Может ли объект преобразовывать тепло окружающего воздуха в механическую энергию, чтобы ускориться?
Другими словами, корабль будет всасывать окружающий воздух, состоящий из молекул с случайной скоростью, а затем выбрасывать газ обратно в более едином направлении, чтобы он ускорялся в противоположном направлении.
Это будет использовать только это в качестве источника энергии. Так, например, реактивные двигатели не будут работать, потому что они используют внутреннее топливо в дополнение к внешнему воздуху. Кроме того, я действительно просто заинтересован в динамике жидкости в виду. Так что не собирайте молекулы воздуха, а затем сливайте ядра вместе или что-то в этом роде.
Возможна ли такая поделка? Или какой-то принцип мешает. Например, может быть, сопротивление, вызванное сбором газа, всегда компенсирует силу, вызванную его выбросом, или что-то в этом роде, я не знаю.
Пожалуйста, дайте мне знать, если я должен сформулировать вопрос более четко.
Может ли объект преобразовывать тепло окружающего воздуха в механическую энергию, чтобы ускориться?
Только если в двигателе имеется тепловой резервуар с более низкой температурой, чем окружающий воздух (да и то в течение ограниченного периода времени). Например, он может содержать резервуар с холодной жидкостью с низкой температурой кипения, использовать атмосферное тепло для кипячения этой жидкости и использовать расширяющийся пар для перемещения поршней, ведущих колес и т. д. (в основном низкотемпературный паровой двигатель).
Без низкотемпературного теплового резервуара это нарушило бы второй закон термодинамики. В частности, это противоречило бы формулировке второго закона Кельвина-Планка, которая гласит:
Невозможно придумать циклически работающую тепловую машину, действие которой состоит в том, чтобы поглощать энергию в виде тепла из одного теплового резервуара и совершать эквивалентное количество работы.
Может ли объект преобразовывать тепло окружающего воздуха в механическую энергию, чтобы ускориться?
Да, объект (тепловая машина) теоретически может полностью преобразовать тепло в механическую энергию в процессе . Примером может служить обратимый процесс изотермического расширения в цикле Карно.
Но тепловой двигатель не может полностью преобразовать тепло в механическую энергию, работая в цикле . Это нарушило бы следующее утверждение второго закона Кельвина-Планка (выделено мной жирным шрифтом):
Ни одна тепловая машина не может работать в цикле , передавая тепло с помощью одного резервуара.
Для выполнения второго закона часть тепла, взятого из воздуха, должна быть отдана в более низкотемпературную среду. Максимально возможная эффективность цикла соответствует циклу Карно.
Другими словами, корабль будет всасывать окружающий воздух, состоящий из молекул с случайной скоростью, а затем выбрасывать газ обратно в более едином направлении, чтобы он ускорялся в противоположном направлении.
То, что вы описываете здесь, не является преобразованием тепла в механическую энергию, как вы изначально заявили в первом предложении. Тепло будет передаваться энергии от воздуха к объекту из-за разницы температур. То, что вы описываете, - это передача массы (воздуха) объекту, и объект каким-то образом берет внутреннюю кинетическую энергию молекул воздуха и использует ее для движения объекта. Проблема в том, что вы не описали механизм для этого и должны это сделать.
Надеюсь это поможет.
То, что вы описали, является вариацией демона Максвелла, предложенной физиком Джеймсом Клерком Максвеллом в 1867 году. Цитата из Википедии :
В мысленном эксперименте демон управляет небольшой невесомой дверью между двумя газовыми камерами. Когда отдельные молекулы газа (или атомы) приближаются к двери, демон быстро открывает и закрывает дверь, пропуская только быстро движущиеся молекулы в одном направлении и только медленно движущиеся в другом. Поскольку кинетическая температура газа зависит от скоростей составляющих его молекул, действия демона заставляют одну камеру нагреваться, а другую охлаждать. Это уменьшит общую энтропию двух газов без приложения какой-либо работы, тем самым нарушив второй закон термодинамики.
В вашем случае, если бы это было возможно, разница температур между двумя камерами могла бы привести в действие тепловую машину и, скажем, пропеллер. В цитируемой статье в Википедии также упоминается статья 2006 года, описывающая использование лазера для сортировки молекул:
процесс требует больше энергии от лазерных лучей, чем может быть получено за счет генерируемой разности температур.
так что законы термодинамики не нарушаются.
Н. Дева
Боб Д
слебетман