Ikiliikkujat. Onko mikään mahdotonta? Näitä on yritetty tai ainakin tutkittu

Samankaltaiset tiedostot
PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

Kemiallinen reaktio

Lämpöopin pääsäännöt. 0. pääsääntö. I pääsääntö. II pääsääntö

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2017

Lämpöopin pääsäännöt

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Kosmos = maailmankaikkeus

Lämmityksen lämpökerroin: Jäähdytin ja lämmitin ovat itse asiassa sama laite, mutta niiden hyötytuote on eri, jäähdytyksessä QL ja lämmityksessä QH

Fysiikan maailmankuva 2015 Luento 8. Aika ja ajan nuoli lisää pohdiskelua Termodynamiikka Miten aika ja termodynamiikka liittyvät toisiinsa?

Muita lämpökoneita. matalammasta lämpötilasta korkeampaan. Jäähdytyksen tehokerroin: Lämmityksen lämpökerroin:

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

Spontaanissa prosessissa Energian jakautuminen eri vapausasteiden kesken lisääntyy Energia ja materia tulevat epäjärjestyneemmäksi

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 9 /

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Supernova. Joona ja Camilla

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

6. Yhteenvetoa kurssista

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

LUENTO Kyösti Ryynänen

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Kosmologia ja alkuaineiden synty. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

Valomylly. (tunnetaan myös Crookesin radiometrinä) Pieni välipala nykyisin lähinnä leluksi jääneen laitteen historiasta.

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt

1 Eksergia ja termodynaamiset potentiaalit

Mustien aukkojen astrofysiikka

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

S U H T E E L L I S U U S T E O R I AN P Ä Ä P I I R T E I T Ä

PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Lataa Maailmanviiva - Jukka Maalampi. Lataa

Termodynamiikka. Termodynamiikka on outo teoria. Siihen kuuluvat keskeisinä: Systeemit Tilanmuuttujat Tilanyhtälöt. ...jotka ovat kaikki abstraktioita

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

MAAILMANKAIKKEUDEN SYNTY

Lataa Suhteellisuusteoriaa runoilijoille - Kari Enqvist. Lataa

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Suhteellisuusteorian vajavuudesta

Ideaalikaasulaki. Ideaalikaasulaki on esimerkki tilanyhtälöstä, systeemi on nyt tietty määrä (kuvitteellista) kaasua

Tämän päivän ohjelma: ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 7 /

Ekvipartitioteoreema. Entropia MB-jakaumassa. Entropia tilastollisessa mekaniikassa

Ekvipartitioteoreema

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Lataa Polaris - Heikki Oja. Lataa

Luento 4. Termodynamiikka Termodynaamiset prosessit ja 1. pääsääntö Entropia ja 2. pääsääntö Termodynaamiset potentiaalit

kuonasula metallisula Avoin Suljettu Eristetty S / Korkealämpötilakemia Termodynamiikan peruskäsitteitä

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta

Kryogeniikan termodynamiikkaa DEE Kryogeniikka Risto Mikkonen 1

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

Pimeän energian metsästys satelliittihavainnoin

Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys

S , Fysiikka III (Sf) tentti/välikoeuusinta

Luku Pääsääntö (The Second Law)

Luku 20. Kertausta: Termodynamiikan 2. pääsääntö Lämpövoimakoneen hyötysuhde

Tämän päivän ohjelma: ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

MAAILMANKAIKKEUDEN SYNTY

Clausiuksen epäyhtälö

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia

KVANTTITELEPORTAATIO. Janne Tapiovaara. Rauman Lyseon lukio

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

ln2, missä ν = 1mol. ja lopuksi kaasun saama lämpömäärä I pääsäännön perusteella.

IX TOINEN PÄÄSÄÄNTÖ JA ENTROPIA...208

1 Clausiuksen epäyhtälö

I PERUSKÄSITTEITÄ JA MÄÄRITELMIÄ

Biofysiikka Luento Entropia, lämpötila ja vapaa energia. Shannonin entropia. Boltzmannin entropia. Lämpötila. Vapaa energia.

