Bo widzisz... na to jest jedno racjonalne wytłumaczenie :

CUD!

>I coś mi tu nie pasuje.
>W momencie przepływu wody ten prawy słup się podnosi a lewy opada.
Zapomniałeś(?) napisać, że po prawej stronie dodano coś do wody czego nie ma ma po lewej stronie.

Napięcie powierzchniowe?

---

Staram się!

>prawo, i tak dookoła.

Aż do czasu gdy nastąpi równowaga, stężenie roztworu się zrównoważy i "perpetuum mobile" przestanie działać.

>Aż do czasu gdy nastąpi równowaga, stężenie roztworu się zrównoważy i "perpetuum mobile" przestanie działać.

Co przestanie działać?
Stężenie tu nie zmienia się, ponieważ w obie strony jedynie woda może przepływać.

I jeśli u góry faktycznie przypływa to nie ma siły na samoczynne zatrzymanie,
ponieważ osmoza stale wytwarza różnicę poziomów.

Równowaga w tym przypadku polegałaby na zrównaniu obu przepływów, czyli dynamiczna, zamiast statycznej.
No, ale to jest przecież perpetuum.

>Jeśli u góry przypływa to nie ma siły na samoczynne zatrzymanie,
>ponieważ osmoza stale wytwarza różnicę poziomów.

Żeby ją wytwarzała, to musi istnieć różnica stężeń, a tymczasem u góry przypływa...

>>Jeśli u góry przypływa to nie ma siły na samoczynne zatrzymanie,
>>ponieważ osmoza stale wytwarza różnicę poziomów.
>Żeby ją wytwarzała, to musi istnieć różnica stężeń, a tymczasem u góry przypływa...

Wtedy automatycznie na dole też musi woda przepływać, co daje zerowe saldo - stężenie nie zmienia się.

>Równowaga w tym przypadku polegałaby na zrównaniu obu przepływów, czyli dynamiczna, zamiast statycznej.
>No, ale to jest przecież perpetuum.
Zwróć uwagę, że gdy po obu stronach była sama woda, to też cząsteczki wody przenikały z jednej strony na drugą i z powrotem. Może tak ma być.
Wtedy była równowaga.
Po wyrównaniu ciśnienia cząsteczki wody powinny przenikać przez błonę tak jak wtedy, kiedy była sama woda.

>Po wyrównaniu ciśnienia cząsteczki wody powinny przenikać przez błonę tak jak wtedy, kiedy była sama woda.

No, ale przecież osmoza nie pozwoli wyrównać ciśnienia.

>No, ale przecież osmoza nie pozwoli wyrównać ciśnienia.
W wyrównaniu ciśnienia pomaga wyższy poziom płynu po jednej stronie.
Jest go więcej, więc wywiera większe ciśnienie na błonę półprzepuszczalną.
Poziom płynu podnosi się dotąd, aż ciśnienie się wyrówna po obu stronach błony.

>W wyrównaniu ciśnienia pomaga wyższy poziom płynu po jednej stronie.
>Jest go więcej, więc wywiera większe ciśnienie na błonę półprzepuszczalną.
>Poziom płynu podnosi się dotąd, aż ciśnienie się wyrówna po obu stronach błony.

Ale jeśli u góry woda przechodziłaby przez błonę, wtedy poziomy wyrównywałyby się z powrotem, zatem osmoza znowu przepycha wodę na dole, i masz perpetuum.

Tak byłoby w wersji osmozy tłumaczonej dyfuzją.

Nie wiem, czy woda przechodzi przez błonę. Błona półprzepuszczalna to coś takiego jak np. skóra. Może woda tylko przez nią paruje.
Ale to i tak nie rozwiązuje problemu.
Bo występuje różnica ciśnień na różnych wysokościach w naczyniu.
Czyli ta woda i tak musi krążyć.

>>Aż do czasu gdy nastąpi równowaga, stężenie roztworu się zrównoważy i "perpetuum mobile" przestanie działać.
>Co przestanie działać?
>Stężenie tu nie zmienia się, ponieważ w obie strony jedynie woda może przepływać.
>I jeśli u góry faktycznie przypływa to nie ma siły na samoczynne zatrzymanie,
>ponieważ osmoza stale wytwarza różnicę poziomów.
>Równowaga w tym przypadku polegałaby na zrównaniu obu przepływów, czyli dynamiczna, zamiast statycznej.
>No, ale to jest przecież perpetuum.

