome of the particle-particle collisions is random, but is the outcome of particle-wall collisions just as random? Usually yes, however, if conditions are fine tuned and the wall surface is designed to be smooth at an atomic scale, and we let atomic gas particles collide to this wall, the outcome will not be that random. The impact angle of a particle colliding under such conditions will determine the exit angle and direction. Using the assumption of such regular collisions, I started to search for shapes, cavities, tunnels, whose penetrability is direction-dependent. As this was merely a theoretical quest, I ignored the collisions between the gas atoms.As there was no history of this problem, I started to blindly poke about, I was not even sure of that such tunnel exists or even whether it can exist. Remembering those days, I have no idea, how I was able to spend ten to twelve hours every day for half a year trying to solve this hopeless problem. Eventually, I created a geometrical shape that if used to split a space into two regions, generated inequality between the two sides. After half a year of monotonous failure, it came as a refreshing perception to find a shape that can generate pressure difference, and moreover this pressure difference means the equilibrium between the two split regions. My calculations and models proved that I found the tunnel of Unequal Penetrability (UP tunnel). It is extremely difficult to calculate and sum the collisions of billions of atoms. Not being a physicist or a mathematician, no matter how much I am convinced of the correctness of my calculations, I can obviously be wrong. Full proof can be achieved only by a practical, experimental confirmation, but implementing such an experiment in my domestic environment was utterly difficult! How is it possible to build a UP tunnel with a micrometer or even less in size, and with a very smooth surface? How can I set up the average collision length of 50 micrometer that is required for this scale? I need to produce a vacuum of less than about 2000 Pa, I need to ensure to maintain this vacuum, and also I need to get some atomic gas, e.g. argon. I spent nearly a year setting up the required conditions, and after bumping into so many dead-ends and visiting numerous side-tracks, I managed to build the following experiment. The membrane housing is made of transparent plexiglas. The membrane is a 0.01 mm thick polyethylene foil, which is loose, and therefore quite sensitive. At the centre of the membrane, there is an 8 mm opaque mark, which facilitates easy visual observation of the membrane's movement. The tubes are medical plastic tubes with 3 mm diameter. The "stopcocks" are clamps that can be used to close the tubes when necessary. It works perfectly! Depending on whether the clamps at A-A or B-B are closed, the vacuum and pressurized sides in the membrane housing swap. The auxiliary tubes facilitate the priming and the evacuation of the gas in the system. The vacuum pump is a 50 cm3 syringe, that is perfectly capable of creating a 2000 Pa vacuum. The vacuum pressure can be determined with appropriate accuracy based on the remainder pressure in the syringe, and by pulling on the plunger of the syringe. The pressure gauge in the setup is not capable of measuring such a low pressure vacuum, it can only detect leakage and major errors. On a long term, in one or two days it gives feedback about the diffusion into the system as well. The replaceable part of the experimental setup is the box, which has a barrier containing UP tunnels. The major hardship of building this setup was caused by providing appropriate sealing. The parts and connections had to be submerged into wax several times to achieve the required seal. Unfortunately, both plexiglas and polyethylene plastics are incapable of maintaining the vacuum on a long term. The diffusion is substantial and also outgassing may occur, therefore a vacuum with a pressure lower than required needs to be created, so to have a few hours for conducting experiments. The total volume of the experimental setup is about 20 cm3, which therefore contains 0,5 cm3 (500 mm3) gas under 2500 Pa vacuum. Unfortunately, it takes only a few hours to have an extra 300 mm3 gas diffuse into the system, which increases the pressure to about 4000 Pa causing an increased collision length and hence making the system fail.Moreover, the original argon gas becomes substantially diluted with molecular gases, which is also a problem. In spite of all the hardships, the required conditions can be created and maintained for as long as it is needed to detect the system operation. Priming of the argon gas is done in 3-4 steps. After creating the vacuum, the argon is primed into the system, and this is repeated until the argon concentration exceeds 99%. Then I set up the required vacuum of 2000-2500 Pa, and clamp the D, C, C points. After a few minutes delay, the A, A points are also clamped, creating two regions that are split by a membrane from each other. The pressurized and vacuum sides developed in the box move the membrane to the corresponding side. At this point I open the clamps at points A, A, and close the clamps at B, B, hence the membrane is dragged towards the opposite direction. Of course, if the vacuum and pressurized sides do not develop in the box, the membrane does not move, it remains still. And this is exactly what happened... it did not move at all! To get the membrane move, I needed several months of trial and error. The main challenge was to develope the UP tunnels in the barrier wall, especially due to its tiny size. In