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 ... 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 ... 27  След.
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 10:55 


05/09/16
12067
sergey zhukov
Ну то есть требования к термометру такие. Берем систему состоящую из разных веществ в разных условиях (например разных агрегатных состояний, давлений и т.п.). Ждём долго. Опускаем термометр в каждое вещество/подсистему и снимаем показания, затем впускаем сколько-то энергии снаружи в систему, опять ждём, снимаем показания. Если показания были равны между собой в первом измерении, и были равны между собой во втором, тогда называем это термометром. Например, кипятим несколько материалов (кусок железа, кусок дерева и т.п.) в воде, укупориваем/теплоизолируем, ждем, и убеждаемся, что термометр показывает одинаково на всех материалах.

В частности, если мы в наш столб газа в гравитационном поле воткнули несколько идентичных термометров разнеся по высоте, подождали, а термометры показывают разное, то это - не термометры.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 11:24 


17/10/16
4818
wrest в сообщении #1608990 писал(а):
то это - не термометры.

Да, это, например, барометры.
Да, мы принимаем, что для системы в тепловом равновесии существует прибор, который везде показывает одно и то же. Может, мы и не знаем, как он должен быть устроен. Вот барометр, скажем, не подходит. Но знаем, что такой прибор теоретически существует. Не такой, разумеется, как сломанные часы, который всегда показывает одно и то же. А такой, который в неравновесной системе дает разные показания в разных точках, а в равновесной - одинаковые.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 11:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


01/09/13
4656
sergey zhukov в сообщении #1608992 писал(а):
для системы в тепловом равновесии существует прибор

Заметим, что этот прибор тоже часть системы... и ждём мы, когда например градусник подмышку суём, не просто так.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 12:28 


27/08/16
10236
wrest в сообщении #1608990 писал(а):
Если показания были равны между собой
Не просто были равны между собой, а ещё и соответствовали теоретическим представлениям о температуре, с учётом погрешностей измерения, разумеется. Всё как и с линейками и геометрией.

-- 13.09.2023, 12:29 --

sergey zhukov в сообщении #1608992 писал(а):
Да, мы принимаем, что для системы в тепловом равновесии существует прибор, который везде показывает одно и то же.
Нет, мы конструируем такой прибор, исходя из известных нам законов термодинамики и свойств материалов.

-- 13.09.2023, 12:39 --

pppppppo_98 в сообщении #1608984 писал(а):
а никак... температуру не померять ... нет прямых методов измерения температуры ... все косченные, по высоте ли столба эталонной жидкости (спирт/ртуть), по измерению ли формы спектра, по энергетическому ли балансу эталонных веществ, и т.д. Измерения температуры самые сложные в метрологии
Ничего нельзя померить непосредственно. Даже число яблок на столе: нужно их или увидеть, или пощупать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 12:44 


17/10/16
4818
realeugene в сообщении #1608999 писал(а):
Нет, мы конструируем такой прибор

Ну, может быть, это знание помогает. Первый термометр Галилей изобрел. И был это наполовину термометр, наполовину - барометр. Не совсем удачный прибор. Потом его дорабатывали без особо глубоких знаний о термодинамике и свойствах материалов. Считалось, скажем, что термометр показывает уровень теплорода.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 13:38 


27/08/16
10236
sergey zhukov в сообщении #1609002 писал(а):
Ну, может быть, это знание помогает.
Нет, любые измерения физвеличин проводятся в рамках соответствующей физической модели. Для измерения температуры было важно, что у тел в тепловом контакте температура выравнивается. Без этого наблюдения о температуре рассуждать нельзя. Теория теплорода ничем не плоха в рамках своей узкой применимости и в несколько изменённой форме используется до сих пор в теплотехнике, когда, например, рассуждают о количестве тепла, поставленного теплоснабжающей организацией потребителю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 14:50 


05/09/16
12067
realeugene в сообщении #1608999 писал(а):
Не просто были равны между собой, а ещё и соответствовали теоретическим представлениям о температуре, с учётом погрешностей измерения, разумеется. Всё как и с линейками и геометрией.

Про погрешности ясно, разумеется. С линейками (именно с ними) немного другое -- в рамках теоретической модели мы достаём линейку "из первых принципов", прямо из Природы, т.е. не из палаты мер и весов, а как расстояние, которое проходит свет... и т.п., плюс расстояние это аддитивная величина, с ней проще. Но в целом похоже, конечно. За градус вроде принимают 1/273,6 часть температуры тройной точки воды, так что по крайней мере одну точку шкалы тоже можно "достать из Природы".

