Grafenbatteri

[Tubba]

Om vi bortser från att du säger emot dig själv när du först postulerar ett slutet termodynamiskt system som sedan ska få sin temperatur förändrad så är misstaget du gör att glömma att systemet inte är isolerat.

Ursäkta, isolerat, inte slutet. Temperatur är ungefär genomsnittlig kinetisk energi hos en substans. Jag kan överföra kinetisk energi till värmeenergi, och därmed öka temperaturen. Jag har väl inte sagt något om att systemet måste stå i termodynamisk jämvikt, heller? Annars skulle man ju inte kunna göra något allt.

Det är det som är själva poängen i t. ex. värmemotorer och kylskåp.

Kylskåpet bränner en massa soppa på att komprimera saker. Detta introducerar nödvändig entropiökning som krävs för att minska entropin i kylskåpet. Värmemotorer utnyttjar skillnaden mellan två stängda (inte isolerade) system. Det varma (med hög kinetisk energi) hamrar mera på en kolv än vad det kalla (med låg kinetisk energi) på andra sidan gör.

INGEN SÅDAN SKILLNAD FINNS HÄR.

Din eftersökta förändring i entropi kan beräknas med Clausius olikhet: dS = dQ/T

The Clausius Inequality applies to any real engine cycle and implies a negative change in entropy on the cycle. That is, the entropy given to the environment during the cycle is larger than the entropy transferred to the engine by heat from the hot reservoir.

...vilket gör att nettoeffekten blir en ökad (global) entropi.

Jag är inte intresserad av siffrorna just nu, jag är intresserad av fysiken. För övrigt, jag HL:ade ditt problem. Det finns ingen värmereservoar i det här systemet. Batteriet står i termisk jämvikt med omgivningen.

[Thermal]

Skall vara publicerat i Physical Review Letters som brukar ha ganska strikt review så felet ligger ganska sannolikt i Ny Tekniks beskrivning.

Du hittar originalartikeln här. Tycks vara en subtil men sedan tidigare känd effekt. Om jag förstår saken rätt handlar det om att elektrisk energi har lägre entropi än inkoherent ljus och att man därför kan stjäla termisk energi från lysdioden och ändå få totala entropin att öka. Rätt häftigt, och en effekt jag aldrig hört talats om trots att jag jobbade med laserdioder en gång i tiden.

Ny Tekniks beskrivning var kanske inte den tydligaste, men det går inte att ge en så tydlig beskrivning på begränsat utrymme med en läsarkrets med högst blandade kunskaper så i det fallet tycker jag inte man kan säga att de gjort något fel.

Nu är detta om en annan artikel med dioder och det strder inte mot termodynamiken. Den artikel jag hänvisade som trådämne var ett batteri byggt av grafen.

Tack för adressen till orginalartikeln. Där finns en massa fysik som jag inte riktigt kan greppa. Dock begriper jag att den avgivna effekten från LEDen är i form av strålning som inte direkt kan jämföras med värme. Enligt uppgift 69 pikowatt utsstrålat mot 30 pikowatt tillfört.

Men, antag att apparaten är omgiven av en skokartong som befinner sig i en temperaturmässigt homogen omgivning. I så fall så omvandlas strålnigen mot de inre väggarna mot en temperatur som är högre än den omgivande temperaturen eftersom den tillförda elektriska effekten är >0 W. Den eventuella sänkningen av apparatens inre temperatur gentemot skokartongens omgivning är i så fall helt i överenstämmelse med ett kylskåps funktion.

Författarna är säkert mycket kvalifierade personer men som ibland glömmer bort att förklara saker och ting på ett enkelt sätt. Och, som frarmför allt har glömt bort att jämföra med Carnots ekvationer !

[Thomas P]

Författarna är säkert mycket kvalifierade personer men som ibland glömmer bort att förklara saker och ting på ett enkelt sätt. Och, som frarmför allt har glömt bort att jämföra med Carnots ekvationer !

Så fungerar vetenskapliga artiklar, framförallt i tidskrifter som PRL som bara tillåter korta artiklar. Eftersom fysiken bakom var känd sedan förut bryr sig författarna inte om att göra den av dig efterlysta beräkningen, utan teorin får man gå till de angivna referenserna för att hitta. De ger bara precis så mycket bakgrund att man kan förstå idén, vilket är vad som behövs för att läsaren skall kunna avgöra om det hela är värt mer djupgående litteraturstudier.

