Завтра будет термояд.

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 28 Jan 2011 06:51

а давайте я вам аналогию приведу такой лопасти?
дано: проводник. в нем электроны также хаотически колеблются туда-сюда.

замыкаем проводник через диод. диод как известно пропускает ток в одном направлении. т.е. по вашей теории тут же потечет ток в том направлении в котором пропускает диод. однако ток почему-то не течет. ;)
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

Noskov Sergey
Уже с Приветом
Posts: 5108
Joined: 05 Sep 2002 18:45
Location: CAB

Re: Завтра будет термояд.

Post by Noskov Sergey » 28 Jan 2011 15:23

Tagar

Можете погуглить про Brownian Ratchet, ну или найти и прочитать соответствующую главу у Фейнмана. Есть мнение, что некоторые молекулярные моторы в клетках так и работают. Очень популярная тема сейчас. Можно еще почитать на предмет self-propelled molecules. Эффективность, даже в теории, ниже плинтуса.

PS Второй закон термодинамики не нарушается, поскольку в реалии все эти uni-directional movements для микроскопических систем требуют out-of-equilibrium ситуации. В случае с молекулярными моторами, гидролиз АТФ дает системе пинок из равновесия.

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 28 Jan 2011 15:27

Есть мнение, что некоторые молекулярные моторы в клетках так и работают

я читал об этом, но вроде пока внятной теории нет?

кстати насчет односторонней вертушки. IMHO там получается парадокс: сама вертушка будет вести себя как броуновская частица, т.е. колебаться туда-сюда, но если она может двигаться только в одном направлении, то получается что она начнет вращаться. Энергия будет браться из тепловой энергии (больше неоткуда) и следовательно система начнет охлаждаться раскручивая вертушку. Фигня-с!
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 28 Jan 2011 15:46

Flash-04 wrote:теории тут же потечет ток в том направлении в котором пропускает диод. однако ток почему-то не течет. ;)

вы проверяли? :) диоды - не идеальные устройства, у них есть ассиметрия в виде порядка 0,2~0,7В (в зависимости из чего изготовлен), т.е. чтобы диод открылся в прямом направлении нужно как минимум такое напряжение. дальше просто предположение. что-то мне подсказывает что броуновское движение не сможет такое напряжение выработать!? а вообще, интересная идея, спасибо :)

Palych
Уже с Приветом
Posts: 12599
Joined: 16 Jan 2001 10:01

Re: Завтра будет термояд.

Post by Palych » 28 Jan 2011 15:49


Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 28 Jan 2011 15:52

Noskov Sergey wrote:Можете погуглить про Brownian Ratchet
Ну вот, опоздал, надо было патент подавать сразу же подавать :D

Noskov Sergey wrote:PS Второй закон термодинамики не нарушается, поскольку в реалии все эти uni-directional movements для микроскопических систем требуют out-of-equilibrium ситуации. В случае с молекулярными моторами, гидролиз АТФ дает системе пинок из равновесия.
Половину не понял :) Хорошо, спасибо, погуглим.

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 28 Jan 2011 16:06

Tagar wrote:вы проверяли? :) диоды - не идеальные устройства, у них есть ассиметрия в виде порядка 0,2~0,7В (в зависимости из чего изготовлен), т.е. чтобы диод открылся в прямом направлении нужно как минимум такое напряжение. дальше просто предположение. что-то мне подсказывает что броуновское движение не сможет такое напряжение выработать!? а вообще, интересная идея, спасибо :)

я знаю про напряжение отсечки, мне было интересно заметите ли вы :D
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

OtecFedor
Уже с Приветом
Posts: 5399
Joined: 17 Oct 2001 09:01
Location: Уездный город N

Re: Завтра будет термояд.

