Журнал термодинамики и катализа
Открытый доступ

Абстрактный

Эпикатализ в простой механико-гравитационной системе: парадокс второго закона?

Джек Денур

Катализ обычно толкуется как способ достижения равновесия более легко и быстро, или иногда менее легко (антикатализ), но не для изменения положения равновесия, т. е. не для изменения константы равновесия K _eq . Действительно, иногда утверждается, что если бы катализ мог изменить K _eq , то его можно было бы использовать для нарушения Второго закона термодинамики. Тем не менее, известны случаи, когда катализ действительно изменяет K _eq . Это было названо эпикатализом. Нарушение Второго закона посредством эпикатализа исключается, если для восстановления катализатора (в частности, эпикатализатора) до его исходного состояния требуется по крайней мере столько же работы, сколько может быть получено изменением K _eq , которого он может достичь. В большинстве случаев эпикатализа для восстановления катализатора (в частности, эпикатализатора) до его исходного состояния требуется по крайней мере столько же работы, обычно больше работы, чем может быть получено изменением K _eq , которого он может достичь. Однако недавно были исследованы системы и процессы, влекущие за собой эпикатализ, для которых это может быть не так, и, следовательно, которые могут оспаривать Второй закон. В этой статье мы исследуем систему, в которой катализ изменяет K _eq , но в которой, по крайней мере, на первый взгляд, по крайней мере, в принципе нулевые термодинамические затраты — нулевая требуемая работа для изъятия и повторного введения катализа. Поскольку химические системы и реакции могут быть сложными, в этой статье мы вместо этого исследуем простую механико-гравитационную систему, которая может служить для более прозрачной иллюстрации принципов. Эта система состоит из газовой частицы (например, молекулы, броуновской частицы и т. д.), способной перемещаться внутри и между двумя гравитационными потенциальными ямами, разделенными барьером, в однородном гравитационном поле.