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

Lataa Fysiikka - Hannu Karttunen. Lataa

Lataa Kosminen cocktail - Katherine Freese. Lataa

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

Luento 9: Potentiaalienergia

Molaariset ominaislämpökapasiteetit

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

- Termodynamiikka kuvaa energian siirtoa ( dynamiikkaa ) systeemin sisällä tai systeemien kesken (vrt. klassinen dynamiikka: kappaleiden liike)

Termodynamiikan toinen pääsääntö (Second Law of Thermodynamics)

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Lataa Miksi maailma on olemassa? eksistentiaalinen etsivätarina - Jim Holt. Lataa

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen

CERN-matka

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 8 /

FY9 Fysiikan kokonaiskuva

Transkriptio:

Ikiliikkujat

Ikiliikkujat Onko mikään mahdotonta? Näitä on yritetty tai ainakin tutkittu Ikiliikkuja Alkemia: kemiallisin keinoin ja viisasten kiveä käyttäen epäjalot metallit kullaksi (transmutaatio) ja elämän eliksiirillä ikuinen elämä Ympyrän neliöinti Aikamatkailu (Tipler Cylinder) Liikkuminen nopeammin kuin valo etenee tyhjiössä (Alcubierre Warp Drive) Lentävät autot, maakulkuneuvon ja ilma-aluksen yhdistelmä Kylmäfuusio ja muita kyseenalaisia energiakeksintöjä

Ikiliikkujat Miksi yrittää mahdotonta? Tieteen mukaan esim. ikiliikkuja on mahdoton, mutta sellaisia on kuitenkin yritetty rakentaa yli sadan vuoden ajan Motivaatioita: Mahdollisuus rajattomaan rikastuminen Kunnianhimo Älyllinen haaste

Ikiliikkujat Satojen vuosien historia: Aluksi vain mekaanisia ratkaisuja Vasemmalla piirros 1200- luvulla eläneen ranskalaisen muurarin ja arkkitehdin Villard de Honnecourtin muistikirjasta Oikealla sama toimintaperiaate:

Ikiliikkujat Satojen vuosien historia: Myöhemmin muun muassa magneetteihin perustuva ratkaisuja Esimerkiksi amerikkalaisen Howard Johnsonin vuonna 1979 patentoima kestomagneettimoottori (US4151431)

Energia Mitä se on? Tieteellinen määritelmä: energia = kyky tehdä työtä Ilman energiaa mitään ei tapahdu, ei elämää eikä liikettä Energia voi esiintyä monessa muodossa: sähköenergia (paras kaikista), lämpö (huonoin kaikista), liike-energia, potentiaalienergia, kemiallinen energia, säteilyenergia jne. jne. Voidaan muuttaa muodosta toiseen Aine voi muuttua energiaksi ja energia aineeksi: E = m c 2 Missä tahansa prosessissa osa energiasta muuttuu aina lämmöksi

Energia Kyseenalaisia energian muotoja: Aika-ajoin on esitelty uusia ja vallankumouksellisia energian muotoja, mutta valitettavasti mikään niistä ei toistaiseksi ole toiminut väitetyllä tavalla eikä ole aiheuttanut vallankumousta energiatekniikassa Muutamia esimerkkejä: Ikiliikkuja: energiaa tyhjästä Kylmäfuusio Nollapiste-energia (Zero Point Energy) eli tyhjiöenergia Utele-teoria

Utele-teoria: oikeammin Utele-huijaus Energia UTELE = Universal Theory of the Energies in Life on Earth Jorma Saarnin kehittämä näennäistieteellinen kosmologinen teoria Täysin uudenlainen tapa tuottaa halpaa energiaa Utele yhdistää suhteellisuusteorian kvanttimekaniikkaan ja ratkaisee lisäksi ilmastonmuutoksen aiheuttamat ongelmat Vuonna 2002 Saarni julkaisi kirjan Elämme mustassa aukossa, jossa Saarni väitti että Aurinko on Linnunradan keskellä ja että tähdet ovat luonteeltaan täysin erilaisia kuin Aurinko Auringon valo on "gravitaatiovaloa", tähtien valo taas "energiavaloa"

Energia Vedätyksiä: Ikilikkujiin ja energiatekniikkaan liittyy paljon huijauksia ja talousrikoksia Satumaisia rikkauksia lupaamalla keksijä houkuttelee tietämättömät mutta ahneet ihmiset investoimaan laitteeseensa Amerikkalaisen John W. Keelyn ikiliikkuja houkutteli vuoden 1872 tienoilla lukuisia taviksia investoimaan yhteensä 5 miljoonaa dollaria

Termodynamiikka Mitä se on? Fysiikan osa-alue, joka kuvaa energian siirtoa ( dynamiikkaa ) systeemin sisällä tai systeemien kesken Liittyy läheisesti tilastolliseen mekaniikkaan, joka tutkii todennäköisyysteorian avulla mekaanisten systeemien keskimääräistä käyttäytymistä Klassinen termodynamiikka kehitettiin 1800-luvulla höyrykoneisiin liittyen Aluksi tarkasteltiin lämpöenergiaan liittyviä ilmiöitä makroskoppisella tasolla Ryhdyttiin pian soveltamaan myös kemiallisiin prosesseihin Ensimmäinen oppikirja aiheesta julkaistiin vuonna 1859 (William Rankine)

