English                                                        Und es geht doch !?

In diesem Artikel geht es um eine bereits 1974 im Journal "Science" veröffentlichte theoretische Versuchsanordnung. Die vom Chemiker Octave Levenspiel beschriebene Apparatur wird hier in bezug auf den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik als Perpetuum mobile 2. Art  diskutiert.
                                                    levenkl

Bei der hier beschriebenen Variante von "Levenspiel's Springbrunnen" ist ein Rad hinzugefügt, welches durch fallende Wassertropfen angetrieben wird. Das Grundprinzip funktioniert so, daß ein mit Wasser gefülltes Rohr, an dessen unterem Ende eine semipermeable Membran angebracht ist, in eine Salzlösung eintaucht. Ist das Rohr relativ kurz, so liegt der Wasserspiegel in diesem, bedingt durch den osmotischen Druck, unterhalb des Salzwasserspiegels. Verlängert man jedoch das Rohr immer weiter in die Tiefe, so kehrt sich das Verhältnis um , da die Dichte der Salzlösung größer ist und somit der hydrostatische Druck mit der Tiefe schneller ansteigt. Bei ausreichend langem Rohr ist der Wasserspiegel höher und fallende Wassertropfen können ein Rad dauerhaft in Bewegung halten.
 

Existiert in einem abgeschlossenen System ein drehendes Rad, dessen Bewegung nicht durch das Einstellen eines endgültigen Gleichgewichtes ("Wärmetod") limitiert ist, so widerspricht das dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Es ist ein Perpetuum mobile 2. Art !

Die Frage, die sich an dieser Stelle ergibt ist- wenn es funktioniert, warum eigentlich? Der Umstand, daß man für eine solche Apparatur lange Rohre braucht, da der osmotische Druck schon bei geringen Konzentrationen hohe Werte annimmt, soll in der theoretischen Betrachtung  keine Rolle spielen. ( Berechnungen dazu unter dem Link Diffusionsmaschine )

Stellen wir uns die Apparatur zunächst einmal ohne das oben angesetzte Abflußrohr vor. In diesem Fall würde der Wasserspiegel im Rohr bis zur Gleichgewichtshöhe ansteigen und keine weitere Energieumwandlung/Bewegung stattfinden. Die Verbindung zwischen der Salzlösung und dem Wasser im Rohr besteht allein über die semipermeable Membran. Durch diese können sich die einzelnen Wassermoleküle in beide Richtungen ( reversibel ) austauschen.
 Setzt man aber das Abflußrohr an, so wird dieses "unproduktive" Gleichgewicht niemals erreicht.  Die Wassertropfen verhindert durch ihren freien Fall  das Einstellen eines endgültigen Gleichgewichtes. Die Verbindung zwischen Salzlösung und Wasser besteht oben nur einseitig, da das Abtropfen nur in eine Richtung ( irreversibel ) möglich ist. Für die Aufrechterhaltung der Drehbewegung sind beide Verbindungen, reversible irreversible , nötig.                                                                                                                              
Die Bedeutung von irreversiblen Prozessen für die Lage von Gleichgewichten wird unter dem Link Irreversibilität contra Thermodynamik 
wie beschrieben.

Die Argumentation auf diesen Seiten ist bewußt kurz gehalten, da sie erst einmal nur als Denkanstoß dienen soll.

zurück       weiter



Info-Datenschutz