Perpetuum Mobile

[Graf Zahl]

Hallo Roland, Graf Zahl,

ich habe ein paar kritische Anmerkungen zu dem Artikel.

...

Dumme Frage am Rande: Ist das hier üblich, dass die Diskussion zu einem Artikel nicht auf der Diskussionsseite geführt wird? Naja, so solls halt sein.

Hallo Gluon,

Willkommen bei EsoWatch!
Du hast Ahnung von Physik -> Klasse. Experten sind immer gern gesehen.
Du kannst Dich auch gern mal an den WikiSysop wenden und ihn fragen, ob er Dir eine Schreiberlaubnis für das Wiki gibt. Dann kannst Du natürlich auch auf der Diskuseite Hinweise eintragen. Bis dahin tut es das Forum auch.

Gruß
GZ

[WikiSysop]

Du kannst Dich auch gern mal an den WikiSysop wenden und ihn fragen, ob er Dir eine Schreiberlaubnis für das Wiki gibt. Dann kannst Du natürlich auch auf der Diskuseite Hinweise eintragen. Bis dahin tut es das Forum auch.

Er darf schon ins Wiki.

[Roland K.]

Hallo Gluon,

ich will auf einige Deiner Anmerkungen hier eingehen.

Du schreibst:
"1) ein PPM 3. Art ist mir nicht bekannt. Und da scheine ich nicht alleine zu sein: der Gerthsen (das Standartnachschlagewerk der Physik), der Nolting (ein Buch über theoretische Physik) noch der Link den du angegeben hast erwähnen ein PPM 3.Art. Wikipedia tut es, aber auch die Wikipedia kann irren. Ich würde das einfach weglassen. Wenn natürlich der ein oder andere Esoteriker davon spricht, müssen wir es einbauen."

In dem angegebenen Link Seite 66 wird das Thema kurz gestreift, in der dort angegebenen Literatur wird ausführlich darauf eingegangen. Ich kenne das Thema auch ausschließlich aus einer Vorlesung. Der Wikipedia-Artikel enthält viele Fehler, z.B. die ständige Verwechslung der Begriffe ,,geschlossenes System" und ,,abgeschlossenes System". Außerdem sind einige Abschnitte von PM-Esoterikern geschrieben. So z.B. Nullpunktenergie ... upss, Sie haben meine Korrektur des ersten Abschnitts schon angenommen. Ich werde die weiteren Abschnitte noch bearbeiten müssen.

Du schreibst:
"2) Die PPM "Forscher" akzeptieren die HS der Thermodynamik nicht oder behaupten, ihr Gerät würde mit unbekannten Energieformen angetrieben. Das bedeutet, dass wir nicht nur innerhalb der HS argumentieren dürfen, wir brauchen also ein Kapitel über diese Konverter."

Stimmt leider, macht aber viel Arbeit.

Du schreibst:
"3) Die allgemeine Definition von PPMs [können wir uns bitte auf PM als Abkürzung einigen?] ist problematisch, da die Prinzipen, die sie verletzen wenig miteinander zu tun haben (es sind halt Axiome, und die sollten möglichst wenig mit einander zutun haben, sonst ist ja ein Teil überflüssig).  Wir müssen also unsere Argumente gegen die PPMs zielgerichtet einsetzen, sonst passiert genau das:
Zitat von: Roland K. am 31. August 2009, 16:10:12
Zitat: "Ein funktionierendes Perpetuum Mobile wäre mit den heutigen Kenntnissen der Physik unvereinbar, insbesondere mit dem Energieerhaltungssatz und dem Noether-Theorem."
Ein Perpetuum Mobile 2. Art würde weder gegen den Energieerhaltungssatz noch eines der Noether-Theoreme verstoßen.