fact, I was working blind, my microscope's zoom is only 100x, which was at least one magnitude smaller than what would have been needed to see into my work. But after all, with determination and a pinch of fortune, I managed to manufacture a few boxes that produced the pressurized and vacuum sides, and hence I could observe visually the movement of the membrane to both sides corresponding to how the stopcocks were set. This movement can be detected for about 1.5-2 hours and for 4-6 direction changes, however then the phenomenon discontinues. I had no chance to measure the pressure difference, but the 1.5-2 mm slow movement of the membrane implies a maximum of 1-2 Pa.My experiment, which was built based on 19th century technology, successfully proved to me that my theories and calculations are correct. In my opinion, using well constructed and formed UP tunnels, a pressure difference of 8% could be achieved, and by connecting several boxes serially, this value could even be higher. Also, by increasing the number of tunnels, the time needed to evolve the pressure difference can be reduced. As a practical application of this phenomenon, if two containers are connected with UP tunnels, the pressure difference could be used for energy extraction through the traditional way.If we extract energy, the containers begin to cool, and will dissipate heat from their environment. However, where the extracted energy is utilized for work, the environment will get warmer. The extractable amount of energy depends on technology, scaling and design. This way energy can be produced in a fully environmentally friendly way, which can substantially contribute to solve the energy shortage human race faces. Contrary to wind power plants and solar panels, UP tunnels can provide continuous supply, and are not dependent on orientation (wind direction, sun direction), and can be used in mobile equipments! I have been studying and modeling the behavior of gas particles within the average collision length with special respect to collisions to walls for nearly 3 years. Throughout this quest a brand new physical world opened up its secrets to me. In this world things happen in a different way to what we are used to and what we would expect. Even the physical constants have different values. Indeed the Maxwell-Boltzman speed distribution curve is different in the wall's vicinity and away from the wall. Theoretically, the particles within a few nanometers off the wall can be divided into two groups:The particles in one of the groups are approaching the wall, and their speed is varying according to the Maxwell-Boltzman distribution curve. The other group contains the particles that are moving away from the wall after the collision. Well, the speed of these particles is nearly constant, and concentrate around an average speed typical to the gas. We cannot find very slow or very fast particles in this group, but all particles will move away from the wall with a speed corresponding to the energy level or temperature of the wall. The speed differentiation is merely the result of the subsequent particle-particle collisions. Currently, I work on creating passive wall UP tunnels. Passive wall means that particles collide to the wall randomly. It seems, this solution can also create a pressure gradient. Obvious benefit of this solution would be that the surface is not needed to be smooth at an atomic scale, and also there is no limitation to atomic gases. Even air could be used as a work medium. Such tunnel systems with passive walls can be much more easily manufactured technologically, though there are still a lot of blind spots in this area. I think that the state of the art technical and technological achievements would be essential to be employed to set up more sophisticated experiments and to approach technological utilization. Therefore, it is inevitable to involve partners to help development and to begin utilization. I have published this study and information about my research and experiments, without aiming to give full insight, in order to find such partners. Should you have any remarks or questions, or should you have a partnership proposal, please do not hesitate to contact me at the following e-mail address: csalania_t-online.huNoteMost people would think that the phenomenon described above breaches the Second Law of Thermodynamics. Indeed it might seem so superficially, but if we consider it more in detail, it becomes obvious, that the wall separating the two regions of the box, and the UP tunnels it contains are all excluded from the scope of the aforementioned law. The dimensions of the UP tunnels are smaller than the average collision length typical to the gas, hence the behavior of the particles is described by the kinetic theory.Some known wording of the Second Law of Thermodynamics actually emphasize this important assumption.This solution could be compared to Maxwell's demon, however, the change of entropy here manifests as a pressure difference, and not as a temperature gradient.
Conquering enthalpy
"The law that entropy always increases (the Second Law of Thermodynamics) holds, I think, the supreme position among the laws of nature. If someone points out to you that your pet theory of the universe is in disagreement with Maxwell's equations, then so much the worse for Maxwell's equations. And if your theory contradicts the facts, well, sometimes these experimentalists make mistakes. But if your theory is found to be against the Second Law of Thermodynamics, I can give you no hope; There is nothing for it but to collapse in deepest humiliation."