Definicja:
Osmoza, to proces przenikania cząsteczek rozpuszczalnika, przez membranę, która przepuszcza tylko niektóre cząsteczki, z obszaru o mniejszym stężeniu, do obszaru o większym stężeniu substancji rozpuszczanej. Przepływ ten może wywołać różnicę poziomów lub wzrost ciśnienia po stronie większego stężenia substancji rozpuszczanej.

Dla mnie ta animacja jest oczywistym uproszczeniem, ale i tutaj można powiedzieć, że słup cieczy wytwarza ciśnienie statyczne (w przypadku wody - 10 metrów słupa wody daje 1 bar, co mniej więcej równa się ciśnieniu atmosferycznemu; 1 bar = 0,1 MPa). Gdyby to naczynie miało dużą wysokość, to możnaby uzyskać naprawdę dużą różnicę poziomów. Liznąłem trochę problem odsalania wody morskiej. W przypadku solanki maksymalna różnica ciśnień, powstająca samoistnie przy osmozie, to 21 bar. Przeliczając bary na metry słupa wody, uzyskujemy 210 metrów. Większe ciśnienie jest po stronie substancji rozpuszczanej np. soli. Aby odwrócić proces osmozy, należy podnieść ciśnienie po stronie cieczy, którą chcemy pozbawić wody. W ten sposób możemy odwrócić proces osmozy, dlatego też nazywamy tę technologię metodą odwróconej osmozy.
Wracając do pytania, czy proces się zatrzyma. Tak, zatrzyma się w momencie, gdy ciśnienia na poziomie cząsteczkowym będą równe po obu stronach. Przy czym z jednej strony może być to ciśnienie powstające z oddziaływania międzycząsteczkowego (oddziaływanie cząsteczek rozpuszczalnika z cząsteczkami substancji rozpuszczanej powoduje, że ciśnienie "parcjalne" rozpuszczalnika jest niższe niż to całościowe, mierzone np. manometrem w zbiorniku), a z drugiej strony może być to ciśnienie wynikające z działania pompy lub ograniczenia objętości na ekspansję cieczy.

Ale chodzi o to czy woda przechodzi przez membranę tam u góry, gdzie ten roztwór graniczy z powietrzem.

Albo prostszy test:

1. wlewamy roztwór, powiedzmy słona woda, do pojemnika z dnem z półprzepuszczalną membraną - przecieka woda czy nie?

2. I teraz to samo, ale sama woda - przecieka czy nie?

W 1. byłoby to darmowe odsalanie wody, zatem to raczej odpada.
W 2. woda musi przenikać.

Z 1 i 2 wychodzi że to nie polega na dyfuzji - spontanicznym przenikaniu.

Gdyby tak było wówczas odsalanie wody kosztowałoby praktycznie nic - wystarczyłaby odpowiednia membrana.

W praktyce potrzeba około 27 atmosfer do przepchania wody poprzez membranę, czyli słup wysokości powyżej 270 m.

I po tych przejściach już kompletnie nie wiem na czym może polegać zjawisko osmozy.

>Ale chodzi o to czy woda przechodzi przez membranę tam u góry, gdzie ten roztwór graniczy z powietrzem.
>Albo prostszy test:
>1. wlewamy roztwór, powiedzmy słona woda, do pojemnika z dnem z półprzepuszczalną membraną - przecieka woda czy nie?
>2. I teraz to samo, ale sama woda - przecieka czy nie?
>W 1. byłoby to darmowe odsalanie wody, zatem to raczej odpada.
>W 2. woda musi przenikać.
>Z 1 i 2 wychodzi że to nie polega na dyfuzji - spontanicznym przenikaniu.
>Gdyby tak było wówczas odsalanie wody kosztowałoby praktycznie nic - wystarczyłaby odpowiednia membrana.
>W praktyce potrzeba około 27 atmosfer do przepchania wody poprzez membranę, czyli słup wysokości powyżej 270 m.
>I po tych przejściach już kompletnie nie wiem na czym może polegać zjawisko osmozy.

