2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ... 18  След.
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение31.03.2013, 22:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Самое главное: очень не советую читать "Перепонку". Дрянная жёлтая газетёнка.

Второе: описанная поверхность - всё-таки недостаточно "гладкая" для рассматриваемых эффектов. Если работать с числами, вы бы это моментально увидели. Физику нельзя воспринимать без чисел. Ваши рассуждения могут казаться вам самому убедительными только потому, что чисел вы не знаете, о них не думаете, и сравнивать их не пытаетесь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение31.03.2013, 22:49 
Заслуженный участник


31/07/10
1393
Vnyk в сообщении #704038 писал(а):
Сосуд с колёсиком теплоизолировать от окружающей среды и сосуда с вертушкой. Тепло из этого сосуда может уходить через ось, которую можно изготовить из материала с низкой теплопроводностью. А также через термопару. Энергия из сосуда с вертушкой передаётся в сосуд с колёсиком в виде механическгого движения колёсика. Обратно энергия может передаваться в виде тепла через ось вертушки и колёсика. И этот способ медленнее первого. В любом случае тепло не может мгновенно уйти из сосуда и разница температур будет.

(Оффтоп)

Уберите термопару!

Да пусть у вас хоть вообще никакого теплообмена через ось не будет, а сама она будет абсолютно твердой. Возьмем ось с колесиком, закрепим ее и прижмем к колесу собачку. Если собачка имеет ненулевую температуру, частицы возле ее поверхности, прижатой к колесику, будут своими колебаниями его раскачивать. В итоге мы получим ту же ситуацию, что и с вертушкой в резервуаре — теплота будет превращаться в механическое движение и отводиться от собачки.
В идеализированном случае ось будет выступать в качестве промежуточного звена, с помощью которого частицы одной среды будут пытаться расшевелить частицы другой, а те, в свою очередь, будут отвечать им тем же. С таким же успехом они могли бы обмениваться теплотой, контактируя непосредственно друг с другом: вставите вы между ними ось, или нет — неважно, результат определяется только разностью температур.

Vnyk в сообщении #704038 писал(а):
Атомы твердых тел в отличие от газа и жидкостей находятся в кристаллических решётках и колеблются около положения равновесия. При соприкосновении колёсика и собачки колебания атомов собачки не смогут двигать колёсико.

Как интересно, движение колесика заставляет атомы собачки колебаться, а их колебание, в свою очередь, не может расшевелить колесико.
Либо трение есть и имеют место оба процесса, либо его нет и колесико с собачкой вообще не взаимодействуют. Одностороннего трения не бывает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение31.03.2013, 23:39 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Vnyk в сообщении #704038 писал(а):
Вы несколько отстали от жизни. Поверхности могут быть идеально гладкими.

Так я вам про атомарно ровные и говорю. Отдельный атом или несколько попадают во впадинки между атомами другой поверхности и залипают там за счет электростатики, передвинуть их на шаг решетки непросто.

(Оффтоп)

"изобретают" чаще в механике или в молекулярной теории, в электричестве мало, в оптике очень мало , в ядре кажется вовсе нет. Не дочитывают до него что ли, или начинают соображать?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение31.03.2013, 23:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407

(Оффтоп)

Xey в сообщении #704093 писал(а):
Не дочитывают до него что ли, или начинают соображать?

"Изобретателей", отменяющих квантовую механику и выдумывающих собственную таблицу Менделеева - полно. Но обычно они извращаются над атомами, а не над ядрами. Превращения атомов для них не есть превращения ядер. Хотя есть пара идиотов, выдумывающих собственные протоны и нейтроны.

В оптике даже поменьше будет, наверное.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 06:49 
Заблокирован


27/03/13

420
Munin в сообщении #704058 писал(а):
Самое главное: очень не советую читать "Перепонку". Дрянная жёлтая газетёнка.

А при чём тут это? Там есть ссылка на отчёт. Не верите газетёнке, посмотрите отчёт.
Munin в сообщении #704058 писал(а):
Второе: описанная поверхность - всё-таки недостаточно "гладкая" для рассматриваемых эффектов. Если работать с числами, вы бы это моментально увидели

А достаточно гладкая - это как? Хорошо. Сделают поверхность достаточно "гладкую". Наука ведь не стоит на месте.
Neloth в сообщении #704068 писал(а):
Как интересно, движение колесика заставляет атомы собачки колебаться, а их колебание, в свою очередь, не может расшевелить колесико.
Либо трение есть и имеют место оба процесса, либо его нет и колесико с собачкой вообще не взаимодействуют. Одностороннего трения не бывает.

