Общие принципы превращения энергии с применением изменения концентрации.

Общим принципом технической возможности превращения внутренней энергии вещества в механическую энергию за обратимый цикл может стать дополнительная термодинамическая степень свободы – концентрация. Молекулы имеют конечный объём и молекулы одного вещества своим присутствием могут изменять объём нахождения другого вещества. Так при явлении обратной конденсации именно повышение плотности летучего компонента приводит к испарению малолетучего компонента даже при постоянной температуре и уменьшении объёма.

 

Идея соблазнительная, но абстрактная. Приращение энергии в замкнутом цикле "из ниоткуда" как-то не очевидно. Обсуждалось здесь http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=88543

 

Эту тему инициировал - я и обсуждать я хотел природу явления обратной конденсации, а не появления энергии ниоткуда.

Действительно, не очевидна возможность такого превращения. У нас нет приборов фиксирующих объём вытесненный молекулами, абстрактно мы представляем наличие такого объёма. Если этот объём есть значит он может изменяться, но такое изменение должно происходить по законам микромира, где нет направленной механической работы, а только двигающиеся молекулы. И конечно возникает соблазнительная идея сочетания деформаций, как в области макромира, так и в области микромира.

Так Серогодский А.В. в своём патенте на СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ №2103521 предлагает способ в рамках описанного принципа. Пока мало эффективно, но возможность подтверждается экспериментально. У меня на форумах также есть предложения и я готов добавить, но я чувствую пока их не совершенство.

 

Есть принципиально две возможности создания ВД2 на основе концентрационного варьирования рабочего тела.

В первом - рабочее тело подвергается деформации и теплообмену целиком. Так можно на мелкодисперсной пыли при низком давлении адсорбировать малолетучий компонент, а при высоком давлении летучий компонент полностью смешивается с малолетучим. Эффект достигается путём расширения чисто газовой смеси, а при сжатии часть смеси перейдёт в плёнку на поверхности адсорбента. При этом получить значительную работу за цикл нельзя, но частоту циклов возможно поднять до частоты ультразвука.

Во втором случае рабочее тело последовательно проходит через различные агрегаты как в паровой машине. Тут можно добиваться на каждой стадии процесса изменения концентраций и превращений энергий расчётного максимально возможного результата, но скорость процесса ограничивается ростом потерь при перекачивании. Хотя за цикл возможно получить значительную работу.

В первом и втором случае вариантов технических решений много и какой будет окончательно наилучшим я не знаю.

 

Так в предлагаемом устройстве получается дополнительная энергия? Или же тепловая энергия среды? Или вообще для какой цели предназначено это устройство и этот процесс?

 

Я говорю о новой дополнительной возможности в циклических термодинамических процессах. Просто кроме традиционных степеней свободы – объёма и температуры появляется концентрация. Реализована она может быть в двухфазном состоянии или с применением мембран выборочной проницаемостью. Так для уменьшения потерь при теплообмене применяют теплообмен при встречном движении теплоносителей. Для повышения эффекта работы двигателя же можно использовать встречный газожидкостной поток

 

Данный материал для меня достаточно нов, как и само это направление. Поэтому, я ничего не могу сказать по этому поводу без дополнительного изучения. Но материалов явно недостаточно. Поэтому, прошу Вас, привести все имеющиеся у Вас материалы, ссылки и статьи, чтобы разъяснить приведенные Вами формы получения энергии, их способы и конструкции. Но прочтение вашего документа с двумя рисунками показалось мне очень интересным, хотя я и не понял полностью его содержание с точки зрения способа получения энергии в этом устройстве. Поэтому, прошу дополнительных материалов и разъяснений.

