Разная работа силы Архимеда.

[parovoz]

Пусть меня забанят, но я хочу разобраться.

Берём некоторое количество газа в цилиндре и изотермически его сжимаем поршнем в 10 раз до объёма V1, совершая работу A1. Таким образом, согласно закону Бойля-Мариотта,
при постоянных температуре и массе газа произведение давления газа на его объём постоянно. т.е. т.к. газ сжали в 10 раз, то давление газа под поршнем увеличилось в 10 раз. Фиксируем поршень и опускаем этот цилиндр на некоторую глубину, где гидростатическое давление уравновесит давление газа под поршнем, т.е. станет в 10 раз больше, чем давление на поверхности.
При погружении будет совершена работа по преодолению силы Архимеда: A2.
Снимаем фиксацию с поршня и отпускаем цилиндр на всплытие. Поднимаясь с глубины, гидростатическое давление будет уменьшаться, поршень будет постепенно выходить из цилиндра и совершать работу A3, т.е. изотермически расширяться и на поверхности воды опять же согласно закону Бойля-Мариотта, его объём увеличится в 10 раз, придёт к исходному до сжатия.
Таким образом работа по изотермическому сжатию газа A1 численно сравняется с работой этого газа при изотермическом расширении A3.

При погружении цилиндра с поршнем объём этого цилиндра был зафиксирован, соответственно сила Архимеда на всём протяжении погружения была постоянна.
При всплытии же объём цилиндра с поршнем постепенно увеличивался, соответственно увеличивалась и сила Архимеда, т.к. она прямо пропорционально зависит от объёма вытесненной воды.
Так как глубина погружения и глубина всплытия равны, то можно заключить, что работа, совершённая силой Архимеда при подъёме A4, будет больше чем работа затраченная на преодоление силы Архимеда при погружении за счёт увеличившегося объёма всплывающего тела, а соответственно и вытесненной воды.

Помогите понять откуда берётся избыток работы?

[nds]

Если бы вы показали формулы, которые вам уже приводили, то заметили бы, что работа $A_1$ совершается при атмосферном давлении, а $A_3$ при изменении внешнего давления. Эти работы не могут быть одинаковыми.

[Someone]

parovoz в сообщении #1447334 писал(а):

Помогите понять откуда берётся избыток работы?

Вы добиваетесь, чтобы Вас заблокировали за злостное нарушение правил?

Если газ расширяется против сил давления окружающей воды, то он совершает работу за счёт своей внутренней энергии. Вы хотите, чтобы температура газа, тем не менее, оставалась постоянной. Значит, Вам придётся этот газ постоянно подогревать. Вот за счёт этой энергии и совершается дополнительная работа.

[parovoz]

Someone в сообщении #1447342 писал(а):

parovoz в сообщении #1447334 писал(а):

Помогите понять откуда берётся избыток работы?

Вы добиваетесь, чтобы Вас заблокировали за злостное нарушение правил?

Если газ расширяется против сил давления окружающей воды, то он совершает работу за счёт своей внутренней энергии. Вы хотите, чтобы температура газа, тем не менее, оставалась постоянной. Значит, Вам придётся этот газ постоянно подогревать. Вот за счёт этой энергии и совершается дополнительная работа.

Процесс изотермический, сжимаем отдаём теплоту в среду, расширяется забирает теплоту обратно, т.е. при сжатии нагреваем окружающий воздух, при всплытии охлаждаем воду. при условии, что всё одной и той же температуры.

-- 26.03.2020, 12:27 --

nds в сообщении #1447339 писал(а):

Если бы вы показали формулы, которые вам уже приводили, то заметили бы, что работа $A_1$ совершается при атмосферном давлении, а $A_3$ при изменении внешнего давления. Эти работы не могут быть одинаковыми.

т.е. иными словами, по-вашему поршень не выйдет из цилиндра?

про какое атмосферное давление ведётся речь? механически поршнем сжимаем воздух, физически давим на поршень - сжимаем воздух. причём здесь атмосферное давление? вода на поршень давит также, поршню неважно, кто на него давит, вода или механизм, поршень под действием результирующей силы будет двигаться. на глубине результирующие силы будут уравновешены гидростатическим давлением и давлением воздуха.

