Соотношение излученной и сохраненной энергии в точке среды

[Zai]

Соотношение излученной и сохраненной энергии в точке сплошной среды при выделении энергии в химических реакциях и фазовых превращениях в неравновесных по времени процессах сложно понять. Может ли энергия например при конденсации паров воды в малом объеме выделяться не в виде повышения температуры за счет выделения тепла в данном объеме, а виде излучения на квантово механических частотах или непрерывным спектром? Второе маловероятно без первого. А велика ли доля может быть второго?

[Munin]

Ответ даёт элементарная термодинамика излучения.

1. Пар излучает очень мало, поскольку он имеет линейчатый спектр.
2. Жидкая вода может излучать много. Правда, в оптике вода прозрачна, но здесь подразумевается ИК-диапазон, в котором спектр воды весьма хороший (и даже пар начинает иметь какие-то полосы, кажется).
3. Спектр пара попросту пропорционален его плотности.
4. Если вы имеете большой объём, то излучение в одном месте - быстро поглотится в другом месте. Ключевое слово "оптическая толщина" обсуждаемой области. Тогда в конце концов всё выделится именно в температуру (+ в температуру излучения, но там будет очень мало). Если обсуждаемая область оптически тонкая (прозрачная на просвет), то может охлаждаться высвечиванием.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[Zai]

Munin, спасибо за Ваш вдумчивый и почти исчерпывающий тему Ваш ответ. Вместе с тем мне кажется что Ваша "элементарная термодинамика излучения" не так очевидна для малого объема, каким в физике представляют точку среды. Вряд ли для малых объемов вблизи раздела сред жидкость-пар сразу наступает то термодинамическое равновесие, позволяющее ему повышать температуру в соответствии с его(объема) теплоемкостями при постоянном давлении и постоянном объеме при фазовых превращениях, в том числе при конденсации. Вероятно ли что при конденсации полностью теплота конденсации переводится в энергию излучения - осуществив переход от энергетического состояния пара к энергетическому состоянию жидкости?

[Munin]

Zai в сообщении #1109527 писал(а):

Вместе с тем мне кажется что Ваша "элементарная термодинамика излучения" не так очевидна для малого объема, каким в физике представляют точку среды.

Надо смотреть, о каких масштабах идёт речь. Если больше, чем объём термодинамической флуктуации, - то всё окей.

Zai в сообщении #1109527 писал(а):

Вероятно ли что при конденсации полностью теплота конденсации переводится в энергию излучения

Скорее, наоборот, во внутреннюю энергию среды. На излучение (пока речь не о релятивистской плазме) всегда приходится малая доля энергии.

[Zai]

Munin в сообщении #1109530 писал(а):

Zai в сообщении #1109527 писал(а):

Вероятно ли что при конденсации полностью теплота конденсации переводится в энергию излучения

Скорее, наоборот, во внутреннюю энергию среды. На излучение (пока речь не о релятивистской плазме) всегда приходится малая доля энергии.

Здесь мне немного непонятно почему релятивистская плазма.
Конечно полностью это много. Но в том же газодинамическом лазере на СО2 неравновесное состояние поступательных, вращательных и колебательных мод дают значимое излучение. А что в неравновесности Н2О при конденсации, когда молекулы горячего пара(Н2О) влетая в пространство жидкой воды теряют энергию поступательного движения нет аналогии с СО2 когда при расширении газа СО2 поступательные степени свободы значительно теряют энергию?

[Munin]

Насчёт лазеров не скажу. Может быть, там специальные условия для перехода энергии в излучение.

[Zai]

Интересно, если в эксперименте перпендикулярно к горизонтальной поверхности конденсационного неравновесного фронта пар-газ поставить лазерные линзы, то может ли получиться усиление излучения? Вода может не даст усиления излучения, а вот перегретый углекислый газ и поверхность сухого льда( а может и просто очень холодная поверхность металла) вполне способны на усиление излучения.

[Zai]

Munin в сообщении #1109530 писал(а):

Zai в сообщении #1109527 писал(а):

Вместе с тем мне кажется что Ваша "элементарная термодинамика излучения" не так очевидна для малого объема, каким в физике представляют точку среды.

Надо смотреть, о каких масштабах идёт речь. Если больше, чем объём термодинамической флуктуации, - то всё окей.

Объемные флуктуации также важны как и флуктуации по времени из-за неравновесности и жидкости и пара вблизи фронта конденсации, когда молекулы пара на значительной среднеквадратичной скорости застревают в пространстве малой среднеквадратичной скорости молекул жидкой фазы. Равновесное распределение по скоростям Максвелла имеют место и в жидкости и в паре на расстоянии нескольких свободных пробегов от границы раздела сред и должны быть стационарны. Из соображений консервативности по энергиям, скачек в среднеквадратичных скоростях на границе вероятно должен излучаться. Он бы не излучался, если бы вода и пар не были оптически прозрачны.

[Munin]

Zai в сообщении #1111937 писал(а):

Объемные флуктуации

Ничего не понял. О чём это?

[Zai]

Munin в сообщении #1109530 писал(а):

Zai в сообщении #1109527 писал(а):

Вместе с тем мне кажется что Ваша "элементарная термодинамика излучения" не так очевидна для малого объема, каким в физике представляют точку среды.

Надо смотреть, о каких масштабах идёт речь. Если больше, чем объём термодинамической флуктуации, - то всё окей.

Я тоже не понял Ваш термин "объём термодинамической флуктуации".

[Munin]

См. ЛЛ-5 § 162, первый абзац.

[Zai]

Вопрос закрыт в том числе и по конденсации паров. ЛЛ 6, параграф 132 Конденсационные скачки(с. 689) - аналогия между процессами конденсации и химическими реакциями с тепловыделением. Яркость и интересность механизмов конденсации в том что выходные продукты процесса ограничены некоторым объемом. Может и в химических реакциях существуют во фронте волн горения малые объемные домены с продуктами реакций?