Our entire physical word is built on probabilities and randomity. This is true for the giant galaxies of the universe as well as for the gas molecules locked up in a bottle. The collisions, the direction of movement and the speed are all determined by randomity. Even in a drop of water that looks still, there are fidgety molecules that generate currents and swirls. If this water drop contains an adequately small, yet visible particle, it will be pushed around randomly by the swirls and currents, as it happened under Mr. Brown's microscope in 1827. Is there a way to rule this world built from randomity and probability? Is there a way to restore any kind of order among the gas molecules locked up in the bottle?
The outcome of the particle-particle collisions is random, but is the outcome of particle-wall collisions just as random? Usually yes, however, if conditions are fine tuned and the wall surface is designed to be smooth at an atomic scale, and we let atomic gas particles collide to this wall, the outcome will not be that random. The impact angle of a particle colliding under such conditions will determine the exit angle and direction. Using the assumption of such regular collisions, I started to search for shapes, cavities, tunnels, whose penetrability is direction-dependent. As this was merely a theoretical quest, I ignored the collisions between the gas atoms.
As there was no history of this problem, I started to blindly poke about, I was not even sure of that such tunnel exists or even whether it can exist. Remembering those days, I have no idea, how I was able to spend ten to twelve hours every day for half a year trying to solve this hopeless problem. Eventually, I created a geometrical shape that if used to split a space into two regions, generated inequality between the two sides. After half a year of monotonous failure, it came as a refreshing perception to find a shape that can generate pressure difference, and moreover this pressure difference means the equilibrium between the two split regions. My calculations and models proved that I found the tunnel of Unequal Penetrability (UP tunnel). It is extremely difficult to calculate and sum the collisions of billions of atoms. Not being a physicist or a mathematician, no matter how much I am convinced of the correctness of my calculations, I can obviously be wrong. Full proof can be achieved only by a practical, experimental confirmation, but implementing such an experiment in my domestic environment was utterly difficult! How is it possible to build a UP tunnel with a micrometer or even less in size, and with a very smooth surface? How can I set up the average collision length of 50 micrometer that is required for this scale? I need to produce a vacuum of less than about 2000 Pa, I need to ensure to maintain this vacuum, and also I need to get some atomic gas, e.g. argon. I spent nearly a year setting up the required conditions, and after bumping into so many dead-ends and visiting numerous side-tracks, I managed to build the following experiment.
The membrane housing is made of transparent plexiglas. The membrane is a 0.01 mm thick polyethylene foil, which is loose, and therefore quite sensitive. At the centre of the membrane, there is an 8 mm opaque mark, which facilitates easy visual observation of the membrane's movement. The tubes are medical plastic tubes with 3 mm diameter. The "stopcocks" are clamps that can be used to close the tubes when necessary. It works perfectly! Depending on whether the clamps at A-A or B-B are closed, the vacuum and pressurized sides in the membrane housing swap. The auxiliary tubes facilitate the priming and the evacuation of the gas in the system. The vacuum pump is a 50 cm3 syringe, that is perfectly capable of creating a 2000 Pa vacuum.
The vacuum pressure can be determined with appropriate accuracy based on the remainder pressure in the syringe, and by pulling on the plunger of the syringe. The pressure gauge in the setup is not capable of measuring such a low pressure vacuum, it can only detect leakage and major errors. On a long term, in one or two days it gives feedback about the diffusion into the system as well. The replaceable part of the experimental setup is the box, which has a barrier containing UP tunnels.
The major hardship of building this setup was caused by providing appropriate sealing. The parts and connections had to be submerged into wax several times to achieve the required seal. Unfortunately, both plexiglas and polyethylene plastics are incapable of maintaining the vacuum on a long term. The diffusion is substantial and also outgassing may occur, therefore a vacuum with a pressure lower than required needs to be created, so to have a few hours for conducting experiments. The total volume of the experimental setup is about 20 cm3, which therefore contains 0,5 cm3 (500 mm3) gas under 2500 Pa vacuum. Unfortunately, it takes only a few hours to have an extra 300 mm3 gas diffuse into the system, which increases the pressure to about 4000 Pa causing an increased collision length and hence making the system fail.
Moreover, the original argon gas becomes substantially diluted with molecular gases, which is also a problem. In spite of all the hardships, the required conditions can be created and maintained for as long as it is needed to detect the system operation.
