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 ... 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ... 27  След.
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 06:33 
Заслуженный участник


28/12/12
7921
GraNiNi в сообщении #1608042 писал(а):
То есть, температурный градиент будет перевернут.

В земной атмосфере такое случается дважды.

Изображение

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 07:20 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7061
А что на нижнем графике отложено по горизонтальной оси?

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 07:26 
Заслуженный участник


28/12/12
7921
мат-ламер в сообщении #1608087 писал(а):
А что на нижнем графике отложено по горизонтальной оси?

Температура.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 09:57 


17/10/16
4775
Вот, кстати, простой вопрос тем, кто над этим никогда не задумывался. Мы знаем, что холодный воздух обычно падает вниз, а теплый - поднимается вверх. На высоте полета самолетов температура воздуха всегда $-50...-60$ С. Почему же этот холодный воздух не падает вниз?

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 10:17 
Заслуженный участник


28/12/12
7921
sergey zhukov в сообщении #1608094 писал(а):
Вот, кстати, простой вопрос тем, кто над этим никогда не задумывался.

Мда уж, несколькостраничное обсуждение адиабатической атмосферы в этой теме словно промелькнуло мимо...

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 10:46 
Аватара пользователя


08/01/18
138
Москва
GraNiNi в сообщении #1607930 писал(а):
При отсутствии теплообмена с наружной средой, теплообмен будет происходить только через перегородку и в пределе температуры газов с обеих сторон перегородки станут одинаковыми

В чем отличие перегородки от силового поля? В том, что поле силой принуждает к разделению молекул с градиентом энергий. Перегородка не может удержать молекулы от выравнивания их кинетических энергий (КЭ) . А поскольку ПЭ одинаковые, то и полная энергия выравнивается. В силовом поле ПЭ молекул отличается. Означает ли выравнивание температур, что КЭ молекул будет иметь градиент, обратный градиенту ПЭ?

-- 06.09.2023, 10:50 --

wrest в сообщении #1608041 писал(а):
Не мог не поделиться прекрасным.

В нашем случае рассматриваются адиабатические условия, а ваш пример их нарушает.

-- 06.09.2023, 10:57 --

sergey zhukov в сообщении #1608094 писал(а):
Вот, кстати, простой вопрос тем, кто над этим никогда не задумывался. Мы знаем, что холодный воздух обычно падает вниз, а теплый - поднимается вверх. На высоте полета самолетов температура воздуха всегда $-50...-60$ С. Почему же этот холодный воздух не падает вниз?

В учебниках рассматривается вопрос возникновения конвекции при градиенте температуры. В определённых условиях конвекция отсутствует при градиенте температуры. Дело в том, что температура выравнивается и другими способами, например контактным теплообменом или лучистым теплообменом.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 11:24 


17/10/16
4775
siago в сообщении #1608101 писал(а):
В определённых условиях конвекция отсутствует при градиенте температуры

А почему она отсутствует? Холодный воздух сверху, теплый - снизу. Должна же быть? Про выравнивание температуры пока можно забыть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 11:32 


27/08/16
10171
siago в сообщении #1608101 писал(а):
Означает ли выравнивание температур, что КЭ молекул будет иметь градиент, обратный градиенту ПЭ?
Нет, в модели идеального газа температера прямо пропорциональна средней именно кинетической энергии молекул. В потенциальном поле распределение скоростей в каждой точке одинаковое, но более медленные молекулы, летящие в сторону области с большей потенциальной энергией, туда просто не долетают. Пока их другие молекулы не подпихнут и не передадут недостаточную энергию. И в обратную сторону это тоже работает. В результате, с учётом возникающего в газе градиента давления, устанавливается равновесие микроскопических потоков между разными областями фазового пространства с одинаковыми распределениями скоростей летающих идеальных молекул в разных точках пространства.

И лучше без особой нужды не сокращайте ваш текст. Вам важно, чтобы вас поняли правильно, или количество букв?