Атомы собачки колеблются сами без помощи колёсика. Частота колебаний атомов порядка - 1000000000000 Гц. А смещение относительно центра равновесия доли нанометра. Допустим, колёсико и собачка соприкоснулись. Атомы собачки сместили на 0,2 нм атомы колёсика. И вы думаете, что и вертушка тут же сместилась на 0,2 нм. Частота колебаний высокая, а смещение атомов небольшое. Поэтому такие небольшие колебания атомов будут гаситься атомами кристаллической решётки колёсика и оси. Примерно как амортизаторы гасят неровности дороги. И не будет никакого движения вертушки. Смещения вертушки во много раз превосходят колебания атомов. Частота колебаний вертушки также на порядки меньше частоты колебаний атомов. Поэтому вертушка будет колебаться вместе с колёсиком, которое будет тереться о собачку или пластинку, нагревая их при этом. Естественно нагрев колёсика и собачки приведёт к увеличению амплитуды колебаний атомов. Но не более того. А колебания с увеличенной амплитудой атомов собачки не приведёт к колебаниям вертушки.
Xey в сообщении #704093 писал(а):
Так я вам про атомарно ровные и говорю. Отдельный атом или несколько попадают во впадинки между атомами другой поверхности и залипают там за счет электростатики, передвинуть их на шаг решетки непросто.

Но можно.
Вот Фейнман описал свою вертушку. И ни кто за более чем полвека не придрался хотя бы к тому, что храповик нагревается. А тут. Какие только причины не придумают.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 08:49 
Заблокирован


30/07/09

2208
Vnyk в сообщении #704191 писал(а):
Вот Фейнман описал свою вертушку. И ни кто за более чем полвека не придрался хотя бы к тому, что храповик нагревается. А тут. Какие только причины не придумают.
Вот цитата из параграфа 5 "Закон идеального газа".
"На практике, когда имеешь дело с молекулами, приходится оперировать большими числами, поэтому химики произвольно выбрали число, очень большое число, и придумали ему специальное название. Они назвали его моль. Моль - это очень искусственное число. Почему химики не приняли за единицу $10^{24}$, чтобы вышло круглое число, - это вопрос исторический.
Случилось так, что они для удобства выбрали стандартное число $N_0=6,02\cdot 10^{23}$ и назвали это число молем объектов. После этого, вместо того, чтобы измерять число молекул в штуках, они измеряют их в молях."

И никто за более чем полвека не придрался хотя бы к тому, что Фейнман предлагал число молекул измерять в штуках. А тут. Какие только причины не придумывают.

Возникает впечатление, что Фейнман не имел ни малейшего представления о химии и уравнениях химических реакций. Чего стоит только его высказывание: "Моль - это очень искусственное число."

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 09:14 
Заблокирован


27/03/13

420
Комментарий не по делу. Допустим, вертушка заторможена. Температуры в сосуде с вертушкой и в сосуде с храповиком равны. Система в термодинамическом равновесии. Вертушку освободили и она начинает колебаться. Храповик от ударов собачки нагревается. От храповика нагревается и газ в сосуде с храповиком. А в сосуде с вертушкой газ охлаждается. Термодинамическое равновесие нарушается. Но это никого не интересует. Всем важно только одно - одностороннего вращения нет. Значит и второе начало не нарушается.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 12:55 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Vnyk в сообщении #704191 писал(а):
Допустим, колёсико и собачка соприкоснулись. Атомы собачки сместили на 0,2 нм атомы колёсика. И вы думаете, что и вертушка тут же сместилась на 0,2 нм. Частота колебаний высокая, а смещение атомов небольшое.


Собачка и колесико имеют такую же температуру что и газ. Несмотря на то, что молекула твердого тела "подвешена на пружинках" ее максимальная скорость такая же как и у молекулы газа при этой температуре. Поэтому импульс, который может передать молекула собачки колесику, такой же как и импульс молекулы газа. Амплитуда колебаний тут ни причем.

