Известно, что при растворении в воде некоторых веществ (например, гипосульфита) температура раствора понижается. Используя этот раствор в качестве холодильника, а окружающую среду в качестве нагревателя, мы можем получить некоторую работу. Затем, дождавшись высыхания раствора, повторяем цикл. Получим ли мы таким образом вечный двигатель второго рода?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Растворение гипосульфита действительно охлаждает раствор: эндотермический процесс, энтропия раствора растёт сильнее, чем падает «тепловая». Холодный раствор можно использовать как холодильник машины Карно, среду — как нагреватель, и снять какую-то работу. Пока всё честно.
Дальше автор предлагает «дождаться высыхания и повторить». Высыхание — это испарение воды в атмосферу, необратимое смешение пара с огромным резервуаром воздуха. Система не вернулась: вода из стакана ушла в комнату, атмосфера стала чуть влажнее, гипосульфит остался сухим. Мы потратили запас неравновесности «сухой воздух / жидкая вода».
Когда воздух над раствором насытится, испарение остановится, высыхать будет нечему, цикл встанет. Вечного двигателя второго рода нет. Есть одноразовое использование градиента влажности — того же сорта, что мельница на ветру или турбина на реке: пока есть неравновесность, работу снять можно; когда выровняется — нельзя.
Гипосульфит действительно охлаждает раствор: эндотермическое растворение увеличивает энтропию смеси сильнее, чем падает «тепловая». Снять работу с холодного стакана можно — один раз. Высыхание уносит воду в атмосферу, и система не вернулась: сухой воздух комнаты стал чуть влажнее. Когда относительная влажность дойдёт до 100 %, испарять будет нечего, и машина встанет. Это тот же одноразовый градиент, что ветер или река, а не вечный двигатель второго рода.