[Moridin]

Temperatur är ungefär genomsnittlig kinetisk energi hos en substans.

Nej. Inte ens i närheten. Det skiljer en faktor på ungefär 23 tiopotenser mellan de där två storheterna.

INGEN SÅDAN SKILLNAD FINNS HÄR.

Jodå. Både jag och de på JREF påpekade en möjlighet. Eller läs om Arxiv artikeln, eller citatet från den som presenterats tidigare i tråden: "Here we present a graphene device with asymmetric electrodes configuration to capture such ionic thermal energy and convert it into electricity" och "the thermal velocity of ions can be maintained by the external environment, which means it is unlimited"."

Din eftersökta förändring i entropi kan beräknas med Clausius olikhet: dS = dQ/T

The Clausius Inequality applies to any real engine cycle and implies a negative change in entropy on the cycle. That is, the entropy given to the environment during the cycle is larger than the entropy transferred to the engine by heat from the hot reservoir.

...vilket gör att nettoeffekten blir en ökad (global) entropi.

Jag är inte intresserad av siffrorna just nu, jag är intresserad av fysiken.

Läs om det jag skrev.

Det finns ingen värmereservoar i det här systemet. Batteriet står i termisk jämvikt med omgivningen.

Återigen, läs om vad de skrivit på JREF. Eller tidigare i tråden. Eller i ursprungsartikeln. Eller den förstorade texten ovan.

[Tubba]

Temperatur är ungefär genomsnittlig kinetisk energi hos en substans.

Nej. Inte ens i närheten. Det skiljer en faktor på ungefär 23 tiopotenser mellan de där två storheterna.

Jaha. Värme, då. Du vet vad jag menar.

...
snip
...

Okej, vad är det du tänker dig? Att omgivningen skiftar i temperatur, vilket introducerar en skillnad mellan omgivningen och batteriet? Hmmm. Verkar absurt. För det första, betrakta "An output voltage around 0.35 V was generated when the device was dipped into saturated CuCl2 solution, in which this value lasted over twenty days." Temperaturskiftningar av det slaget torde inte ge en konstant spänning. För det andra lär det inte vara speciellt användbart i organ.

Så... beskriv för mig den fysikaliska process med vilken batteriet ökar entropin. Vad gör batteriet, som minskar mängden tillgänglig energi (kom ihåg att man alltid kan återföra värmeenergin till omgivningen, eller raffinera den om vi kan utvinna energi ur omgivningen)? Var är din temperaturskillnad? Skillnaden är mellan vilka substanser? Var är värmereservoaren? Var specifik.

[Moridin]

Jaha. Värme, då. Du vet vad jag menar.

Nej, det är temperatur. Bara att konstanten är en halv gånger Boltzmanns konstant.

Okej, vad är det du tänker dig? Att omgivningen skiftar i temperatur, vilket introducerar en skillnad mellan omgivningen och batteriet? Hmmm. Verkar absurt.

Precis vad som sker i en värmemotor.

Så... beskriv för mig den fysikaliska process med vilken batteriet ökar entropin.

Jag gjorde det tidigare.

Din eftersökta förändring i entropi kan beräknas med Clausius olikhet: dS = dQ/T

The Clausius Inequality applies to any real engine cycle and implies a negative change in entropy on the cycle. That is, the entropy given to the environment during the cycle is larger than the entropy transferred to the engine by heat from the hot reservoir.

...vilket gör att nettoeffekten blir en ökad (global) entropi.

[Tubba]

Nej, det är temperatur. Bara att konstanten är en halv gånger Boltzmanns konstant.

Jaha. Den genomsnittliga jävla kinetiska energin på molekylerna i luften. Är du nöjd nu? Eller är det ännu en metadebatt till syfte att distrahera från diskussionen?

Precis vad som sker i en värmemotor.

Jag förklarade varför det är absurt (Skiftande kroppstemperatur i inre organ?). Och fysiken bakom verkar inte riktigt gå ihop heller. I princip skulle man kunna ställa en mugg med luft med en cylinder i kopplad till en generator, och ställa utomhus och dra energi av värmeskiftningarna där. Men jag har lite svårt att se hur spänning skulle uppstå inuti batteriet när den interna temperaturen ökar. Jag säger inte att det är omöjligt, men jag förstår inte alls hur det skulle gå till.