ad 1 - Gdybyśmy zostawili tylko nalaną ciecz i ciśnienie działające na dno byłoby niewielkie, wówczas (tak przypuszczam, bo takiego przypadku w technice nie spotkałem) nastąpiłoby minimalne przenikanie cząsteczek wody, które przy otwartym przepływie powietrza zdążyłyby wparować, zanim zobaczylibyśmy kroplę (dyfuzja działa).
ad 1a - Dodajemy ciśnienie (przekraczamy te 21 bar - czyli np. 27) i dostajemy ewidentnie przepływ wody przez membranę - odwróconą osmozę.
ad 2 - Będzie oczywiście przenikanie cząsteczek wody, ale niewiele większe niż opisane w ad 1.
Membrana półprzepuszczalna nie jest czymś, co przypomina siatkę, przez którą wiele może przelecieć. Jest raczej jak błona lub skóra, przez którą przenika niewiele substancji. Jedną z tych substancji jest woda. Najłatwiejszą do znalezienia i przygotowania błoną półprzepuszczalną jest "skórka" jajka. Jeżeli ugotowane na twardo jajko obierzesz ze skorupki (przynajmniej częściowo) i zostawisz na powietrzu, zapewne jajko utraci swoją sprężystość, ponieważ utraci wilgoć ze swojego wnętrza, wobec czego zmniejszy się też jego objętość. To samo jajko zanurzone w "słodkiej" wodzie, czyli o małym stężeniu soli spęcznieje. Woda przeniknie błonę i przejdzie do ośrodka o większym stężeniu. Jajko zanurzone w bardzo stężonej solance ponownie zwiotczeje. W jajku jest pewne stężenie soli, ale solanka ma na pewno wyższe stężenie, wobec czego woda będzie przenikać z ośrodka o niższym do ośrodka o wyższym stężeniu. Największym problemem z doświadczeniami z jajkiem jest to, że niestety podlega degradacji biologicznej, objawiającej się charakterystycznym zapachem i czasami innymi niemiłymi objawami. Niemniej jednak to na prawdę tak działa.
Niestety nadzieja na perpetum-mobile przepadła, kiedy zorientowaliśmy się, że działa we wszechświecie zasada rosnącej entropii, która jest miarą chaosu. Przyroda działa w ten sposób, że dąży do dużej entropii, czyli, w tym przypadku, zmieszania produktów. Możemy chwilowo zmniejszyć entropię (zwiększyć uporządkowanie) małego fragmentu świata, czyli tutaj rozdzielić dwie substancje, wyłącznie przez włożenie pracy lub energii, a to zwiększa entropię w innym miejscu wszechświata. Bilans wychodzi na zero lub ze stratą dla świata.

>ad 1 - Gdybyśmy zostawili tylko nalaną ciecz i ciśnienie działające na dno byłoby niewielkie, wówczas (tak przypuszczam, bo takiego przypadku w technice nie spotkałem) nastąpiłoby minimalne przenikanie cząsteczek wody, które przy otwartym przepływie powietrza zdążyłyby wparować, zanim zobaczylibyśmy kroplę (dyfuzja działa).

Nie sądzę.
To byłoby sprzeczne z samą osmozą.
Przecież ta wyciekająca woda byłby już po drugiej stronie błony, więc byłaby natychmiast wciskana z powrotem, bo z ciśnieniem aż 27 atm!

>Niestety nadzieja na perpetum-mobile przepadła, kiedy zorientowaliśmy się, że działa we wszechświecie zasada rosnącej entropii, która jest miarą chaosu. Przyroda działa w ten sposób, że dąży do dużej entropii, czyli, w tym przypadku, zmieszania produktów. Możemy chwilowo zmniejszyć entropię (zwiększyć uporządkowanie) małego fragmentu świata, czyli tutaj rozdzielić dwie substancje, wyłącznie przez włożenie pracy lub energii, a to zwiększa entropię w innym miejscu wszechświata. Bilans wychodzi na zero lub ze stratą dla świata.

Tylko szkoda, że nie zauważono takiego globalnego wzrostu entropii.
Podobno na początku było gęsto, gorąco i równomiernie, więc już było maksimum entropii i już po ptokach!

Poza tym entropia nie może być identyfikowana z chaosem, bo chaos - nieporządek to pojęcie niejednoznacznie.

>Nie sądzę.
>To byłoby sprzeczne z samą osmozą.
>Przecież ta wyciekająca woda byłby już po drugiej stronie błony, więc byłaby natychmiast wciskana z powrotem, bo z ciśnieniem aż 27 atm!
Problem z osmozą jest taki, że często ograniczamy się wyłącznie do sumarycznego efektu, a nie zastanawiamy się nad mechanizmem. Tymczasem na poziomie cząsteczkowym pewne ruchy (wymiana) występują w obie strony zawsze, natomiast tam, gdzie pojawiają się pewne okoliczności (np. po obu stronach membrany różne stężenia cieczy), ruch jest duży i bilansuje się sumarycznie jako przepływ w jedną stronę. Pewne zdarzenia mogą się wydawać niemożliwe, ale zjawisko tunelowe w mechanice kwantowej też wydaje się niemożliwe, ale występuje. W przypadku osmozy (patrz przykład jajka) ruch z cieczy do powietrza występuje. Powietrze jest roztworem gazu, gdzie ciśnienie wody (pary wodnej) jest kilkadziesiąt razy mniejsze niż w jajku.