Post by OtecFedor » 28 Jan 2011 16:57

Tagar wrote:<оффтоп>Кстате... про "паровой котел". Не хочу нарушать II закон термодинамики, и тем более изобретать вечный двигатель :umnik1: Мне всегда было интересно почему нельзя сделать (теоретически) микроскопические лопасти на оси. Настолько мелкие чтобы какое-нибудь броуновское движение частиц их колебало туда-сюда. Ось д.б. с механическим "дефектом", чтобы вращалась только в одну сторону. Дальше все ограничивается вашей фантазией - микромоторы изменяющие разность потенциалов на поверхности или еще что-либо... Почему нет?:-) Я помню в институте про это преподу по физике сказал. Она только что-то невнятное про то что экономически не оправдано будет ответила. Я сказал что нужно в какой-нибудь бактерии ДНК поменять чтобы они воспроизводили эти моторчики:-) Преподователь больше не нашла что ответить. Было весело :D </оффтоп>

Еше проше- демон Максвелла которыи пропусакет только быстрые молекулы отркрывая/закрывая нано-калитку. Ответ в том что механическии гистерезис или "дефект" в вашеи нано-турбинке должен быть по енергии порядка кТ. Термические флуктуации, енергия которых тоже кТ, в самом материале турбинки разрушат етот "дефект"

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 28 Jan 2011 16:59

кстати наверное объяснение будет ещё проще - "храповик" для такой турбинки должен быть молекулярного размера и соответсвенно подвержен тем же проблемам с хаотическим движением.
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

Noskov Sergey
Уже с Приветом
Posts: 5108
Joined: 05 Sep 2002 18:45
Location: CAB

Re: Завтра будет термояд.

Post by Noskov Sergey » 28 Jan 2011 17:07

Flash-04

Противников теории Brownian ratchet for molecular motors хватает, одна из многих теорий. В принципе там есть вполне рациональное объяснение в рамках равновесной термодинамики (coupling between different binding states of the motor on the microtubule). Написал и с раздражением понял, что по англицки и быстрее и понятнее (для меня).

Tagar

Вторая половина довольно простая - моторчики внутри клетки двигаются в одном направлении Brownian ratchet одна из теорий объясняющих как эти наномашинки путешествуют в заданном направлении в присутствии весьма ощутимого шума (kBT). В реалии, у моторов есть источник энергии - гидролиз молекул АТФ. Т.е внутри мотора (на его поверхности на самом деле) есть некий бензобак в котором происходит "горение", т.е все по честному и без обмана. Направленное движение подпитывается источником энергии

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 28 Jan 2011 18:21

Flash-04 wrote:я знаю про напряжение отсечки, мне было интересно заметите ли вы :D
Обижаете, у меня оба родителя с радиотехническим образованием и принципиальные электрические схемы я научился читать раньше чем слова :D

Flash-04 wrote:Направленное движение подпитывается источником энергии
Наверняка природа до однонаправленного движения _без_ АТФ раньше нас додумалась, но они моментально замерзали из-за нарушения 2 закона термодинамики, а потому не прошли естественный отбор :-)

User avatar
vm__
Уже с Приветом
Posts: 11756
Joined: 10 Feb 2005 16:08
Location: CMH

Re: Завтра будет термояд.

Post by vm__ » 28 Jan 2011 19:36

Palych wrote:http://www.membrana.ru/particle/4568
...Учёные посчитали, сколько бит содержали кадры с положением ротора, и установили, что при комнатной температуре один бит превращается в 3 х 10 -21 джоулей, в полном соответствии с теорией...
Забавно, выходит тогда, что при комнатной температуре 1 терабайт "превращается" в 2.4 x 10^-11 джоулей, т.е. энергию, необходимую для поднятия одного миллиграмма на 2.4 микрона вверх (если в нулях не запутался, конечно) :umnik1:
Интересно, насколько изменится вес, скажем, терабайтного диска, если его отформатировать, а потом заполнить информацией (типа умными текстами в upper case)? :mrgreen:

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 28 Jan 2011 20:04

OtecFedor wrote:Ответ в том что механическии гистерезис или "дефект" в вашеи нано-турбинке должен быть по енергии порядка кТ. Термические флуктуации, енергия которых тоже кТ, в самом материале турбинки разрушат етот "дефект"
Муравей поднимает больше своего веса. Муравей - не возможен?
Честно говоря, не понял что вы хотели сказать.

