1.Введение.
Второе начало термодинамики явилось результатом обобщения наблюдаемых в природе закономерностей- все процессы самопроизвольно (сами по себе, без затраты работы) идут только в одном направлении: теплота переходит от горячего тела к холодному, и никогда наоборот; газ всегда стремится занять весь предоставляемый ему объем, и никогда самопроизвольно не сжимается; газы и жидкости проникают друг в друга и смешиваются, но никогда самопроизвольно не разделяются. То есть, все самопроизвольные процессы ведут к уменьшению и исчезновению разности температур, разности давлений и разности концентраций.Для получения же полезной работы, всегда необходимо иметь разность потенциалов (градиент) какой-либо величины- температуры, давления и т. д.
Вокруг нас океан тепловой энергии, ведь окружающая среда имеет среднюю температуру около 300 град.К . Но, чтобы получить работу необходимо иметь разность температур, т. е. тело с температурой меньшей, чем у окружающей среды-такового в природе нет. Именно поэтому, второе начало запрещает получение работы за счет теплоты окружающей среды. Поэтому, традиционно, для получения работы, создается источник теплоты с температурой большей, чем у окружающей среды- сжигается топливо, не важно органическое или ядерное. Часть энергии принципиально отдается в окружающую среду, как телу с меньшей температурой. Окружающая среда выступает в роли отстойника, в который сбрасывается безпотенциальная энергия. Окружающая среда представляет собойобитель хаоса, энергию которой использовать уже невозможно. Отсюда проблема перегрева планеты- глобальное потепление. На самом деле все еще хуже, т. к. произведенная работа не аккумулируется в каком-либо виде, а, в основном за счет трения, переходит в тепловую форму и разогревает все вокруг.
Везде прослеживается такая цепочка: нагрев (сжигание) > получение работынеизбежный сброс безпотенциальной энергии в окружающую среду. Результат-расходование накопленных запасов органического сырья, которые не безграничны,и перегрев нашей планеты. >
Предлагаемая на рассмотрение идея заключается в том, чтобы построить энергетическую цепочку в таком виде: создание условий, обеспечивающих наличия градиентов (без сжигания топлива) > получение работы > компенсация энергии,затраченной на работу за счет теплоты окружающей среды. Рассматриваемая. Но, второе начало просто констатирует то, что наблюдали, т. е. то, что уже было. Значит, нужно сделать то,чего еще не было. Это значит найти условия, при которых разность потенциалов появляется вполне естественным путем, без затраты работы с нашей стороны (без сжигания топлива). Такие условия можно найти в поле тяжести, при вертикальной протяженности системы и ее неоднородности, например по плотности, в горизонтальном направлении. цепочка- прямое нарушение второго начала
2.Осмотический процесс.
Рассмотрим две вертикальные трубы высотой h, которые соединяются на нижнем и верхнем уровне и находятся в поле тяжести. Одну трубу заполним растворителем с плотностью ρ1, а вторую – раствором вещества со средней плотностью ρ2, примем, что ρ2 больше ρ1 (Рис.1).В местах соединения труб, на нижнем и верхнем уровне, растворы разделим полупроницаемой мембраной, проницаемой лишь для молекул растворителя.
Очевидно, что условие равновесия для данной системы имеет вид
(1)
где Р1 и Р2 –гидростатические давления столба жидкости, соответственно с плотностью ρ1 и ρ2 .
Росм.0 и Росм.h – осмотические давления, соответственно на нулевой высоте и высоте h.
Уравнение (1) запишем в виде
g – ускорение свободного падения;
R – универсальная газовая постоянная;
Т – температура системы;
K0 и Kh – концентрация раствора на высоте h и нулевой высоте соответственно.
Поскольку раствор находится в гравитационном поле, величины Kh и K0 связаны барометрической закономерностью
Kh=K0e- g h/ RT (3)
Согласно формуле (3), зависимость концентрации раствора K от высоты h представляет собой экспоненту (Рис. 2).
Поиск 
Форумы
