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 ... 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ... 27  След.
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 21:47 


01/04/08
2783
siago в сообщении #1608198 писал(а):
где формируется большая плотность, формируется и большая концентрация энергии.

Если имеются два сосуда с давлениями отличающимися в два раза, то это не запрещает им иметь одинаковую температуру.
То есть, скорости (среднеквадратичные) движения молекул будут одинаковыми, просто в сосуде с большим давлением их концентрация будет в два раза больше - они чаще будут биться о стенки сосуда.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 22:04 


05/09/16
12041
siago в сообщении #1608201 писал(а):
Ваша картина не соответствует наблюдениям. Сжатый воздух, выходящий из баллона, не только уменьшает давление, но и уменьшает температуру.

Там всё сложно, см. Википедию, статья "Эффект Джоуля — Томсона"
Краткий ответ: из-за неидеальности газа. Температура может как уменьшаться, так и возрастать.
Если газ идеальный, то температура при расширении в вакуум не меняется.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение06.09.2023, 22:16 


27/08/16
10171
siago в сообщении #1608196 писал(а):
А что вы называете школьной физикой - задачу о термодинамических параметрах в силовом поле?
Молекулярно-кинетическую теорию идеального газа. Учебники теорфизики нужно читать, во-первых, после изучения курса школьной физики, во-вторых, после изучения курса общей физики. Иначе вы их просто не поймёте.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 06:23 


17/10/16
4775
wrest
Поведение "почти" идеального газа в трубе при сняти перегородки я уже как-тот раз рисовал. Температура после снятия перегородки не станет равновесной очень быстро. Если газ не перемешивается, потребуется много времени для выравнивания температуры при помощи теплопроводности. Это, в общем, очевидно: левая часть газа расширяется и как поршень сжимает правую. Левая охлаждается, правая - нагревается. После чего им нужно прийти в тепловое равновесие, а это может быть делом не быстрым.

wrest в сообщении #1608193 писал(а):
Тут в теме говорится о том, что температура так же останется постоянной во всем цилиндре (и тоже, видимо, какая и была в той части где был газ)

Нет, она изменится, ведь газ совершает работу против силы тяжести. Скажем, если изначально весь он был внизу столба, и снятие перегородки позволило ему расширяться вверх. Да, в конце столб будет изотермический, но его температура будет ниже, чем у газа вначале. Это только в невесомости газ не может совершить никакой работы при расширении в полость с неподвижными стенками, поэтому его конечная внутренняя энергия равна начальной. В гравитационном поле у газа еще потенциальная энергия появляется.

Вообще, все эти расширения проходят через волны. Если газ идеальный, то можно и не дождаться равновесного состояния, будут бесконечные колебания. Если же его аккуратно демпфировать, то любые внезапные расширения обычно происходят так: давление резко выравнивается, температура резко становится неравномерной, быстрые затухающие колебания, температура медленно выравнивается.

siago в сообщении #1608198 писал(а):
То есть перемещаются не молекулы, а кинетическая энергия.

Конечно. Все разговоры про "молекула поднимается наверх без столкновений и теряет энергию" - это просто для упрощения понимания. Молекулы обычно толкутся на месте, обмениваясь кинетической энергией с ближайшими соседями. В некоторых случаях эти два подхода дают одно и то же (как, например, в одномерном случае). Мы можем считать, что молекулы сталкиваются и разлетаются, можем считать, что столкновения не было и они просто пролетели друг сквозь друга - это одно и то же, если считать молекулы неразличимыми, но второе представление проще для понимания, ведь столкновения учитывать не нужно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:04 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
wrest в сообщении #1608204 писал(а):
Там всё сложно, см. Википедию, статья "Эффект Джоуля — Томсона"


Всё смешалось, люди, кони.
1. При адиабатическом расширении газа в равновесном процессе газ охлаждается всегда.
Никаких "неидеальностей" тут учитывать не нужно.

2. При "расширении в вакуум" газ действительно не охладится. Так как в этом случае работу не совершает.
Никаких "неидеальнтстей газа" тут учитывать не нужно. Нужно учитывать, что этот процесс неравновесный.

3. При струе из баллона - газ работу совершает. На разгон струи. Но и процесс вряд ли можно считать равновесным.
Что-то среднее между 1 и 2. Балон обязательно охладится.

4. А эффект Джоуля-Томпосна - это охлаждение газа при пропускании через пористую перегородку. И он есть проявление именно неидеальности газа.

-- 07.09.2023, 07:11 --

Для вывода адиабатического градиента температуры используются следующие факты:

1. Уравнение гидростатического равновесия.
2. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева-Клайперона)
3. Уравнение Пуассона для адиабатического процесса. Основание для применение этого уравнения - отдельные области с газом теплотой друг с другом не обмениваются.

