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: B3LYP


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