Darum mein Vorschlag:

"Ein ein perpetuum mobile (lat: ewige Bewegung) ist eine Vorrichtung, die dem Ersten oder dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik widerspricht. Man unterscheidet sie nach dem Hauptsatz, den sie verletzen. Viele Laien, Einzelforschern und Pseudowissenschaftler sind sich dieser Problematik bewusst, und verzichten auf den Begriff PPM, indem sie behaupten, ihre Vorrichtung erhält Energie aus bislang unbekannten Quellen (z.B.freie Energie). ""


Hmm, was ist denn an meinem Text unverständlich, missverständlich oder irritierend? Ich wollte nicht allzu sehr ins Detail gehen. Vielleicht sollten wir hier noch Ilya Prigogine zitieren:
http://de.wikipedia.org/wiki/Ilya_Prigogine
http://www.amazon.de/Dialog-Natur-Neue-naturwissenschaftlichen-Denkens/dp/3492111815
Piper Verlag, 1980. S. 210 ff
,,Eine solche Schlussfolgerung kann nicht a priori ausgeschlossen werden. Tatsächlich wissen wir heute nicht, ob der Zweite Hauptsatz mit all den bekannten Wechselwirkungen zwischen Teilchen, namentlich mit der gravitativen Wechselwirkung, vereinbar ist. ... Wir wissen mit anderen Worten nicht, ob die Gravitation in den Zweiten Hauptsatz einbezogen werden kann. Was allerdings die kurzreichweitigen Kräfte der molekularen Wechselwirkungen betrifft, so haben wir gegenwärtig keinen Grund, an der Gültigkeit des Zweiten Hauptsatzes zu zweifeln. ..."

Das Zitat ist zwar schon etwas angestaubt, aber ich mag es wegen seiner Eindeutigkeit. Inzwischen haben Prigogines Zweifel an der Allgemeingültigkeit des Zweiten Hauptsatzes weitere Nahrung erhalten.

http://www.true-random.com/knart.pdf
Hier wird berichtet, dass es gemäß theoretischer Betrachtungen einen Temperaturgradienten in einem Gas gibt, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft befindet, sofern die freie Weglänge groß ist gegenüber der Höhe der Gassäule. Dieses Ergebnis widerspricht dem Zweiten Hauptsatz. Jedoch stehen noch keine experimentellen Daten zur Verfügung, und hier auf der Erde, wäre eine technische Nutzung dieses Effekts wegen der geringen Schwerkraft nicht möglich.

http://www.iop.org/EJ/abstract/1367-2630/7/1/010
Hier wird berichtet, dass die Frage der Allgemeingültigkeit des 2. Hauptsatzes auch im Falle kurzreichweitiger Kräfte noch immer ein aktuelles Forschungsthema ist.

Du schreibst:
,,... b) bei Heizungsanlagen wird (ohne Spaß) der Wirkungsgrad tatsächlich mit über 100% angegeben.  http://www.wohnnet.at/heizungswirkungsgrad.htm das sollte zumindest erwähnt werden."

Kurz erläutert, für die Nichthermodramatiker unter uns. Der Technische Wirkungsgrad bezieht sich hier auf ein Gas über 100°C, weil ja das Abgas gasförmig aus dem Kamin kommen soll. Es fehlt also die Kondensationswärme des Wassers. Lässt man das Wasser kondensieren – technisch kein Problem, wenn man es irgendwie abführt, ergibt sich ein Technischer Wirkungsgrad von über 100%, die physikalische Ausnutzung der Verbrennungswärme des Heizmaterials kann aber trotzdem nicht über 100% kommen. Hier gilt die Grenze des Carnotschen Wirkungsgrades nicht, weil eine Heizungsanlage nun mal keine Wärmekraftmaschine ist.

Du schreibst:
,,5) "Perpetuum Mobile zweiter Art: Dies wäre eine Maschine, die an ihrem Standort der Umgebung Energie entziehen könnte." Klasse, ich bin auch ein PPM, denn ich kann meiner Umgebung Energie entziehen. Dieser Satz sollte SOFORT entfernt werden."

Das hatte ich ja oben schon kritisiert. Es müsste heißen: Dies wäre eine Maschine, die an ihrem Standort der Umgebung Wärme entziehen könnte, ohne dass ein natives Temperaturgefälle vorhanden wäre.

