Почему горячий воздух движется вверх?

[nestoronij]

Дамы на балах в декольте не знали физики (очень давно назад), но у них был веер. Что они делали c молекулами?

[Munin]

Тоже хороший вопрос :-)

[Ismatulla]

Munin в сообщении #800705 писал(а):

В каждой точке молекулы и так движутся по всем направлениям, с распределением Максвелла по скоростям. Так что, найти молекулы, движущиеся вверх, не проблема. Надо только сообразить, почему они в среднем предпочитают направление вверх, а не нуль.

Ваш модель подходит только для идеального газа. Для реального же газа, из-за взаимодействия молекул, отличающаяся параметрами объемчик газа можно рассматривать не долгое время как отдельное тело. То есть тут как раз таки придется пользоваться Архимедом.

[m_sb]

warlock66613 в сообщении #807025 писал(а):

mihiv в сообщении #807004 писал(а):

Похожим образом можно объяснить неустойчивость

Вот хотелось бы видеть более детально, что с этой неустойчивостью происходит. Увидеть подтверждение, что неустойчивость сменяется устойчивостью, а то ведь всякое бывает.

Задача о потере устойчивости при наличии градиента температуры в газе полуколичественно решается у Сивухина, кажется в первом томе. Берется кубик, смещается, вычисляется работа при адиабатическом расширении, определяется изменение температуры, сравнивается с изменением температуры за счет градиента температуры и т.д. В результате получаем, что при градиенте в вертикальном направлении большим (по модулю, знак отрицателен) 0.01 К/м устойчивость теряется, появляются восходящие и где-то нисходящие потоки. В жидкости много демонстрации эффекта Бенара.

[Munin]

Ismatulla в сообщении #816653 писал(а):

Ваш модель подходит только для идеального газа. Для реального же газа, из-за взаимодействия молекул, отличающаяся параметрами объемчик газа можно рассматривать не долгое время как отдельное тело.

Вот это и требует подробного обоснования и доказательства. Вперёд, к доске, маэстро!

[druggist]

На Новый Год наблюдал запуски небесных(китайских) фонариков. Заметил, что, набирая высоту, они часто совершают довольно быстрые нырки вниз метров на 20-30, затем снова плавно набирают высоту. Интересно, что это, атмосферная конвекция или неустойчивость самого фонарика - холодный воздух проникает в зазор горловины. При неустойчивости атмосферы вроде бы должны также наблюдаться и рывки вверх примерно на ту же высоту, но их что-то не замечал

[Munin]

Если быстрые, то вряд ли конвекция.

[Ismatulla]

Munin в сообщении #817039 писал(а):

Вот это и требует подробного обоснования и доказательства. Вперёд, к доске, маэстро!

Основная разница идеального и реального газа, в идеальном газе молекулы летят свободно на все 4 стороны. Отдельные столкновения молекул можно не принимать во внимание. В горячей части идеального газа половина молекул имеют проекцию скорости вверх, а другая половина молекул проекцию скорости вниз. Половина полетит вверх половина вниз. Из-за гравитации вверх летящие чуть-чуть замедляться, а вниз летящие чуть-чуть ускоряться. таким образом внизу чуть горяче. Но горячий же вверх идет по трубе.

В реальном газе из-за сильного взаимодействия молекул, молекулы не могут улететь сразу далеко. Достаточно долгое время молекула будет находиться в окрестности своего первоначального места. В результате горячий воздух не сразу раствориться, а будет стоять как отдельное тело в одном месте. Тут уже лучше пользоваться Архимедом.

[Xey]

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

В реальном газе из-за сильного взаимодействия молекул, молекулы не могут улететь сразу далеко.

В чем проявляется взаимодействие? Видимо молекулы взаимодействуют , когда сближаются (немного перед и чуть после столкновения).

[Munin]

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

Основная разница идеального и реального газа, в идеальном газе молекулы летят свободно на все 4 стороны.

Это что-то новое. Мы всегда считали на 6 сторон.

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

Отдельные столкновения молекул можно не принимать во внимание.

Вы, может быть, не в курсе, но и идеальный, и реальный газ рассматриваются на расстояниях много больше длины свободного пробега. Иначе не устанавливается локального термодинамического равновесия, и вместо газа возникает бесстолкновительный газ - более сложная штука. Ещё более сложная, чем неидеальный газ.