 

Если это направление для вас новое, тогда постараюсь напомнить некоторые моменты из термодинамики. Первый закон термодинамики изменение внутренней энергии системы складывается из изменения тепловой и механической энергий над системой. Изменение механической энергии можно представить как dA=PdV, а тепловой dQ=TdS где dS – изменение энтропии и таким образом энтропия становится параметром состояния наряду с температурой объёмом и давлением. Если видеть только две степени свободы тогда на основе их можно написать полный дифференциал энтропии. Значит, после обратимого цикла, если система вновь вернулась к прежним температуре и объёму, значит давление и энтропия также возвращается к прежнему состоянию, конечно тут не учитываются различные потери, которые теоретически можно исключить. Борьба с различными потерями это другая тема. По первому закону за обратимый цикл теплота в координатах T-Sподведённая к системе должна быть равна работе системы над внешними силами в координатах P-V. При этом любые даже незначительные потери приводят к возрастанию энтропии (тепло передаётся от более горячего тела к более холодному, а потри на трение приводят в безвозвратное превращение механической энергии в теплоту). В данном случае система является идеальным газом. Реальные же газы состоят из молекул, которые имеют конечный объём. Потому реальное вещество обуславливает объём для движения своих молекул не только внешним ограничением пространства, но и посторонними молекулами, количество которых может возрастать или уменьшаться. Мы заем из осмотического давления, что парциальное давление посторонних молекул не формирует дополнительной реакции на парциальное давление данного компонента. То есть, варьируя концентрацию посторонних молекул мы можем даром изменять объём данного компонента.

Если что не ясно задавайте вопросы в дальнейшем постараюсь рассказать о фазовом равновесии при изменении плотности летучего вещества. А ещё почитайте различные патенты.

http://www.findpatent.ru/byauthors/9767/

 

Я понял из Ваших слов следующее. Энтропия, это уменьшение количества молекул в объеме, то есть разряжение. Что создает уменьшение плотности энергии и давления на единицу поверхности, и не позволяет имеющуюся у молекул энергию передать через давление механической системе. Так сказать энтропия, это расширение идеального газа в пустоту, при сохранении общей кинетической энергии молекул и энергии данного газа, но с уменьшением плотности энергии и давления при увеличении объема.

Ваша идея состоит в том, чтобы компенсировать это расширение в пустоту добавлением другого газа или реагента, который повысит давление смеси на момент совершения механической работы. И тем самым позволит перевести частично существующую в молекулах первичного газа тепловую энергию в механическую формы работы смеси газов, повышая их давление за счет плотности и температуры смеси. После чего, можно этот дополнительный газ/реагент (или наоборот), отделить от смеси, конденсировать его и использовать вновь. Тогда как механическая работа будет совершаться за счет тепловой энергии первичного газа, которая не смотря на его энтропию (уменьшение плотности энергии) будет успешно превращаться в механическую работу. Таким образом, для работы всей системы с эффективностью все -таки нужен источник теплоты для совершения механической работы. Хотя и использование тепловой энергии существующей в нагретом газе происходит с большей полнотой, за счет увеличения давления, при добавлении добавочного компонента.

Если я изложил неверно, пожалуйста поправьте меня. Мне бы хотелось понять сущность Вашего устройства и его способа работы.

 

В справочнике «равновесие жидкость-пар» «химия» 1987 читаем для смеси аргона и тетраметилметаном с повышением давления концентрация аргона в жидкости взрастает пока концентрация не дойдёт до критической при давлении порядка 250атм, а концентрация аргона в паре при 128атм 93%, но в дальнейшем концентрация падает пока при критическом давлении сравниваются с концентрации в жидкости 75%. Спрашивается, почему повышение плотности аргона в газе вызывает ещё большее повышение плотности те-метана в паре. Просто концентрация аргона в жидкости, с повышением его плотности в газе, растёт. Те-метан разбавляется, силы молекулярного взаимодействия в жидкости уменьшаются. И плотность насыщенных паров те-метана растёт. Подобный процесс происходит при разбавлении масленой краски сиккативом для уменьшения времени высыхания краски.

 

Так (dS/dV)- при постоянной температуре по соотношению Максвелла равно (dP/dT)- при постоянном объёме и эта величина пропорциональна плотности, но плотность необходимо считать не из учёта границ объёма, но с учётом объёма посторонних и своих молекул. И потому даже при постоянной температуре мы можем изменять (dS/dV) путём изменения количества посторонних молекул, что в итоге может привести в превращение тепла в работу за обратимый цикл. (dP/dT)- при постоянном объёме у жидкости очень высокая и это происходит из-за конечного размера молекул.

 

Вполне осуществимая идея. В замкнутом контуре можно продержать энергию очень долго.