English text
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.
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 innen 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 - 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.
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 oben 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.
Im nächsten Kapitel geht es um den Einfluß irreversibler
Vorgänge auf die Gleichgewichtslage.
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