Ковёр-самолет.

[Ик]

Невыполнение законов сохранения всегда означает наличие ошибки. То что вы постоянно утверждаете про отсутствие реактивной силы не отменяет закон сохранения импульса.
Реактивная сила или нет - вопрос терминологии а не природы. Про ракету "Протон" можно тоже сказать, что она летит благодаря ударам молекул о стенки камер сгорания и сопел, и это будет правдой, и результат расчета тяги через интеграл давления по внутренней поверхности сопел и камер будет равен результату полученному от вычисления импульса улетевших газов в единицу времени.

То, что молекула вылетела со скоростью 485 м/сек. не значит, что от мембраны дует воздушный поток с такой же скоростью.

Я не утверждал, что с такой же, в данном случае вектор скорости потока по модулю будет в 2 раза меньше средней скорости молекулы. Вы же не будете отрицать что  скорость потока это средняя векторная скорость (сумма векторов поделенная на их количество) молекул. От молекул из вашего примера  с ветром вылетевшие из мембраны молекулы отличаются тем, что все имеют импульс направленный только в пределах нижней полусферы.

Вылетевшая молекула тут же столкнётся с другой молекулой и, изменив направление, может полететь в обратном направлении.

Во-первых пускай летит, то что будет с молекулой после того, когда она вылетит нас особо не волнует, во-вторых суммарный импульс столкнувшихся молекул сохранится, в случае если одна из молекул полетит в обратном направлении, другая увеличит свою скорость в прямом и средняя скорость потока не изменится.

Например: дует ветер со скоростью 2 м/сек. Хотя при этом молекулы хаотично летают в разных направлениях со скоростью 485 м/сек.

В случае с ветром вы конечно правы, но ключевое слово "в разных направлениях", а из мембраны они вылетают в одном.


Что касается количества ударов, то вот мои расчеты:
Средний импульс одной молекулы примерно равен P1=M/Na*Vcp=(28,98гр/моль)/(6.022*10^23/моль)*(485м/c)=2.334*10^-20 гм*м/с=2.334*10^-23кг*м*с
Средний  модуль проекции этого импульса на вертикальную ось Pпр=P1*0.5; При столкновении стенке передается двойная проекция импульса Pпер=Pпр*2=P1.
Чтобы создать силу в один килограмм в течении секунды надо передать стенке импульс Pст=9.807кг*м/с
Количество соударений, необходимое в секунду равно
N=Pст/Pпер=Pcт/P1=9.8/(2.334*10^-23)=4.2*10^23

 

[Инопланетянин]

Выбрав изначально неверное направление, все остальные ошибки уже значения не имеют.

Не мешайте.

но ключевое слово "в разных направлениях", а из мембраны они вылетают в одном.

Такой пример. Надуем воздушный шарик и отпустим. Шарик под действием струи воздуха полетит. Векторная скорость струи допустим 30 м/сек. Но молекулы в этой струе хаотично двигаются в разных направлениях со скоростью 485 м/сек. Реактивная сила = m*v1. У другого шарика воздух будет выходить через мембрану, Так чтобы из шарика вылетало столько же молекул в единицу времени, сколько и в первом случае. Молекулы будут вылетать только в пределах полусферы со средней векторной скоростью 242 м/сек. Реактивная сила = m*v2. Массы равны. Но векторная скорость молекул во втором случае в 8 раз больше.

 

[Ик]

Надуем воздушный шарик и отпустим. Шарик под действием струи воздуха полетит. Векторная скорость струи допустим 30 м/сек. Но молекулы в этой струе хаотично двигаются в разных направлениях со скоростью 485 м/сек.

Про шарик, согласен (хотя про 30 м/c не уверен), но случай с шариком сильно отличается от нашей идеализированной емкости с мембраной. Струя в процессе истекания по горлышку шарика испытывает вязкое сопротивление,там действительно есть молекулы, летящие против потока в результате взаимодействия со стенками и средняя скорость вылета меньше тепловой в 242 м/c.
Если мы шарик с воздухом идеализируем, превратим просто в твердую сферу с отверстием и  поместим в вакуум (на всякий случай для большей простоты), то получим те же 242 м/с. И добавление мембраны, кроме уменьшения площади отверстия ничего не даст.
Пока давайте более простые чем резиновый шарик модели рассматривать, без трения и диссипации, а то щас уйдем в аэродинамику потоков через горлышко шарика, сопла, трубы и т.д. Там еще больше наошибаетесь. Меня запутать не получится, а вот сами еще больше запутаетесь, да и время на более сложные выкладки и длинные объяснения тратить не хочется.