В классической конструкции собачка отскакивала и не могла сделать движение направленным не потому , что разогревалась от ударов о храповик при его вращении, а потому что изначально имела температуру, совершенно случайно отскакивала от храповика, и не могла находиться в нужный момент в нужном положении.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 13:27 


27/05/12
721

(Оффтоп)

Vnyk в сообщении #704209 писал(а):
Но это никого не интересует. Всем важно только одно - одностороннего вращения нет. Значит и второе начало не нарушается.

Нет. Всем важно то, что вертушка существенно "немарковская" и "дрыгаться" не будет. :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 13:44 
Заслуженный участник


31/07/10
1393
Vnyk в сообщении #704191 писал(а):
Частота колебаний атомов порядка - 1000000000000 Гц. А смещение относительно центра равновесия доли нанометра. Допустим, колёсико и собачка соприкоснулись. Атомы собачки сместили на 0,2 нм атомы колёсика. И вы думаете, что и вертушка тут же сместилась на 0,2 нм.

В идеальном случае — да. При этом легко показать, даже не используя данные о том, с какими амплитудами и частотами колеблются атомы собачки, и какова скорость и средняя длина свободного пробега молекул в резервуаре, что при термодинамическом равновесии энергия с помощью этого механизма никуда передаваться не будет.

Вам может показаться, что здесь все дело в том, что случай не идеальный. Но неидеальный случай отличается лишь тем, что наглядных доказательств для него получить не удастся, и вам придется на самом деле проводить расчеты.

Вертушка в резервуаре тоже состоит из атомов. Молекулы среды, "ударяясь" об атомы на поверхности лопастей, "расшатывают" их, они, в свою очередь, делают то же самое с соседними атомами, и этот процесс распространяется в материале вертушки. Параллельно происходит обратный процесс: атомы на поверхности лопастей ускоряют столкнувшиеся с ними молекулы, отводя от вертушки часть энергии. При термодинамическом равновесии вертушка получает в среднем столько же энергии, сколько отдает обратно, и ничего интересного не происходит. Если же она очень маленькая, становится заметно, что все эти хаотично блуждающие по материалу деформации приводят к тому, что суммарный момент импульса вертушки относительно ее оси не всегда точно равен нулю. Его мы и пытаемся отвести от вертушки с помощью оси.
Если ось будет слишком длинной, деформация, возникшая на одном конце, до другого просто не дойдет. Чтобы было более или менее наглядно выделим в движении частиц, из которых состоит материал оси, две составляющие: распространяющиеся в материале деформации и тепловое движение частиц. Первое передает энергию от одного конца к другому, второе — против температурного градиента. Распространяясь вдоль оси, энергия будет постепенно превращаться из механической в тепловую и возвращаться в таком виде обратно. Никакого резкого перепада температур, который вы сможете тут же использовать для получения механической работы или электричества, при этом не возникнет. Для этого нужно, чтобы на небольшом участке оси образовалась достаточно значительная разность температур, чтобы теплоту от одного конца этого участка можно было бы направить к другому через какой-нибудь устройство, совершающее полезную работу.
Если ось будет достаточно короткой, чтобы деформации доходили до противоположного конца, они дойдут до него и начнут распространяться в обратном направлении. При очень короткой оси часть энергии, возвращаемой вертушке, окажется механической. Ваша идея состоит в том, чтобы дать механической энергии дойти до другого конца, а затем резко превратить ее в тепловую. Выше было рассмотрено два механизма, с помощью которых можно попытаться это сделать.
Самый простой из них — пластинка, в которую запаян второй конец. Но этот вариант ничем не отличается от слишком длинной оси, просто часть колебаний гасится в пластинке, резких перепадов температур в ней также не возникнет. Более сложный способ — использовать трение. Но он по сути представляет собой нечто среднее между короткой осью со свободным концом и короткой осью запаянной в пластинку. Поскольку собачка контактирует с колесиком, часть механических колебаний передастся ей и без резких перепадов температур будет в ней затухать, как в пластинке, а возникающая при этом тепловая энергия постепенно вернется колесику. Но, поскольку это все-таки разные звенья, и между ними происходит трение, колебания от поверхности, по которой они контактируют, будут распространяться и в обратном направлении, как в оси со свободным концом.