Priming of the argon gas is done in 3-4 steps. After creating the vacuum, the argon is primed into the system, and this is repeated until the argon concentration exceeds 99%. Then I set up the required vacuum of 2000-2500 Pa, and clamp the D, C, C points. After a few minutes delay, the A, A points are also clamped, creating two regions that are split by a membrane from each other. The pressurized and vacuum sides developed in the box move the membrane to the corresponding side. At this point I open the clamps at points A, A, and close the clamps at B, B, hence the membrane is dragged towards the opposite direction. Of course, if the vacuum and pressurized sides do not develop in the box, the membrane does not move, it remains still. And this is exactly what happened... it did not move at all! To get the membrane move, I needed several months of trial and error. The main challenge was to develope the UP tunnels in the barrier wall, especially due to its tiny size. In fact, I was working blind, my microscope's zoom is only 100x, which was at least one magnitude smaller than what would have been needed to see into my work. But after all, with determination and a pinch of fortune, I managed to manufacture a few boxes that produced the pressurized and vacuum sides, and hence I could observe visually the movement of the membrane to both sides corresponding to how the stopcocks were set. This movement can be detected for about 1.5-2 hours and for 4-6 direction changes, however then the phenomenon discontinues. I had no chance to measure the pressure difference, but the 1.5-2 mm slow movement of the membrane implies a maximum of 1-2 Pa.
My experiment, which was built based on 19th century technology, successfully proved to me that my theories and calculations are correct. In my opinion, using well constructed and formed UP tunnels, a pressure difference of 8% could be achieved, and by connecting several boxes serially, this value could even be higher. Also, by increasing the number of tunnels, the time needed to evolve the pressure difference can be reduced.
As a practical application of this phenomenon, if two containers are connected with UP tunnels, the pressure difference could be used for energy extraction through the traditional way.
If we extract energy, the containers begin to cool, and will dissipate heat from their environment. However, where the extracted energy is utilized for work, the environment will get warmer. The extractable amount of energy depends on technology, scaling and design. This way energy can be produced in a fully environmentally friendly way, which can substantially contribute to solve the energy shortage human race faces. Contrary to wind power plants and solar panels, UP tunnels can provide continuous supply, and are not dependent on orientation (wind direction, sun direction), and can be used in mobile equipments!
I have been studying and modeling the behavior of gas particles within the average collision length with special respect to collisions to walls for nearly 3 years. Throughout this quest a brand new physical world opened up its secrets to me. In this world things happen in a different way to what we are used to and what we would expect. Even the physical constants have different values. Indeed the Maxwell-Boltzman speed distribution curve is different in the wall's vicinity and away from the wall. Theoretically, the particles within a few nanometers off the wall can be divided into two groups:
The particles in one of the groups are approaching the wall, and their speed is varying according to the Maxwell-Boltzman distribution curve. The other group contains the particles that are moving away from the wall after the collision. Well, the speed of these particles is nearly constant, and concentrate around an average speed typical to the gas. We cannot find very slow or very fast particles in this group, but all particles will move away from the wall with a speed corresponding to the energy level or temperature of the wall. The speed differentiation is merely the result of the subsequent particle-particle collisions.
Currently, I work on creating passive wall UP tunnels. Passive wall means that particles collide to the wall randomly. It seems, this solution can also create a pressure gradient. Obvious benefit of this solution would be that the surface is not needed to be smooth at an atomic scale, and also there is no limitation to atomic gases. Even air could be used as a work medium. Such tunnel systems with passive walls can be much more easily manufactured technologically, though there are still a lot of blind spots in this area.
I think that the state of the art technical and technological achievements would be essential to be employed to set up more sophisticated experiments and to approach technological utilization. Therefore, it is inevitable to involve partners to help development and to begin utilization.
I have published this study and information about my research and experiments, without aiming to give full insight, in order to find such partners.
Should you have any remarks or questions, or should you have a partnership proposal, please do not hesitate to contact me at the following e-mail address: csalania_t-online.hu
Note
Most people would think that the phenomenon described above breaches the Second Law of Thermodynamics. Indeed it might seem so superficially, but if we consider it more in detail, it becomes obvious, that the wall separating the two regions of the box, and the UP tunnels it contains are all excluded from the scope of the aforementioned law.
The dimensions of the UP tunnels are smaller than the average collision length typical to the gas, hence the behavior of the particles is described by the kinetic theory.
Some known wording of the Second Law of Thermodynamics actually emphasize this important assumption.
This solution could be compared to Maxwell's demon, however, the change of entropy here manifests as a pressure difference, and not as a temperature gradient.
Übersetzung des Textes ist im Gange
Az lenti ikonokra kattintva még több információt találsz!
Az egyenltlen átjáhatóságú alagutakról
termodinamika
A kinyerhetö energia mértéke
Dunai Imre
csalania_t-online.hu
©Csalánia 2009-2010