Ну не может импульс браться ниоткуда. Откуда лишний импульс возьмется, кроме чем из вашей ошибки? (Вопрос не риторический, объясните пожалуйста)

 

[Ик]

Надуем воздушный шарик и отпустим. Шарик под действием струи воздуха полетит. Векторная скорость струи допустим 30 м/сек. Но молекулы в этой струе хаотично двигаются в разных направлениях со скоростью 485 м/сек.

Про шарик, согласен (хотя про 30 м/c не уверен), но случай с шариком сильно отличается от нашей идеализированной емкости с мембраной. Струя в процессе истекания по горлышку шарика испытывает вязкое сопротивление,там действительно есть молекулы, летящие против потока в результате взаимодействия со стенками и средняя скорость потока в горлышке шарика меньше тепловой в 242 м/c.
Если мы шарик с воздухом идеализируем, превратим просто в твердую сферу с отверстием и  поместим в вакуум (на всякий случай для большей простоты), то получим те же 242 м/с. И добавление мембраны, кроме уменьшения площади отверстия ничего не даст.
Пока давайте более простые чем резиновый шарик модели рассматривать, без трения и диссипации, а то щас уйдем в аэродинамику потоков через горлышко шарика, сопла, трубы и т.д. Там еще больше наошибаетесь. Меня запутать не получится, а вот сами еще больше запутаетесь, да и время на более сложные выкладки и длинные объяснения тратить не хочется.

Ну не может импульс браться ниоткуда даже в супер-пупер крутой мембране. Откуда лишний импульс возьмется, кроме чем из вашей ошибки? (Вопрос не риторический, объясните пожалуйста)

 

[Инопланетянин]

Ну не может импульс браться ниоткуда. 

Я с этим согласен. С количеством столкновений я ошибся. Это самая досадная ошибка. Со скоростью струи тоже. Вообще-то этот способ полёта в атмосфере прежде всего. Возьмём две емкости. Одну с мембраной, другую с большим отверстием. И станем закачивать в них воздух, постепенно повышая давление. Пока скорость струи из большого отверстия не станет 30 м/сек. Во второй емкости давление такое же. Площадь мембраны и количество отверстий таковы, что через мембрану вылетает такое же количество молекул. Массы вылетевших молекул будет одинаковым, но векторные скорости вроде как разные. Я не ищу чужие ошибки. Я хочу разобраться со способом №2.

 

[slav]

Ну не может импульс браться ниоткуда. 

Я с этим согласен. С количеством столкновений я ошибся. \\\\\ Я хочу разобраться со способом №2.

Наиболее простым для ,,тарелки,,  может оказаться способ создания разряжения над ней ,с помощью вихря ??! :-?

 

[Pilot772]

Наиболее простым для ,,тарелки,,  может оказаться способ создания разряжения над ней ,с помощью вихря ??! 

ну да, тут хоть не будет противоречий... к примеру, создать облако плазмы над аппаратом и раскрутить его магн.полем ради прикола...хотя, конечно, можно не вынося ни кому мозг просто раскрутить ротор сверху... ;D

 

[Ик]

И станем закачивать в них воздух, постепенно повышая давление. Пока скорость струи из большого отверстия не станет 30 м/сек.

  Скорость струи из обоих емкостей по-моему сразу будет одинаковой. И сразу будет тепловой (в идеале).
Мне кажется, что мембрана на выходе совершенно бесполезна. Представьте , что мы сделали супертехнологичную мембрану с площадью отверстий, в 99.9% от общей. Получилось что-то вроде системы вертикальных пререгородок (пчелиные соты). И что она даст, кроме того, что будет препятствовать столкновению вылетающих молекул между собой? Суммарный импульс вылетающих молекул всеравно не изменится.

Вот вам другой способ летания (атмосферный): берем летающую тарелку. Верхнюю часть охлаждаем, а нижнюю часть нагреваем. Молекулы, ударяющиеся о тарелку сверху будут отдавать энергию и импульс тарелке, и отлетать всреднем с меньшей скоростью чем прилетели, молекулы же снизу наоборот будут приобретать энергию и отлетать с большей скоростью....