В общем, чтобы мы уже начали беспокоиться, вам надо доказать, что при термодинамическом равновесии между жидкой (газообразной) средой и твердым телом броуновское движение способно породить в материале этого тела колебания, при затухании которых образуются настолько резкие перепады температур, что их можно использовать для совершения полезной работы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 15:16 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Vnyk в сообщении #704191 писал(а):
А достаточно гладкая - это как? Хорошо. Сделают поверхность достаточно "гладкую". Наука ведь не стоит на месте.

Наука может делать поверхности только из атомов. Больше не из чего. Так что более гладкую, чем атомы, не сделают.

Vnyk в сообщении #704191 писал(а):
Атомы собачки колеблются сами без помощи колёсика. Частота колебаний атомов порядка - 1000000000000 Гц. А смещение относительно центра равновесия доли нанометра. Допустим, колёсико и собачка соприкоснулись. Атомы собачки сместили на 0,2 нм атомы колёсика. И вы думаете, что и вертушка тут же сместилась на 0,2 нм.

Вы должны брать не смещение, а импульс. Атомы колёсика "в норме" передают свой импульс своей кристаллической решётке, и никакого движения дальше долей нанометра не происходит (даже долей ангстрема). Но если атомы колёсика соприкоснулись с собачкой, то они могут целиком передать свой импульс собачке, и подбросить её высоко - гораздо выше, чем то расстояние, на которое они смещаются сами. Представьте себе пружинный пистолет: если им выстрелить вхолостую, то он останется у вас в руке, но если он заряжен пулькой, то может подбросить пульку на большую высоту (несколько метров как минимум). Вот тот же принцип и здесь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 15:55 
Заблокирован


27/03/13

420
Длинная ось нам ни к чему. И лучше её изготовить из материала с максимально низкой теплопроводностью. В принципе, вертушке лучше быть вообще не в сосуде, так как он только затрудняет поступление тепла от окружающей среды к вертушке. Колёсико с собачкой в сосуде, который теплоизолирован от окружающей среды. Вертушка двигается от ударов молекул и двигает колёсико. К колёсику прижимается собачка. В результате чего от трения колёсико и собачка нагреваются. Соответственно нагревается и газ внутри сосуда. Так как сосуд теплоизолирован, то тепло из него может уходить только через ось наружу. Ось с максимально низкой теплопроводностью. Поэтому не резко, а постепенно внутри сосуда с колёсиком температура повысится. Я конечно не физик и мое объяснение не ахти какое. Но всё-таки согласитесь, что какое-то повышение температуры в сосуде с колёсиком будет.

-- 01.04.2013, 18:17 --

Munin в сообщении #704322 писал(а):
Вы должны брать не смещение, а импульс.

Да, вы правы. Только я имел в виду другой случай. Но плохо объяснил. Хорошо Neloth выручает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 16:30 
Заслуженный участник


31/07/10
1393
Vnyk в сообщении #704340 писал(а):
И лучше её изготовить из материала с максимально низкой теплопроводностью.

Боюсь, вам нужен такой материал, чтобы в нем не затухали даже случайно возникшие флуктуации температуры. Если бы он у нас был, весь этот цирк с вертушкой не понадобился бы.

Vnyk в сообщении #704340 писал(а):
В результате чего от трения колёсико и собачка нагреваются.

Нет, не нагреваются они в результате трения. В результате трения колесико передает собачке часть механической энергии. А нагреваются они в результате затухания колебаний, которое с равным успехом происходит и в собачке, и в колесике и даже просто в оси.

Vnyk в сообщении #704340 писал(а):
Я конечно не физик и мое объяснение не ахти какое.

Именно поэтому я выше расписал весь процесс детально.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 16:37 
Заблокирован


27/03/13

420
Neloth в сообщении #704355 писал(а):
А нагреваются они в результате затухания колебаний, которое с равным успехом происходит и в собачке, и в колесике и даже просто в оси.

Так в сосуде с колёсиком температура всё-таки повысится.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фейнмановские лекции по физике.
Сообщение01.04.2013, 18:43 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
Движение Броуновской частицы
http://www.youtube.com/watch?v=1HU6IRMX ... creen&NR=1

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 261 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ... 18  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group