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 28 Jan 2011 20:06

Flash-04 wrote:кстати наверное объяснение будет ещё проще - "храповик" для такой турбинки должен быть молекулярного размера и соответсвенно подвержен тем же проблемам с хаотическим движением.
Ага, и по приницпу неопределенности гейзенберга вообще непонятно в каком направлении он вращается :D

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 28 Jan 2011 21:14

в данном случае IMHO даже без квантовой механики можно обойтись.
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

OtecFedor
Уже с Приветом
Posts: 5399
Joined: 17 Oct 2001 09:01
Location: Уездный город N

Re: Завтра будет термояд.

Post by OtecFedor » 28 Jan 2011 23:45

Tagar wrote:
OtecFedor wrote:Ответ в том что механическии гистерезис или "дефект" в вашеи нано-турбинке должен быть по енергии порядка кТ. Термические флуктуации, енергия которых тоже кТ, в самом материале турбинки разрушат етот "дефект"
Муравей поднимает больше своего веса. Муравей - не возможен?
Честно говоря, не понял что вы хотели сказать.

Муравеи возможен, а машина кторая работает на термических флуктуациях или диод с прямым падением kT = 20 mV, нет.

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 29 Jan 2011 00:48

OtecFedor wrote:а машина кторая работает на термических флуктуациях или диод с прямым падением kT = 20 mV, нет.
про диод была шутка для примера, а про флуктуации так и не понятно. почему нет?

OtecFedor wrote:Ответ в том что механическии гистерезис или "дефект" в вашеи нано-турбинке должен быть по енергии порядка кТ. Термические флуктуации, енергия которых тоже кТ, в самом материале турбинки разрушат етот "дефект"
наверное мы "дефект" по-разному понимаем. для меня это скорее механическая особенность оси. давайте назовем ее "защелка". почему она должна разрушаться?

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 29 Jan 2011 01:27

http://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_ratchet
Why it fails

Although at first sight the Brownian ratchet seems to extract useful work from Brownian motion, Feynman demonstrated that if the entire device is at the same temperature, the ratchet will not rotate continuously in one direction but will move randomly back and forth, and therefore will not produce any useful work. A simple way to visualize how the machine might fail is to remember that a ratchet and pawl small enough to move in response to individual molecular collisions also would be small enough to undergo Brownian motion as well. The pawl therefore will intermittently fail, allowing the ratchet to slip backward.
вот так, и все, без объяснений, сломается, и все... :pain1:

User avatar
perasperaadastra
Уже с Приветом
Posts: 20128
Joined: 21 Feb 2009 22:55
Location: Лох Онтарио

Re: Завтра будет термояд.

Post by perasperaadastra » 29 Jan 2011 05:18

Гм... а зачем вообще пытаться использовать броуновское движение, если можно легко получить работу от макроскопических источников: ветер, вибрации и т.п.? Те же самозаводящиеся часы, например.

NS: Вы не против того, чтобы отделить обсуждение "термоаппаратов" в отдельную тему?

User avatar
vm__
Уже с Приветом
Posts: 11756
Joined: 10 Feb 2005 16:08
Location: CMH

Re: Завтра будет термояд.

Post by vm__ » 29 Jan 2011 06:46

Tagar wrote: вот так, и все, без объяснений, сломается, и все... :pain1:
"If it moves, it will break" (c) :umnik1:

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 29 Jan 2011 06:53

vm__ wrote:"If it moves, it will break" (c) :umnik1:
Вопрос в том как быстро? Алкалиновые батарейки тоже садятся, но ими все пользуются.

perasperaadastra wrote:NS: Вы не против того, чтобы отделить обсуждение "термоаппаратов"
Я - за.