>>Niestety nadzieja na perpetum-mobile przepadła, kiedy zorientowaliśmy się, że działa we wszechświecie zasada rosnącej entropii, która jest miarą chaosu. Przyroda działa w ten sposób, że dąży do dużej entropii, czyli, w tym przypadku, zmieszania produktów. Możemy chwilowo zmniejszyć entropię (zwiększyć uporządkowanie) małego fragmentu świata, czyli tutaj rozdzielić dwie substancje, wyłącznie przez włożenie pracy lub energii, a to zwiększa entropię w innym miejscu wszechświata. Bilans wychodzi na zero lub ze stratą dla świata.
>Tylko szkoda, że nie zauważono takiego globalnego wzrostu entropii.
>Podobno na początku było gęsto, gorąco i równomiernie, więc już było maksimum entropii i już po ptokach!
>Poza tym entropia nie może być identyfikowana z chaosem, bo chaos - nieporządek to pojęcie niejednoznacznie.
Użyłem wcześniej tych pojęć zamiennie, ale niecałkowicie jest to bezzasadne. Podobnego uproszczenia użył prof. Brian Cox w jednym z odcinków serialu "Cuda Wszechświata", puszczanego na BBC Knowledge. Nie chcę, żeby to było traktowane jako dowód z autorytetu. Po prostu ten człowiek ma większy talent do przekazywania tego typu wiedzy. W tym samym odcinku mówił, że entropia rośnie i jest to obserwowane, i jaki to ma wpływ na przyszłość świata.

> Tymczasem na poziomie cząsteczkowym pewne ruchy (wymiana) występują w obie strony zawsze,

Wtedy ten drugi rysunek byłby faktycznie realizacją perpetuum, bo woda wlewałaby się tam w prawo, a wtedy wzrasta ciśnienie słupa czystej, czyli osmoza przepycha znowu w lewo.

> natomiast tam, gdzie pojawiają się pewne okoliczności (np. po obu stronach membrany różne stężenia cieczy), ruch jest duży i bilansuje się sumarycznie jako przepływ w jedną stronę.

Osmoza bierze się stąd że roztwory, np. woda z solą, ma niższe ciśnienie wewnętrzne od czystej wody, i dlatego woda wpływa przez przegrodę do roztworu, bo za przegrodą jest podciśnienie.

Ale to widzą tylko cząsteczki wody. To dziej się na poziomie mikro - my tego nie widzimy!

Gdyby woda była gazem wówczas jej ciśnienie byłoby równe około 1200 atm.
Ale obecnie jest ono zerowe - dlaczego?
Po prostu siły międzycząsteczkowe (przyciąganie) równoważą zupełnie to ciśnienie.

Po dosypaniu soli te siły nieco maleją, i roztwór ma już mniejsze to ciśnienie wew. np. 1180 atm; czysta woda ma 1200atm, więc różnica obu to właśnie to co nazywamy ciśnieniem osmotycznym: 1180 - 1200 = -20.

W sumie z dyfuzji też to można tłumaczyć, albo raczej z zablokowania możliwości dyfuzji cząstek soli z powodu membrany.

Bez membrany cząstki soli przemieszczają się statystycznie w kierunku czystej wody - dyfuzja.

Zatem można powiedzieć że osmoza to konsekwencja zablokowania dyfuzji soli w kierunku wody, czyli nie napędza tego różnica koncentracji wody w obu naczyniach, lecz prędzej soli.

Poprzez parowanie rzeczywiście może woda uciekać z roztworu, bo para to już raczej gaz, nie ciecz - to można tłumaczyć dyfuzją.

>Użyłem wcześniej tych pojęć zamiennie, ale niecałkowicie jest to bezzasadne. Podobnego uproszczenia użył prof. Brian Cox w jednym z odcinków serialu "Cuda Wszechświata", puszczanego na BBC Knowledge. Nie chcę, żeby to było traktowane jako dowód z autorytetu. Po prostu ten człowiek ma większy talent do przekazywania tego typu wiedzy. W tym samym odcinku mówił, że entropia rośnie i jest to obserwowane, i jaki to ma wpływ na przyszłość świata.

Entropia to jakaś tam abstrakcja.
Coś jak przestrzeń, czasoprzestrzeń, przestrzeń wektorowa, zespolona, i inne takie sprawy przeznaczone tylko i wyłącznie do obróbki matematycznej.