Termodynamiikka Termodynaaminen systeemi: Termodynamiikan pääkäsite Osa, jonka todellinen tai kuviteltu raja erottaa ympäristöstä Systeemiä tarkastellaan aina ulkopuolelta

Termodynamiikka Systeemien perustyypit: Jaottelu sen mukaan, voiko rajan läpi siirtyä ainetta tai energiaa

Termodynamiikka Termodynamiikan pääsäännöt: Ilmaisevat lyhyesti mutta ytimekkäästi termodynaamisissa systeemeissä vaikuttavat luonnonlait Neljä pääsääntöä, numeroitu nollasta kolmeen Luonteeltaan aksiomaattisia, ts. niitä ei perustella eikä selitetä, vaan ovat kaiken epäilyksen ylä- tai ulkopuolella Siis eräänlaisia uskonkappaleita Ikiliikkujien kannalta tärkeitä ovat ensimmäinen ja toinen pääsääntö Kahdenlaisia ikiliikkujia, kumpikin valitettavasti yhtä mahdottomia

Termodynamiikka Termodynamiikan pääsäännöt: Ensimmäinen pääsääntö eli energian säilymislaki sanoo että energiaa ei voi luoda eikä hävittää, vaan ainoastaan muuttaa muodosta toiseen Ns. ensimmäisen lajin ikiliikkuja toimii ensimmäisen pääsäännön vastaisesti Toinen pääsääntö sanoo että eristetyn systeemin kokonaisentropia kasvaa vääjäämättä; esim. lämpötilaerot tasaantuvat Entropia voi kuitenkin hetkellisesti ja tilapäisesti myös pienentyä Ns. toisen lajin ikiliikkuja toimii toisen pääsäännön vastaisesti

Maxwellin demoni: Termodynamiikka Ajatuskoe, jonka esitti kuuluisa fyysikko James Clerk Maxwell vuonna 1867 Demoni päästää vain kuumat eli suuren liike-energian omaavat molekyylit läpi väliseinän aukosta, jolloin järjestys paranee ja entropia pienenee

Termodynamiikka Entropia: Ilmaisee järjestyksen määrän systeemissä Suuri entropia vähän järjestystä Entropia kasvaa kaikki ajautuu kohti kaaosta ja kaikki rappeutuu aivan itsestään ja spontaanisti Käyttökelpoisen energian ja informaation määrä vähenee koko ajan Maailmankaikkeuden lämpökuolema: idean esitti vuonna 1851 William Thomson (paremmin tunnettu nimellä Lordi Kelvin)

Termodynamiikka Maailmankaikkeuden lämpökuolema: viisi ajanjaksoa alusta loppuun Aluksi oli alkuräjähdys ja sitä seurannut alkuaika, jolloin tähtiä ei vielä ollut. Ensimmäiset tähdet syttyivät 155 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Elämme parhaillaan kehittymisen aikaa, jossa maailmankaikkeus on täynnä eri kehitysvaiheissa olevia tähtiä ja galakseja. Maailmankaikkeudella ikää noin 14 triljoonaa vuotta. Seuraavaksi tulee harventumisen aika, jolloin tähdistä on jäljellä enää valkoisia kääpiöitä, neutronitähtiä ja mustia aukkoja, kun ne ovat kuluttaneet kaiken vetynsä

Termodynamiikka Maailmankaikkeuden lämpökuolema: viisi ajanjaksoa Harventumisen jälkeen tulee mustien aukkojen aika, jossa valkoiset kääpiöt, neutronitähdet ja muut kohteet ovat tuhoutuneet protonien hajoamisen takia Viimeisenä on pimeä aika, jolloin jäljelle on jäänyt vain fotonien ja leptonien (esim. elektronit ja neutrinot) muodostamaa harvaa kaasua, joka jäähtyy hitaasti kohti absoluuttista nollapistettä Maailmankaikkeus on silloin saavuttanut termisen tasapainon eikä energiaa tai elämää enää ole. Maailmankaikkeus on vanha ja väsynyt, ikää vähintään 10 100 vuotta Maailmankaikkeuden kehitykselle ja päättymiselle on esitetty monia muitakin skenaarioita