(Да, в итоге в определении идеального газа получается косяк: чисто механически длина свободного пробега частиц нулевого размера стремится к бесконечности, а рассматриваем мы его на масштабах больше длины свободного пробега.)

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

В реальном газе из-за сильного взаимодействия молекул, молекулы не могут улететь сразу далеко.

Это в любом газе. На расстояниях больше длины свободного пробега молекула не движется по прямой, а случайно блуждает, по задаче пьяницы.

[GraNiNi]

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

Достаточно долгое время молекула будет находиться в окрестности своего первоначального места. В результате горячий воздух не сразу раствориться, а будет стоять как отдельное тело в одном месте.

Идеальный и реальный газ в этом проявлении практически одинаковы. Ключевое понятие - диффузия.

[Ismatulla]

Munin в сообщении #817882 писал(а):

Это что-то новое. Мы всегда считали на 6 сторон.

Нет не новое. "На все четыре стороны" -это русская фразеология (или идиоматика, или что-то в этом роде)

Цитата:

Вы, может быть, не в курсе, но и идеальный, и реальный газ рассматриваются на расстояниях много больше длины свободного пробега. Иначе не устанавливается локального термодинамического равновесия, и вместо газа возникает бесстолкновительный газ - более сложная штука. Ещё более сложная, чем неидеальный газ.

Не понял, что именно рассматривается на расстояних много больше длины свободного пробега? Какое расстояние должно быть много больше длины свободного пробега?

Цитата:

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

В реальном газе из-за сильного взаимодействия молекул, молекулы не могут улететь сразу далеко.

Это в любом газе. На расстояниях больше длины свободного пробега молекула не движется по прямой, а случайно блуждает, по задаче пьяницы.

Я имел ввиду, относительно идеального газа молекулы реального газа менее свободны.

-- 22.01.2014, 21:18 --

GraNiNi в сообщении #817902 писал(а):

Идеальный и реальный газ в этом проявлении практически одинаковы. Ключевое понятие - диффузия.

Хотя я никогда и не проводил рассчеты, но мне всегда казалось, что время этой самой диффузии у реального газа ощутимо больше, чем у идеального.

[nikvic]

Ismatulla в сообщении #817960 писал(а):

Хотя я никогда и не проводил рассчеты, но мне всегда казалось, что время этой самой диффузии у реального газа ощутимо больше, чем у идеального.

Для реального воздуха в вашей комнате отличия безобразно малы

[Munin]

Ismatulla в сообщении #817960 писал(а):

Нет не новое. "На все четыре стороны" -это русская фразеология (или идиоматика, или что-то в этом роде) :-)

Ну так надо понимать, что в русской статмеханике эту русскую фразеологию надо соответственно модифицировать, чтобы грубейших ошибок не наляпать :-)

Ismatulla в сообщении #817960 писал(а):

Не понял, что именно рассматривается на расстояних много больше длины свободного пробега?

Вообще всё. Например, такие функции, как давление, температура, плотность, скорость, в зависимости от точки.

Ismatulla в сообщении #817960 писал(а):

Я имел ввиду, относительно идеального газа молекулы реального газа менее свободны.

Да. Но вдали от конденсированной фазы, это пренебрежимо малая поправка. На закон Архимеда не влияет, и кусок горячего воздуха чемоданом не делает.

Ismatulla в сообщении #817960 писал(а):

Хотя я никогда и не проводил рассчеты, но мне всегда казалось, что время этой самой диффузии у реального газа ощутимо больше, чем у идеального.

Суть в том, что вы никогда не проводили расчёты. А без них мнение ни черта не стоит.

[it12345]

Ismatulla в сообщении #817764 писал(а):

Основная разница идеального и реального газа, в идеальном газе молекулы летят свободно на все 4 стороны. Отдельные столкновения молекул можно не принимать во внимание. В горячей части идеального газа половина молекул имеют проекцию скорости вверх, а другая половина молекул проекцию скорости вниз. Половина полетит вверх половина вниз. Из-за гравитации вверх летящие чуть-чуть замедляться, а вниз летящие чуть-чуть ускоряться. таким образом внизу чуть горяче. Но горячий же вверх идет по трубе.

Можно кроме идеального газа взять ещё и идеальную Землю - в виде материальной точки. Тогда атомы горячего идеального газа будут двигаться по орбитам с бОльшим апогеем, чем атомы холодного идеального газа. Это объясняет, почему горячий воздух движется вверх. :)