-- 06.09.2023, 11:34 --

sergey zhukov в сообщении #1608106 писал(а):
А почему она отсутствует? Холодный воздух сверху, теплый - снизу. Должна же быть? Про выравнивание температуры пока можно забыть.
Потому что ваше условие неверно. Правильное условие возникновения самопроизвольной конвекции в атмосфере - наличие температурного градиента, большего, чем адиабатический.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 11:36 
Заслуженный участник


28/12/12
7921
realeugene в сообщении #1608107 писал(а):
Правильное условие возникновения самопроизвольной конвекции в атмосфере - наличие температурного градиента, большего, чем адиабатический.

О чем в этой теме говорилось неоднократно...

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 11:53 


17/10/16
4775
realeugene
DimaM
Ребята, ну разумеется. Я же просил ответить тех, кто "над этим никогда не задумывался".

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 15:42 
Аватара пользователя


08/01/18
138
Москва
Давайте ещё раз посмотрим на вывод, сделанный в
Ландау, Лифшиц Теоретическая Физика в 10т. Т. 5. Статистическая физика.

Стр.54.

Величину, обратную производной энтропии тела $S$ по его энергии $E$ , называют его абсолютной температурой, или просто температурой $T$ :

$d S/ d E  = 1/T$

Температуры тел, находящихся в равновесии друг с другом, следовательно, одинаковы: $T1 = T2$ .

realeugene в сообщении #1608107 писал(а):
температера прямо пропорциональна средней именно кинетической энергии молекул


Если ваш вывод правильный, значит ошиблись Ландау и Лифшиц.

-- 06.09.2023, 15:48 --

sergey zhukov в сообщении #1608106 писал(а):
siago в сообщении #1608101 писал(а):
В определённых условиях конвекция отсутствует при градиенте температуры

А почему она отсутствует? Холодный воздух сверху, теплый - снизу. Должна же быть? Про выравнивание температуры пока можно забыть.

В учебнике пишут, почему. Я могу лишь предположить, что потому, что плотность тёплого воздуха в атмосфере выше, чем у холодного. А плотность выше потому, что силовое поле создаёт её градиент.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 16:07 


17/10/16
4775
siago
Да, мы обычно имеем дело с холодным и теплым воздухом при одном и том же давлении, поэтому привыкли, что холодный воздух всегда плотнее. На самом деле плотность еще и от давления зависит, поэтому холоднее не всегда значит плотнее. Для вопросов устойчивости/неустойчивости в первую очередь плотность имеет значение.

А вот что менее очевидно. Всегда ли атмосфера стабильна, если ее плотность с высотой падает? Например, будет ли стабильна атмосфера, в которой плотность по высоте постоянна?

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 16:21 


27/08/16
10171
siago в сообщении #1608144 писал(а):
Если ваш вывод правильный, значит ошиблись Ландау и Лифшиц.

Попробуйте доказать, что они ошиблись. Но вообще-то это ещё школьная физика. Вам не рано читать ЛЛ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 17:08 


05/09/16
12041
realeugene в сообщении #1608107 писал(а):
В потенциальном поле распределение скоростей в каждой точке одинаковое, но более медленные молекулы, летящие в сторону области с большей потенциальной энергией, туда просто не долетают. Пока их другие молекулы не подпихнут и не передадут недостаточную энергию. И в обратную сторону это тоже работает.

Это хороший аргумент, его привел sergey zhukov в конце первой страницы темы, но это как-то осталось нераскрытым (для меня, не знаю как для ТС). Распределение (Максвелла - мы ведь о нём?) же "горбатое" (с нулями по краям и с максимумом). Неясно как этот горб
a) поднимается на высоту, если мы говорим что медленные молекулы не долетают
б) остается вверху столба там же (на оси скоростей) где и был на дне столба

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 18:24 


17/10/16
4775
wrest
Поднимаемся вверх. Количество молекул с высотой падает, т.к. медленные молекулы отсеиваются, не долетают. Горб распределения, значит, должен съехать вправо, ведь медленных молекул стало меньше, а быстрых - не стало меньше. Но быстрые молекулы при подьеме замедлились, затратили энергию на подьем. Значит, горб должен съехать влево, ведь быстрые молекулы потеряли часть скорости. Итог - горб при подьеме остается на месте, а концентрация молекул с высотой все меньше и меньше.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 402 ]  На страницу Пред.  1 ... 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ... 27  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