Бета-версия "Доказательств" готова!

[macroevolution]

Ура! Я добил все-таки первую пробную версию "Доказательств эволюции" (в 10 частях)
Спасибо всем, кто помог!
Я не забыл все замечания и пожелания, высказанные в предыдущем обсуждении ! Но пока не все учел, т.к. жду, что появятся новые, да и теперь смотреть на все целиком, наверное, удобнее. Я помню те советы и учту их.

Моя особая гордость - оригинальный раздел №9  "Этические и эстетические аргументы" (сам придумал, как бы. Этого не было в моих источниках, или по крайней мере я не заметил).

Спасибо особое nikola_borisov за присланные материалы. И я с нетерпением жду того же от afranius, tinmonument, asafich, равно как и от не представленых в ЖЖ Андрея Журавлева и Алексея Шипунова. Люди, вы же писали чего-то такое для несостоявшейся книги! Присылайте, please!

Comments

[nikola-borisov.livejournal.com]

Спасибо за очень подробное объяснение.

Насчет формулы Карно - согласен с Вами, был неправ: она справедлива не только для газов, но и вообще для всех рабочих тел, большие коллективы частиц которых совершают хаотические (тепловые) движения в пространстве.

Кстати, можно (мысленно) представить себе "нано-двигатель", цилиндр которого - ну, скажем, углеродная нанотрубка (положим цилиндрическую поверхность этой трубки теплоизолирующей). С одного конца такая трубка "наглухо запаяна", запаянное "дно" контактирует с нагревтелем температуры Т1. С другого конца трубку закрывает скользящий (без трения) поршень, за поршнем поддерживают температуру Т2 < T1. Внутрь трубки помещены единичные молекулы (для простоты можно считать, что молекула в трубке всего одна). Ясно, что система из одной молекулы (да хотя бы и десяти молекул) термодинамикой не описывается (ибо для таких систем бессмысленно понятие температуры). Вопрос: может ли КПД такого "нано-двигателя" быть больше, чем (Т1-Т2)/Т1 (но, разумеется, меньше единицы)?

Что касается аналогии преобразования электрической энергии в механическую в электромоторе и химической в механическую в молекулярном моторе, из большого коллектива которых состоят мышцы, - то нет ли тут одной принципиальной разницы, и вот какой: в электромоторе такое преобразование происходит на макроскопическом уровне (энергия макроскопического электромагнитного поля передается макроскопическому ротору). В мышцах же каждый акт передачи энергии от АТФ миозину - микроскопический, а корреляция между движениями больших коллективов молекул миозина обеспечивается благодаря ориентации мышечных волокон на тканевом уровне и саркомеров на субклеточном.

Продолжая мысленный эксперимент с нанотрубками, допустим, что удалось ориентировать параллельно какому-либо направлению большие коллективы наших нанотрубок (скажем, с помощью электрического или магнитного поля, предварительно включив в нанотрубки ионы или ферромагнтиные частицы). Опять вопрос: может ли такой макроскопический двигатель из нанотрубок иметь КПД > (Т1-Т2)/Т1 (но, разумеется, меньше единицы)?

[pogorily.livejournal.com]

Честно говоря, не очень хочется об этом думать (насчет теплового двигателя с единственной молекулой).
Из общих соображений ясно, что все сведется к "демону Максвелла" какого-либо вида. То есть что на организацию на уровне отдельных молекул уйдет больше энергии, чем получится с ее (организации) использования.
Я "вечные двигатели" придумывал когда в школе учился. Об одном из них, почему он не будет работать, понял только в институте.

Что касается электродвигателя - там тоже микроскопические явления (тепловое движение электронов в металле), организованные внешним фактором - наложенным электрическим полем. Именно это и есть электрический ток, причем скорость дрейфа электронов в металле (регулярного их перемещения, образующего ток) в очень много раз меньше скорости их теплового движения.
Сходная ситуация и в гальваническом элементе или аккумуляторе (т.е. преобразовании химическая - электрическая энергия в любую сторону). Там отдельные акты химических реакций идут в обе стороны, без тока зарядного или разрядного они находятся в равновесии. А ток (вызываемый внешней цепью) придает процессу направленность.

[nikola-borisov.livejournal.com]

на организацию на уровне отдельных молекул уйдет больше энергии, чем получится с ее (организации) использования.

Такое возражение годится и для мышцы. Для того, чтобы ее вырастить, надо затратить энергию, большую, чем работа, которую она совершает.

Тогда в чем разница между коллективом ориентированных нанотрубок и мышцей? И может ли коллектив нанотрубок иметь КПД, сравнимы с КПД мышцы? Если нет, что почему? Потому, что в первом случае скорость движения молекул рабочего тела во всех направлениях порядка sqrt(kT/m) (т.е. тепловая), а в втором - для направленного смешения вдоль молекул актина она существенно еньше, чем для хаотичных тепловых колебаний?

[pogorily.livejournal.com]

Спасибо, вы раскрыли аспект, о котором я как-то не подумал ни разу.
Действительно, во всех машинах, не имеющих термодинамического ограничения по КПД, скорость дрейфа рабочих частиц (будь то электроны или молекулы) пренебрежимо мала в сравнении с тепловой.

[nikola-borisov.livejournal.com]

Действительно, во всех машинах, не имеющих термодинамического ограничения по КПД, скорость дрейфа рабочих частиц (будь то электроны или молекулы) пренебрежимо мала в сравнении с тепловой.

Интересно, можно ли этот нетривиальный вывод показать в виде теоремки, аналогичной теореме Карно? Аспирантам что ли задачку такую предложить?

Кстати, вот еще о чем подумал: отличие от тепловых и электрических машин, а также термоэлектрических, гальванических элементов, светодиодов/фотодиодов и др., молекулярные моторы (по крайней мере, естественные моторы, работающие от гидролиза АТФ) - необратимы. Хотя бы потому что гидролиз АТФ - необратимый процесс, управляемый АТФазами, а обратный процесс - синтез АТФ - тоже необратим и управляется другими белками -АТФ-синтазами. Насчет искусственных молекулярных моторов - надо луркать, может что-то уже и сделали. По-крайней мере, Гугл на "reversible molecular engine" не выдает ни одного примера уже работающего устройства, и Пабмед - тоже. Еще раз спасибо за чудесную дискуссию, заставившую меня луркать даже у Сивухина :)