Jag gjorde det tidigare.

Wow, tror du att du kan bullshitta dig till seger i alla argument? Illustrera den fysikaliska process som du tänker dig sker med egna ord. Jag är idel öra.

[greisa]

Vad diskuteras egentligen här, temperaturdifferens eller en grundläggande förståelse av fysik? Termodynamik lär väl varenda elev att när en förändring sker så handlar det om energier, och att inget är gratis.
Är en evighetsmaskin möjlig? Nej och jag hoppas att att vi alla förstår varför en sådan ide är omöjlig på alla plan. Det handlar inte bara om matematik utan också om att förstå enkla samband och principer.

/Greger

[Moridin]

Jaha. Den genomsnittliga jävla kinetiska energin på molekylerna i luften. Är du nöjd nu?

Nej. Temperaturen är proportionell (med 1/2 multiplicerat med Boltzmanns konstant som proportionalitetskonstant) mot den genomsnittliga kinetiska energin på de ingående partiklarna.

Jag förklarade varför det är absurt [...]. Och fysiken bakom verkar inte riktigt gå ihop heller.

Värmemotorer är mycket välanvända i praktiken utan några problem. Nu vet jag själv inte hur det är tänkt att detta batteri ska fungera, och jag har ingen anledning att tro att den fungerar i praktiken, men din invändning är i vilket fall inte hållbar (på grund av just detta motexempel).

Wow, tror du att du kan bullshitta dig till seger i alla argument? Illustrera den fysikaliska process som du tänker dig sker med egna ord. Jag är idel öra.

Jag är inte här för att utbilda dig eller göra dina hemläxor. Läs länken och citatet jag gav.

Det stämmer mycket väl att den lokala entropin minskar. Detta ser synbart ut som ett brott mot termodynamikens andra huvudsats, men det som räddar situationen är att ökningen i entropi i omgivningen under processen är ännu större, vilket ger en nettoökning i entropi. Jämför med biologiska organismer. De är i princip en sorts maskin för att temporärt minska lokal entropi. Detta är absolut inget problem, för omgivningens entropi ökar mer än vad den minskar lokalt.

[greisa]

För att komma till pudelns kärna, tror du Moridin att man kan bygga ett batteri (i princip) som tar energi ur omgivningen som man sedan medelst sladdar kan tappa ut och driva t.ex. en mobiltelefon?

/Greger

[greisa]

Jag menade naturligtvis ett batteri i vardaglig betydelse, något så när isolerat och inkapslat och med utjämnad temperatur med omgivningen.

/Greger

[Thomas P]

Värmemotorer är mycket välanvända i praktiken utan några problem. Nu vet jag själv inte hur det är tänkt att detta batteri ska fungera, och jag har ingen anledning att tro att den fungerar i praktiken, men din invändning är i vilket fall inte hållbar (på grund av just detta motexempel).

Värmemotorer drivs av en temperaturskillnad. Detta batteri som det beskrivs skulle drivas av den termiska energin i ett medium med konstant temperatur. Detta är en avgrundsdjup skillnad.

[Anders]

Relaterat, Nyteknik.se

Extraenergin kommer från minimala vibrationer i diodmaterialet, vilket får dioden sända ut fotoner och samtidigt kylas ner en aning.

[Thomas P]

Relaterat, Nyteknik.se

Så relaterat att tonyf drog upp det i femte inlägget i tråden och den artikeln varit föremål får typ halva tråden vilket du tycks missat.

[Tubba]

Jag är inte här för att utbilda dig eller göra dina hemläxor. Läs länken och citatet jag gav.

Det stämmer mycket väl att den lokala entropin minskar. Detta ser synbart ut som ett brott mot termodynamikens andra huvudsats, men det som räddar situationen är att ökningen i entropi i omgivningen under processen är ännu större, vilket ger en nettoökning i entropi. Jämför med biologiska organismer. De är i princip en sorts maskin för att temporärt minska lokal entropi. Detta är absolut inget problem, för omgivningens entropi ökar mer än vad den minskar lokalt.

Nej, precis, du kan inte. Misstänkte det.