Du schreibst:
,,6) Über Feinheiten wie weiterführende Gedankenexperimente sollten wir uns später Sorgen machen."

Sehe ich auch so. Die Feinheiten versteht ohnehin nur ein Physiker oder Physikochemiker (Prigogine hat den Nobelpreis in Chemie bekommen, nicht Physik).

Du schreibst:
,,7) "In mikroskopischen Bereichen gibt es heute eine Vielzahl von Gedankenexperimenten, in denen die Wahrscheinlichkeit eines Flusses mit der Wahrscheinlichkeit eines Systemzustands zumindest scheinbar konkurrieren." diesen Satz verstehe ich nicht."

Kennst Du den Maxwellschen Schwingtürendämon? Bei Druckgleichgewicht auf den beiden Seiten der Schwingtür, sollte sich gemäß der Intuition ein Materialfluss in Richtung der Öffnungsmöglichkeit der Tür ergeben. Thermodynamisches und Statistisches Gleichgewicht scheinen hier dem ersten Augenschein nach nicht identisch zu sein. Widerlegung durch Bennett (versuch mal die von mir angegebene Literatur zu finden). Eine Diskussion darüber und über weiter gehende Ideen, sollten wir vorerst zurückstellen.

Ich kann unseren Artikel leider nicht selbst korrigieren - und dieses Schreibverbot für mich finde ich aus ethischen Gründen auch völlig o.k. (sonst würde ich den Artikel über Weidenbusch korrigieren, obwohl ich dort selber betroffen bin). Ich werde aber möglichst bald die Korrektur der nächsten Wikipedia-Abschnitte vornehmen, dann könnt ihr ja einfach von Wikipedia übernehmen.

mfg
Roland K.

[Roland K.]

O.k. langsam tut sich was. Gut so - war auch wirklich nötig.

"Eine solche Maschine verletzt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, weil die vollständige Umwandlung von Arbeit in Wärme irreversibel ist."

Die vollständige Umwandlung von Arbeit in Wärme ist irreversibel. Das stimmt zwar, aber ...

Nehmen wir mal an elektrische Arbeit wird dazu verwendet, Bewegungsenergie zu erzeugen. Dabei wird unweigerlich auch etwas Wärme entstehen. Könnte diese Wärme zuzüglich der Bewegungsenergie nun wieder vollständig in elektrische Arbeit umgewandelt werden? Nein, dem widerspricht der Carnotsche Wirkungsgrad. Die Umwandlung von Arbeit in Wärme ist also IMMER irrversibel, egal ob vollständig oder teilweise.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dissipation_(Physik)
Dissipation (lat. für ,,Zerstreuung") bezeichnet in der Physik den Vorgang in einem dynamischen System, bei dem z. B. durch Reibung die Energie einer makroskopisch gerichteten Bewegung, die in andere Energieformen umwandelbar ist, in thermische Energie übergeht, d. h. in Energie einer ungeordneten Bewegung der Moleküle, die dann nur noch teilweise umwandelbar ist.
*****************************

Bei einem PM 2. Art geht es aber darum, Wärme in Nutzenergie umzuwandeln (nicht umgekehrt). Und diese Umwandlung kann nie vollständig stattfinden, sondern wird durch den Carnotschen Wirkungsgrad begrenzt, der von der zur Verfügung stehenden Temperaturdifferenz zweier Wärmereservoirs abhängig ist.

[Gluon]

Die vollständige Umwandlung von Arbeit in Wärme ist irreversibel. Das stimmt zwar, aber ...

Nehmen wir mal an elektrische Arbeit wird dazu verwendet, Bewegungsenergie zu erzeugen. Dabei wird unweigerlich auch etwas Wärme entstehen. Könnte diese Wärme zuzüglich der Bewegungsenergie nun wieder vollständig in elektrische Arbeit umgewandelt werden? Nein, dem widerspricht der Carnotsche Wirkungsgrad. Die Umwandlung von Arbeit in Wärme ist also IMMER irrversibel, egal ob vollständig oder teilweise.