А по вашему тогда, получается поршень задавили, опустили в воду, и при том что поршень не сдвинулся с места т.е. работа над газом $A=0$ при погружении т.к. давление под поршнем было уравновешено давлением воды, и температура не поменялась т.е. $Q=0$, т.е. изменение внутренней энергии газа не произошло, но при подъёме откуда-то у газа под поршнем взялась лишняя энергия, т.е. он вернулся в исходное состояние, но по вашему ещё где-то совершил лишнюю работу, это как?

т.е. сжали газ, зафиксировали поршень, подняли-опустили, не расслабляя поршень, и у нас ещё появилась энергия?

-- 26.03.2020, 12:58 --

Someone в сообщении #1447342 писал(а):

parovoz в сообщении #1447334 писал(а):

Помогите понять откуда берётся избыток работы?

Вы добиваетесь, чтобы Вас заблокировали за злостное нарушение правил?

Если газ расширяется против сил давления окружающей воды, то он совершает работу за счёт своей внутренней энергии. Вы хотите, чтобы температура газа, тем не менее, оставалась постоянной. Значит, Вам придётся этот газ постоянно подогревать. Вот за счёт этой энергии и совершается дополнительная работа.

Пусть будет так, тогда получается за счёт отбора тепловой энергии от воды можно совершать механическую работу таким способом?

то что поршень выйдет из цилиндра это факт, данный факт проверен многократно, пузырь увеличивается по мере всплытия т.е. получается, что таким способом можно преобразовывать тепловую энергию воды в механическую?

[Someone]

parovoz в сообщении #1447343 писал(а):

Процесс изотермический, сжимаем отдаём теплоту в среду, расширяется забирает теплоту обратно

Но это не обязательно одна и та же теплота. Тем более, что в компрессоре процесс совсем не изотермический.

[parovoz]

Someone в сообщении #1447346 писал(а):

parovoz в сообщении #1447343 писал(а):

Процесс изотермический, сжимаем отдаём теплоту в среду, расширяется забирает теплоту обратно

Но это не обязательно одна и та же теплота. Тем более, что в компрессоре процесс совсем не изотермический.

не берём компрессор, берём поршень и цилиндр, потихоньку сдвинули поршень, подождали пока тепло выделилось в окружающую среду, опустили на глубину, привязали к валу, расфиксировали поршень, отпустили на очень медленное всплытие, чтобы тепло успевало приходить из воды, и получили тепловую энергию из воды, преобразовав её в механическую. моя идея верна?

[Someone]

parovoz в сообщении #1447343 писал(а):

получается за счёт отбора тепловой энергии от воды можно совершать механическую работу таким способом?

Интересно, а паровоз каким образом работает? Он тоже забирает тепловую энергию из окружающей среды, в роли которой выступает топка парового котла. И за счёт этого тепла совершает полезную работу. Чего тут такого необыкновенного?

parovoz в сообщении #1447347 писал(а):

берём поршень и цилиндр, потихоньку сдвинули поршень, подождали пока тепло выделилось в окружающую среду, опустили, привязали к валу, расфиксировали поршень, отпустили на очень медленное всплытие, чтобы тепло успевало приходить из воды, и получили тепловую энергию из воды, преобразовав её в механическую. моя идея верна?

У меня такое впечатление, что в школе Вы не учились. По меньшей мере, злостно прогуливали уроки физики.

[parovoz]

Someone в сообщении #1447348 писал(а):

parovoz в сообщении #1447343 писал(а):

получается за счёт отбора тепловой энергии от воды можно совершать механическую работу таким способом?

Интересно, а паровоз каким образом работает? Он тоже забирает тепловую энергию из окружающей среды, в роли которой выступает топка парового котла. И за счёт этого тепла совершает полезную работу. Чего тут такого необыкновенного?

parovoz в сообщении #1447347 писал(а):

берём поршень и цилиндр, потихоньку сдвинули поршень, подождали пока тепло выделилось в окружающую среду, опустили, привязали к валу, расфиксировали поршень, отпустили на очень медленное всплытие, чтобы тепло успевало приходить из воды, и получили тепловую энергию из воды, преобразовав её в механическую. моя идея верна?

У меня такое впечатление, что в школе Вы не учились. По меньшей мере, злостно прогуливали уроки физики.

я знаю как работает паровоз, нюанс в том, что паровоз надо топить, а вода у нас повсюду. т.е. я так понимаю идея по подобному преобразованию энергии верна?