>Entropia to jakaś tam abstrakcja.
>Coś jak przestrzeń, czasoprzestrzeń, przestrzeń wektorowa, zespolona, i inne takie sprawy przeznaczone tylko i wyłącznie do obróbki matematycznej.
>
Z tym stwierdzeniem nie mogę się zgodzić. To nie jest abstrakcja. To jest miara uporządkowania (lub nieuporządkowania - jak kto woli) świata/układu/procesu (niepotrzebne skreślić), którą stosują termodynamicy od ok. 100 lat (to taki mały dowód z autorytetu). Na co dzień nie stosuje bilansu entropii nikt (w tym czasie bilanse energii robią tysiące ludzi), ale o samym pojęciu entropii uczy się od dawna (np. ja miałem ponad 20 lat temu na wydziale energetycznym w Gliwicach - termodynamika u prof. Jana Szarguta, a mój ojciec ponad 50 lat temu na tym samym wydziale - u prof. Krzysztofa Ochęduszki). Ponieważ energia jest prawie namacalna (łatwo zauważyć skutki dostarczenia tejże do układu - np. gotowanie wody w czajniku), większość z nas rozumie zasadę zachowania energii. Ale nikt (ja również tego nie robię) nie rozważa w tym czasie o bilansie entropii. Pomimo tego, że stan entropii zmienia się nieustająco. Muszę jeszcze zaznaczyć, że na termodynamice mieliśmy dwa pojęcia, z którymi nie radziła sobie większość studentów (byłem w większości). Były to: entropia i egzergia. Wydaje mi się, że udało się je przyswoić (bez super biegłości w temacie) dopiero w trakcie pisania pracy dyplomowej, dwa lata po oficjalnym zakończeniu kursu termodynamiki, kiedy miałem okazję porozmawiać z doświadczonymi asystentami, a nie tylko wysłuchać suchego wykładu.

Wracając do tematu. Inna definicja entropii: Entropia jest miarą ilości energii lub pracy, którą trzeba włożyć w układ, aby zwiększyć jego uporządkowanie. Samoistnie zachodzą wyłącznie takie zjawiska, które powodują zwiększenie entropii układu.

Więc proszę Ciebie: Jeżeli nawet entropia ma w sobie coś filozoficznego i niemierzalnego, nie nazywaj jej abstrakcyjną. Zrozumienie entropii (kierunku jej zmian we wszechświecie) na pewno ułatwia zrozumienie tego świata.

Jeszcze mała anegdota (proszę nie traktować jej osobiście), pochodząca od prof. Ochęduszki:
Jeżeli ktoś się spyta "Co to jest entropia?", można spokojnie nie odpowiadać rozmówcy. Ponieważ entropii nie da się zdefiniować słowami "Jest to...", pytający wykazuje się niewiedzą i na pewno nie zrozumie odpowiedzi.

To nie temat o entropii.
I o tym też są całkiem dobre prace, czyli wyjaśniające to jak należy, ale podobnie jak z osmozą: jest ich zaledwie kilka, a błędnych tysiące i miliony - praktycznie w każdym podręczniku jest źle to przedstawiane.

Entropia nie jest wielkością fizyczną, znaczy nie ma czegoś takiego w ogóle w systemie fizycznym, podobnie jak przestrzeń nie jest częścią godną uwagi w fizyce - niebytami tam się nie zajmujemy.

>Przecież wtedy z tego wyjdzie perpetuum!
>Woda przepływa u góry w lewo, wtedy ciśnienie na dole rośnie, więc woda tam również płynie - w
>prawo, i tak dookoła.

Zrób doświadczenie, to zobaczysz.

Osmoza jest chyba błędnie tłumaczona w różnych podręcznikach, i stąd ten mój paradoks.

Np. tu:
pl.wikipedia.org/wiki/Osmoza

"Po przyjęciu, że błona swobodnie przepuszcza mniejsze cząsteczki rozpuszczalnika i całkowicie zatrzymuje większe cząsteczki substancji rozpuszczonej zjawisko osmozy można sobie w dużym uproszczeniu wyobrazić następująco:"

Tego tak nie można tłumaczyć, bo wtedy otrzymamy właśnie perpetuum mobile.

Ta półprzepuszczalna przegroda w ogóle nie powinna przepuszczać wody z tej części z roztworem.
Zatem to nie ma nic wspólnego z dyfuzją.

Wychodzi że roztwór trzyma - przyciągać wodę, i dlatego ona płynie do roztworu, prowadząc do różnicy poziomów w obu częściach.

Błona półprzepuszczalna przepuszcza wodę tylko jeżeli po obu stronach jest woda (roztwór wodny). Jeżeli po jednej stronie jest powietrze (albo olej) to napięcie powierzchniowe skutecznie blokuje jakikolwiek przepływ. (Możliwe jest jedynie ograniczone parowanie)