Ja, richtig wäre natürlich "Eine solche Maschine verletzt den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, weil die vollständige Umwandlung von Wärme in Arbeit irreversibel ist."

[Roland K.]

Hallo Gluon,

ich finde den Perpetuum Mobile Artikel auf Wikipedia
http://de.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_Mobile

jetzt recht gut. Über einzelne Formulierungen und die erstrebenswerte Gliederung können wir ja hier diskutieren.

Ich würde nicht den Versuch empfehlen, jede Idee zu einem PM 1. Art zu widerlegen. Dafür gibt es das erste Noether Theorem.

Ich würde auch nicht den Versuch empfehlen, noch ungelöste Ideen zu einem PM 2. Art zu widerlegen. Dafür ist die Problematik echt zu schwierig. Wir sollten allenfalls auf den Maxwellschen Dämon
http://de.wikipedia.org/wiki/Maxwellscher_D%C3%A4mon
eingehen und die Smoluchowski-Ratsche
http://de.wikipedia.org/wiki/Molekulare_Ratsche

Wenn wir hier anfangen würden, über den Vögtle-Propeller oder den Köster-Trichter zu debattieren, würde uns kein Leser mehr verstehen.

mfg
Roland K.

[Roland K.]

Leute,

wann kommt ihr denn endlich in die Puschen? Der derzeitige Artikel ist eine Blamage für uns. Und so schwierig ist eine Korrektur doch gar nicht! Der Wikipedia-Artikel ist jetzt - nach meiner Mitarbeit - o.k., und ich stehe für Diskussionen und Erklärungen hier bereit.

mfg
Roland K.

[nihil jie]

also bis jetzt kenne ich nur ein perpetum mobile... und das ist das universum selbst *tztzzt

naja... ich lasse mein kommentar zum thema aber jetzt nur als scherz da

[Roland K.]

Wenn wir jetzt auch noch das Fass "Kosmologien" aufmachen wollen, haben wir wirklich was zu tun. Aber ich denke, dass die Existenz des Universums weder gegen den Energieerhaltungssatz noch den Entropievermehrungssatz verstößt. ... Jede Menge offene Fragen.
*http://www.wissenschaft-im-dialog.de/aus-der-forschung/wieso/detail/browse/4/article/was-war-vor-dem-urknall.html?tx_ttnews[backPid]=88&cHash=03f5da72d5*


mfg
Roland K.

[Roland K.]

Leute!

Hier hat sich ja immer noch nichts getan. Wenn einer unseren aktuellen PM-Artikel liest, sind wir bis auf die Knochen blamiert. Leute, jetzt hab ich hier meinen Verbesserungsvorschlag gemacht und auch im Wikipedia-Artikel bzgl. ,,perpetuum mobile" und ,,Maxwellscher Dämon" ordentlich eingegriffen. Wo ist Euer Problem?

Noch zum Thema:

Winzig kleines Perpetuum Mobile entdeckt

http://www.nachrichten.net/details/4765/USA_Winzig_kleines_Perpetuum_Mobile_entdeckt.html

http://www.shortnews.de/start.cfm?id=792995

Dies ist meines Wissens der erste experimentelle Beweis, dass ein PM 2. Art prinzipiell möglich ist. Um zu einem nutzbaren makroskopischen PM zu kommen, ist es aber noch ein weiter Weg.

mfg
Roland K.

[WikiSysop]

Ich möchte gerne vorgerechnet kriegen, wie dabei der 2. hauptsatz verletzt wird.

[Roland K.]