[nds]

parovoz
Хорошо, проводим мысленный эксперимент. Цилиндр с поршнем вверх или вниз опускаем на дно посредством груза. Причём груз подбираем таким образом, что его хватает только для того чтобы цилиндр постоянно опускался на дно. Сверху положили груз - цилиндр немного утонул, объём уменьшился - груз немного уменьшили. Цилиндр продолжает тонуть - мы продолжаем уменьшать груз, и так до дна. На дне газ сжат грузом и давлением воды.
Зафиксировали процесс изменения груза при погружении. Вы утверждаете, что при всплытии груз нужно будет докладывать по другому?

[parovoz]

nds в сообщении #1447354 писал(а):

parovoz
Хорошо, проводим мысленный эксперимент. Цилиндр с поршнем вверх или вниз опускаем на дно посредством груза. Причём груз подбираем таким образом, что его хватает только для того чтобы цилиндр постоянно опускался на дно. Сверху положили груз - цилиндр немного утонул, объём уменьшился - груз немного уменьшили. Цилиндр продолжает тонуть - мы продолжаем уменьшать груз, и так до дна. На дне газ сжат грузом и давлением воды.
Зафиксировали процесс изменения груза при погружении. Вы утверждаете, что при всплытии груз нужно будет докладывать по другому?

В исходных данных поршень зафиксирован, объём постоянен при погружении. По поводу разницы работ я частично солидарен, и аргументация Someone мне кажется наиболее понятной и правильной, ибо если очень резко поднимать цилиндр с подвижным поршнем, то он будет резко выходить и температура в цилиндре будет понижаться, т.е. процесс перейдёт в адиабатический, всё равно, что резко открыть кран/клапан, освободить поршень, давление резко упадёт, соответственно температура резко снизится. В случае с поршнем, если его медленно сдвинуть и резко освободить, то за счёт падения температуры во время движения поршня, он не вернётся обратно, но с течением времени, когда газ обратно заберёт количество теплоты из окружающей среды, поршень вернётся в исходное состояние.

В этом я убедился буквально вчера, накачал компрессор, открыл кран, воздух резко вышел и охладился, я закрыл кран и потом, когда ресивер приобрёл температуру окружающей среды у меня в нём снова появилось избыточное давление.

Поэтому разница работ затраченной на преодоление силы Архимеда и работа силы Архимеда будет численно равна тому количеству теплоты, которое получит газ из воды при подъёме с глубины в процессе изотермического расширения.

Получается эдакий тепловой насос, который будет выкачивать тепло из воды, преобразуя его в избыточную механическую работу силы Архимеда.

[nds]

parovoz в сообщении #1447356 писал(а):

Получается эдакий тепловой насос, который будет выкачивать тепло из воды

Не получится.

Здесь больше похоже не энергию пружины (в нашем случае силы Архимеда) которую нужно сжать чтобы накачать воздух под водой, о чём вам писали в предыдущей теме:

Alex-Yu в сообщении #1446794 писал(а):

Возьмем два резервуара. Один -- просто объемом, скажем, в один куб. А второй -- с подвижной подпружиненной стенкой, переменного объема, достигающего тот же один куб. Второй накачаем до ТАКОГО ЖЕ ДАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМА, как первый. Так вот, работа компрессора во втором случае будет БОЛЬШЕ, чем в первом.

[DimaM]

Пора, наверно, формулы писать (особенно это относится к ТС).

[parovoz]

nds в сообщении #1447359 писал(а):

parovoz в сообщении #1447356 писал(а):

Получается эдакий тепловой насос, который будет выкачивать тепло из воды

Не получится.

Здесь больше похоже не энергию пружины (в нашем случае силы Архимеда) которую нужно сжать чтобы накачать воздух под водой, о чём вам писали в предыдущей теме:

Alex-Yu в сообщении #1446794 писал(а):

Возьмем два резервуара. Один -- просто объемом, скажем, в один куб. А второй -- с подвижной подпружиненной стенкой, переменного объема, достигающего тот же один куб. Второй накачаем до ТАКОГО ЖЕ ДАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМА, как первый. Так вот, работа компрессора во втором случае будет БОЛЬШЕ, чем в первом.

не надо воздух под водой качать, воздух качаем на поверхности воды и запираем, погружаем, отпираем и всплываем. читайте внимательно исходные данные. все процессы по сжатию и расширению у нас изотермические.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Пургаторий (Ф)»
Причина переноса: в коллекцию к предыдущим.

-- 26.03.2020, 12:15 --

parovoz, недельный бан за очередное возобновление темы из Пургатория.