Таким образом,
а) адиабатическая атмосфера - это и есть равновесное состояние теплоизолированного столба идеального газа в поле тяжести.
б) при любом другом состоянии будет происходить теплообмен внутри атмосферы (для идеального газа).

К чему тут можно придраться. Единственно. Так это к тому, что газ должен находиться в равновесии не только с собой, но и с излучением. Это сдвинет равновесие в сторону изотермической атмосферы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:22 


17/10/16
4775
EUgeneUS в сообщении #1608233 писал(а):
К чему тут можно придраться.

Ну если отдельные части газа теплотой друг с другом не обмениваются, то конечно. Только это приближение. Адиабатическая атмосфера просто безразлична (скажем, устойчива) к конвекции. Конвективного переноса тепла в ней нет. Теплопроводность же в ней работает и без излучения. Поскольку теплопроводность в сравнении с конвекцией - это по сути ничто, то есть смысл в некоторых случаях говорить аб адиабатической атмосфере, как о равновесной (точнее, безразличной к конвекции). В механическом смысле.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:39 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
sergey zhukov
:facepalm:

Возьмем какое-то количество газа (в молях) вверху и переместим (через соответствующий равновесный процесс) вниз, и точно такое же колчества газа возьмем внизу и переместим наверх.

а) для адиабатической атмосферы - ничего не изменится, мы получим исходное состояние.
б) для изотермической атмосферы вверху охладится, внизу нагреется.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:41 


17/10/16
4775
EUgeneUS
Все верно. Нагреется и охладится газ в обоих случаях. Только в первом состояние системы от этого не изменится, а во втором - изменится. Изотермическая атмосфера устойчива к конвекции, а адиабатическая - просто безразлична.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:45 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
sergey zhukov в сообщении #1608239 писал(а):
Только в первом состояние системы от этого не изменится, а во втором - изменится.

Это и означает, что в первом случае состояние равновесное, а во втором - неравновесное. ЧТД.

-- 07.09.2023, 07:48 --

sergey zhukov в сообщении #1608239 писал(а):
Нагреется и охладится газ в обоих случаях


Тут Вы немного меня не поняли.
Имелось в виду, для изотермического процесса:
а) произодейт перенос тепла сверху вниз
б) а значит охладится верхняя часть атмосферы, а не только перемещаемый газ.
в) и аналогично - нагреется нижняя часть атмосферы, а не только перемещаемый газ.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 07:59 


17/10/16
4775
EUgeneUS
Ну, я только хотел сказать, что устойчивых к конвекции атмосфер сколько угодно, безразличных - только одна (адиабатическая). Термодинамически равновесная атмосфера тоже одна - изотермическая - одна из устойчивых к конвекции. "Устойчивых" к теплопроводности нет (кроме изотермической, конечно).

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 08:05 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
sergey zhukov в сообщении #1608244 писал(а):
Термодинамически равновесная атмосфера тоже одна - изотермическая - одна из устойчивых к конвекции

:facepalm:

Я уж и не знаю, как Вам ещё объяснить, что в адиабатической атмосфере нет потоков теплоты, а в изотермической - есть (сверху вниз).
А значит адиабатическая - термодинамически устойчивая, а изотермическая - нет.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 08:06 


17/10/16
4775
EUgeneUS
Вы тему не читали что-ли? Да, надеюсь, мы с вами о теплоизолированной от Солнца атмосфере говорим (вертикальная теплоизолированная труба), а не о той, что у нас за окном.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 08:18 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
sergey zhukov в сообщении #1608247 писал(а):
Вы тему не читали что-ли?


тему не читал, зацепился глазом за неверные утверждения на последних страницах. Читал учебники.

sergey zhukov в сообщении #1608247 писал(а):
Да, надеюсь, мы с вами о теплоизолированной от Солнца атмосфере говорим (вертикальная теплоизолированная труба), а не о той, что у нас за окном.

Это подразумевается в слове адиабатическая

Возможно, Вас смущает, что при переходе от изотермической атмосферы к адиабатической происходит перенос тепла из более холодных верхних слоев к более теплым нижним. Так читайте формулировку второго начала термодинамики Клаузиуса полностью, а не только её первую часть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 08:24 


17/10/16
4775
EUgeneUS
Я надеюсь, вы не хотите сказать, что изначально изотермическая изолированная атмосфера самопроизвольно перейдет в адиабатическую?

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение07.09.2023, 08:32 
Аватара пользователя


11/12/16
13833
уездный город Н
Именно это и хочу сказать.
Раз изотермическая - состояние неустойчивое, а адиабатическая - устойчивое.

-- 07.09.2023, 08:32 --

Излучение не учитываем, FGJ.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 402 ]  На страницу Пред.  1 ... 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ... 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