User avatar
vm__
Уже с Приветом
Posts: 11756
Joined: 10 Feb 2005 16:08
Location: CMH

Re: Завтра будет термояд.

Post by vm__ » 29 Jan 2011 07:08

Tagar wrote:
vm__ wrote:"If it moves, it will break" (c) :umnik1:
Вопрос в том как быстро? Алкалиновые батарейки тоже садятся, но ими все пользуются.
Ломается всё, даже то, что не движется. Что-то быстрее, что-то медленнее.
Можно ( типа - дискуссию поддержать) подискутировать и обсудить и этот тривиальный факт.
И про водородные - литиево-айфонные - свинцово-сернокислотные батарейки - тоже тема неисчерпаемая ("как атом" (с)) :mrgreen:

Tagar
Уже с Приветом
Posts: 304
Joined: 27 Jun 2007 04:02
Location: Denver, CO

Re: Завтра будет термояд.

Post by Tagar » 01 Feb 2011 08:33

vm__
Откуда: CMH
Кадмий-металл-гибридные забыли? :mrgreen:

Про батарейки - отдельная большая тема, приходилось одно время для handheld терминала на ассемблере с портами общаться чтобы понять какое напряжение и по нему нарисовать "батарейку" на дисплее, которая отображает как бы "уровень" заряда :-) Для разных типов батареек закладывали свои "уровни".

Предлагаю не уходить совсем в оффтопик и вернуться к главной теме, (которых уже две :D )...
Так и не убедили, что "сломается" :food:

User avatar
Flash-04
Уже с Приветом
Posts: 56609
Joined: 03 Nov 2004 05:31
Location: RU -> Toronto, ON

Re: Завтра будет термояд.

Post by Flash-04 » 01 Feb 2011 15:40

Tagar wrote:а про флуктуации так и не понятно. почему нет?

там какая фигня произойдет - вы рассматриваете "дефект" как идеальный, а ничего идеального нет.
Такой "дефект" должен быть молекулярного размера, раз уж вы собрались двигать турбинку толчками отельных молекул, и как результат он попросту не будет работать. Представить какой-то квантовый "запор" который почему-то будет пускать турбинку в одну сторону, и не будет в другую, простите не могу 8)
Not everyone believes what I believe but my beliefs do not require them to.

User avatar
GoodBuyAmerica
Уже с Приветом
Posts: 3564
Joined: 12 Jul 2002 06:38
Location: San Diego

Re: Завтра будет термояд.

Post by GoodBuyAmerica » 07 Feb 2011 08:12

Tagar wrote:<оффтоп>Кстате... про "паровой котел". Не хочу нарушать II закон термодинамики, и тем более изобретать вечный двигатель :umnik1: Мне всегда было интересно почему нельзя сделать (теоретически) микроскопические лопасти на оси. Настолько мелкие чтобы какое-нибудь броуновское движение частиц их колебало туда-сюда. Ось д.б. с механическим "дефектом", чтобы вращалась только в одну сторону. Дальше все ограничивается вашей фантазией - микромоторы изменяющие разность потенциалов на поверхности или еще что-либо... Почему нет?:-) Я помню в институте про это преподу по физике сказал. Она только что-то невнятное про то что экономически не оправдано будет ответила. Я сказал что нужно в какой-нибудь бактерии ДНК поменять чтобы они воспроизводили эти моторчики:-) Преподователь больше не нашла что ответить. Было весело :D </оффтоп>

Tagar,
Как раз у вас в Боулдере Josef Michl такие маленькие турбинки делает, правда в E-coli их пока не вставляет. Сходите к нему, поговорите.
"...обращаться на Вы с большой буквы - это ж каким интеллигентом нужно быть потомственным, злокозненным!" из анонимных постов в ЖЖ

Return to “Наука и Жизнь”