 

[Инопланетянин]

Мембрана разделяет молекулв воздуха снаружи и внутри. Поэтому молекулы не взаимодействуют между собой. Они взаимодействуют, только после пролёта через мембрану. А вылетать из отверстий мембраны они будут со скоростью 500 м/сек. Округлённо. Площадь отверстий одинакова с обеих сторон мембраны. Поэтому в отсутствие давления в сосуде молекулы с равной вероятностью будут пролетать через мембрану в обе стороны. При повышении давления концентрация молекул внутри увеличится. Молекулы внутри чаще будут попадать в створ отверстий и больше молекул будет вылетать наружу. При любом давлении молекулы будут вылетать с одинаковой скоростью. При малом давлении вылетать будет меньше, при большом больше. Если отверстие большое, то молекулы внутри и снаружи взаимодействуют между собой. При увеличении давления из сосуда начинает вылетать струя воздуха. Сначала её скорость небольшая, но по мере увеличения давления становиться больше и больше. Пока не достигает максимальной, как через мембрану. Мембрана создаёт поток молекул с максимальной скоростью при небольшом давлении. Если отверстия сделать как в ковре-самолёте, то это ещё больше увеличит эффективность. Сверху тарелки также можно установить такую же ёмкость. Только воздух из неё откачивать. Откачанный воздух направлять в нижнюю ёмкость. Получится двойная тяга.
Что касается другого способа. Открывайте новую тему и обсуждайте. Я хочу разобраться со своим способом. Я подал заявку на изобретение. Эксперты тоже зададут каверзные вопросы в процессе экспертизы. Вот готовлюсь к их вопросам.

 

[Ик]

Ну тогда в порядке подготовки к каверзным вопросам
Какой выигрыш дает дырка размером меньше длины свободного пробега по сравнению с обычной дыркой или например с дыркой размером в три длины свободного пробега?
И обычная дырка и мембрана будут одинаково хорошо пропускать молекулы и туда и обратно.

Если отверстие большое, то молекулы внутри и снаружи взаимодействуют между собой.

Если маленькое, то также взаимодействуют, и с той же интенсивностью но только не в самом отверстии.
Вообще вместо мембраны представьте виртуальную пластину, через которую туда сюда свободно летают молекулы и взаимодействуют внутри. Теперь уменьшим толщину пластины до длины свободного пробега, так чтобы внутри нее молекулы не сталкивались. Функционально наша воображаемая пластина не отличается от дырки в мембране, (через нее так же летают молекулы и внутри нее не взаимодействуют), но, как вы понимаете, виртуальная пластина никаких реальных выигрышей не дает, вообще ничего не меняет.

Что касается другого способа. Открывайте новую тему и обсуждайте.

Да там и обсуждать особо нечего. Нужен слишком большой перепад температур и  большая скорость подвода тепла к нижней поверхности (ну или отвода от верхней). По пути охлаждения верхней поверхности пойти не выйдет, пока нету таких холодильников, а если пойти по пути нагревания нижней поверхности, то опять надо сжигать кучу топлива и для отвода тепла его выбрасывать - ракета получается.

А на ковер-самолет тоже заявку подали? Тоже готовитесь? Если да, то могу и его покритиковать в соответствующей теме вместо экспертов. Но там косяки не так очевидны, по крайней мере законы сохранения на первый взгляд выполняются, там надо время потратить чтобы объяснить в чем косяк.

 

[Ик]

Мембранка эта чем-то напоминает демона Максвелла.

Представьте себе сосуд разделенный пополам мембраной и глухой перегородкой. Убираем перегородку, оставляя мембрану и получаем, что за счет нашей волшебной мембраны давление (и количество частиц) в одной из половин в начинает возрастать, а во второй уменьшаться. Энтропия падает, второе начало термодинамики на свалку.

Или вот еще мысленный эксперимент: берем трубку (садовый шланг) с воздухом и делаем из нее кольцо (тор), перегораживаем трубку волшебной мембраной и воздух начинает бегать по кругу. Можно ставить турбинку и получать электричество на халяву.

 

[Инопланетянин]

В описании же написано, что данная щель может заменить демона. Давление в одной части повышается. Это давление пускаем в поршневую или роторную машину. После совершения работы, газ охлаждается. Охлаждённый газ пропускаем через нагреватель, где он нагревается до температура окружающей среды и снова в сосуд. Вечный двигатель второго рода. Второе начало термодинамики применимо к макрообъектом. А у нас молекулы пролетают. К ним второе начало не применимо.

 

[Инопланетянин]

Какой выигрыш дает дырка размером меньше длины свободного пробега по сравнению с обычной дыркой или например с дыркой размером в три длины свободного пробега?