Hi WikiSysop,

in der Quelle wird von QM, RT und einer Kombination von beiden gesprochen. So kompliziert muss man es m.E. für eine rein qualitative Betrachtung gar nicht machen. Der elektr. Strom resultiert einfach aus der Wärmebewegung (hier Fermienergie) der Elektronen. Da Elektronen aufgrund ihrer Ladung miteinander weitreichend wechselwirken, muss ab einer gewissen Größe des Stromkreises die Bewegung der Elektronen gleichgerichtet sein. Gelangt man in diese kleinen Bereiche, kann man nicht mehr zwischen magnetischer und elektrischer Wirkung unterscheiden, man spricht dann einfach von Spin-Spin-Wechselwirkungen. Will man den Effekt auch noch genau quantifizieren, muss man offensichtlich die RT bemühen. Zu beachten ist, dass die Richtung des Stromkreises zwar im einzelnen Ring (ewig) erhalten bleibt (sofern er nicht STARK beeinflusst wird), aber diese Richtung bei mehreren Ringen rein statistisch verteilt ist. Würde man die Metallringe noch kleiner machen, würde die Richtung des Stroms von Zeit zu Zeit spontan umkehren. Nur in diesem Größenbereich von ca. 1µm existiert das beschriebene Phänomen.

Wie könnte man nun dieses winzige PM, das noch alle Hauptsätze der Thermodynamik erfüllt, zu einem makroskopischen PM nutzen, und warum wäre in diesem der 2. Hpts. verletzt?

Man müsste zunächst viele der kleinen Metallringe neben einem makroskopischen Draht platzieren. Dann lässt man durch diesen makroskopischen Draht einen elektrischen Strom fließen, der eine starke Beeinflussung der kleinen Metallringe bedeuten würde, so dass deren Ströme gleichgerichtet werden. Schaltet man nun den Strom im makroskopischen Draht aus, bleiben die (nun gleichgerichteten) Ströme in den kleinen Metallringen erhalten und induzieren ihrerseits einen kleinen Strom im makroskopischen Draht. Gibt es dort einen Verbraucher, werden zunächst die Elektronen im makroskopischen Draht abgebremst. Über die Induktion verlieren auch die Elektronen in den kleinen Metallringen an Bewegungsenergie, sind also bzgl. der Atome des Metallrings unterkühlt. Durch die Wärmebewegung der Atome gewinnen die Elektronen erneut an Bewegungsenergie. Aber aufgepasst: So wie schon im stationären Zustand die ungerichtete Bewegungsenergie der Atome zu einer gerichteten Energie der Elektronen führt, so führt auch eine kleine Störung des stationären Zustands zu einer gerichteten Energie der Elektronen.

mfg
Roland K.

[WikiSysop]

...
Draht aus, bleiben die (nun gleichgerichteten) Ströme in den kleinen Metallringen erhalten und induzieren ihrerseits einen kleinen Strom im makroskopischen Draht. Gibt es dort einen Verbraucher, werden zunächst die Elektronen im makroskopischen Draht abgebremst. Über die Induktion verlieren auch die Elektronen in den kleinen Metallringen an ...

Ich habe in der Schule gelernt, dass U = d/dt Fi . Und d/dt ist hier null. Da wird nichts induziert.

[Roland K.]

Hallo WikiSysop,

diese Form der Induktion - die elektrische Induktion - hat nichts mit der elektromagnetischen Induktion zu tun. Ist Dir folgendes Phänomen bekannt? Zwei Drähte liegen parallel dicht nebeneinander. Durch den ersten Draht wird ein Gleichstrom geschickt. Man misst im zweiten Draht an dessen Enden eine Spannung. Werden die Enden miteinander verbunden, kann man einen induzierten Strom messen.

Wie ist das Phänomen zu erklären? Stell Dir mal vor, Du hast zwei Zahnräder dicht bei einander, aber die Zahnräder berühren sich nicht. Jetzt soll sich das eine Zahnrad drehen. Passiert beim anderen nichts, weil die Zahnräder sich ja nicht berühren. Nun lädts Du beide Zahnräder elektrisch auf. Die können gleichnamig oder ungleichnamig geladen sein. Bewegt sich nun das eine Zahnrad, wird sich nach kurzer Zeit auch das andere Zahnrad drehen, weil die Zahnräder über Kräfte miteinander verbunden sind.

Bei der elektrischen Induktion ist es ähnlich. Im einen Draht bewegen sich Elektronen in eine Richtung. Diese Elektronen schieben über die abstoßende Coulombkraft im anderen Draht Elektronen vor sich her.

mfg
Roland K.

[WikiSysop]

Bullshit.