Из этой дырки молекулы всегда вылетают со скоростью 500 м/сек. Есть давление в сосуде или нет. Если нет давления количество вылетевших из сосуда и влетевших в него будет одинаковым. Если дырка большая, то через неё также будут вылетать и влетать молекулы. При некотором небольшом давлении через дырку будет выходить струя воздуха. Молекула в струе двигаются в разных направлениях и векторная скорость струи будет, допустим, 25 м/сек. Хотя внутри струи молекулы двигаются со скоростью 500 м/сек. В мембране общая площадь отверстий будет равна площади дырки. Через мембрану будут вылетать столько же молекул, но с векторной скоростью в 10 раз большей. Молекулы через отверстия вылетают в одну сторону. Молекулы в струе из дырки двигаются в разные стороны.
На мембрану подал.

 

[Инопланетянин]

Поэтому, при небольшом давлении внутри сосуда, скорость вылета молекул через маленнькие отверстия будет в несколько раз превышать скорость струи воздуха из большой дырки. А раз скорость больше, то и реактивная сила больше.

 

[Ик]

Второе начало термодинамики применимо к макрообъектом. А у нас молекулы пролетают. К ним второе начало не применимо.

Так я про макрообъект и говорю - про банку с перегородкой (не касаясь подробностей устройства перегородки). И получается, что наличие у перегородки свойства пропускать в одну сторону больше, чем в другую противоречит второму началу, неважно демон там  в перегородке, хитрые микроотверстия или еще какая-нибудь лабуда.
Если взять статистическое понимание энтропии, то с точки зрения второго начала можно сказать, что невозможна перегородка, которая по статистике (всреднем) пропускала бы в одну сторону молекул больше чем в другую.

 

[Ик]

Молекулы через отверстия вылетают в одну сторону. Молекулы в струе из дырки двигаются в разные стороны.

Если опять-же для простоты рассматривать снаружи вакуум то из дырки они тоже в одну сторону вылетают. Если рассматривать изначально снаружи какое-то давление то в обоих случаях молекулы будут летать в обе стороны и мембрана опять ничем от простой дырки не отличается.
Суть в том что там где у струи 25 м/с, там и у мембраны будут те же 25 м/c. Где у дырки 500, там и у мембраны 500.

 

[Инопланетянин]

Этот способ для полёта в атмосфере. Отрежем у шарика горлышко. Оболочка тонкая. Трения нет. Отверстие закрыто. Молекулы хаотично двигаются в разных направлениях. Отверстие открылось. Молекулы также хаотично двигаясь, вылетают наружу. Векторная скорость струи будет небольшой, по сравнению со скоростью молекул. Это тот же ветер. Например, в двух метрах от меня стоит свеча. Если я на неё дуну, то пламя не сразу заколеблется, а через какой-то промежуток времени. Струя воздуха из шарика ну никак не сильнее. Молекулы двигаются со скоростью 500 м/сек. Молекула летит к мембране, попадает в створ отверстия и вылетает  наружу со скоростью 500 м/сек. и при этом все молекулы вылетают в одну сторону.

 

[Инопланетянин]

то с точки зрения второго начала можно сказать, что невозможна перегородка, которая по статистике (всреднем) пропускала бы в одну сторону молекул больше чем в другую.

Если точнее, то второе начало не запрещает это. А говорит, что такая возможность стремится к нулю. Не надо рассматривать банку с мембраной. А надо рассматривать очень маленькую щель с молекулой. Так как эта щель пропускает или не пропускает молекулы. Это уже не макрообъекты.

 

[Инопланетянин]

то с точки зрения второго начала можно сказать, что невозможна перегородка, которая по статистике (всреднем) пропускала бы в одну сторону молекул больше чем в другую.

Если точнее, не запрещает. А говорит, что вероятность этого стремится к нулю.
Не надо рассматривать банку с перегородкой. Надо рассматривать очень маленькую щель с молекулой. А это никак не макрообъекты.

 

[Pilot772]

ребятЫ, не выносите друг другу мозг, лучше почитайте про кнудсеновскую диффузию. газовый поток через пористую перегородку пропорционален средней скорости молекул и константа газопроницаемости определяется из уравнения, которое привел на рисунке (не знаю, как тут можно писать математические символы)
уравнение примитивное, выделяйте из него любой член с помощью школьной алгебры и считайте все, что душе угодно 😉