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 15:04 


27/08/16
10236
wrest в сообщении #1609017 писал(а):
1/273,6

1/273.16
Возможность масштабирования (как и введения своей размерности физвеличины) тоже уже подразумевает аддитивность в некоторой модели.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 15:41 
Аватара пользователя


11/12/16
13859
уездный город Н
Вообще говоря, нам несколько повезло, что в явлениях, которые использовались в первых термометрах, измеряемый показатель (давление газа при фиксированном объеме или объем жидкости) был примерно пропорционален термодинамической температуре.

Легко предстваить гипотетическую ситуацию, в которой первые термометры были сделаны, например, на основе терморезисторов.
Ничто не мешает измерять "температуру" в омах какого-то эталонного терморезистора. И такая величина уже не будет пропорциональной термодинамоческой температуре.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 16:25 


17/10/16
4818
EUgeneUS
Да уже и в жидкостях нелинейность можно на глаз заметить. Как-то уже обсуждали.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 21:24 
Аватара пользователя


08/01/18
138
Москва
EUgeneUS в сообщении #1608980 писал(а):
1. Вы либо неверно, либо неполностью прочитали, что пишут ЛЛ по этому поводу.
А там так: сначала из общих соображений выводится, что для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, некая величина одинакова для разных частей этой системы. А уже потом эта величина называется температурой.
Причем для этого вывода не используются никакие предположения, о том, как именно устроена термодинамическая система.

Я еще раз несколько раз перечитал этот параграф. Я уже хотел было снова с вами поспорить в том же ключе, но тут до меня начало доходить именно то, о чем вы сказали. Отношение производной энтропии по энергии, что потом назвали величиной, обратной температуре, постоянно в любой части равновесной системы. Понимание этого произвело на меня впечатление настолько, что я удивился, во-первых, тому, почему я не обратил на это внимания раньше, да и сейчас - не сразу, а во-вторых, почему они эту формулу не обозначили цифрой, как другие значимые формулы. Спасибо вам за то, что хватило терпения возиться со мной.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 21:25 


27/08/16
10236
wrest в сообщении #1609017 писал(а):
За градус вроде принимают 1/273,6 часть температуры тройной точки воды, так что по крайней мере одну точку шкалы тоже можно "достать из Природы".
И, кстати, в настоящее время Кельвин определяют через принятой в качестве точной константы постоянной Больцмана и средней тепловой энергии, приходящейся на одну степень свободы системы при данной температуре. Т. е. температуру можно естественно измерять в Джоулях, только это не очень удобно в быту.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 21:37 
Аватара пользователя


08/01/18
138
Москва
sergey zhukov в сообщении #1608986 писал(а):
wrest
Я думаю, что это так нужно понимать:

1. Если изолированная система приходит к равновесию, то существует некий параметр, который в этом случае всюду по системе выравнивается. Назовем его температурой;
2. Можно создать прибор, который измеряет именно этот параметр;
3. Термометр - это и есть такой прибор.

Ландавшиц и называет такой параметр: это производная энтропии по энергии. Они объяснили, почему он постоянный в равновесной системе. К сожалению, создать такой прибор, который бы измерял его во всех возможных условиях, невозможно. Я думаю, это потому, что энергия существует в разных видах и на каждый вид нужен отдельный прибор.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 21:45 


27/08/16
10236
siago в сообщении #1609041 писал(а):
К сожалению, создать такой прибор, который бы измерял его во всех возможных условиях, невозможно.
Такой прибор называется "термометр". У каждого термометра свой рабочий диапазон температур и своя точность. Линейки, тоже, бывают разными.

 Профиль  
                  
 
 Re: Термодинамическое равновесие и градиент температуры
Сообщение13.09.2023, 22:00 
Аватара пользователя


08/01/18
138
Москва
realeugene в сообщении #1609043 писал(а):
siago в сообщении #1609041 писал(а):
К сожалению, создать такой прибор, который бы измерял его во всех возможных условиях, невозможно.
Такой прибор называется "термометр". У каждого термометра свой рабочий диапазон температур и своя точность. Линейки, тоже, бывают разными.

Нет, все линейки, хоть деревянные, хоть стальные, меряют одно и то же - длину. Термометры меряют разное: один термометр меряет силу ударов молекул о его стенки, другой - длину волны электромагнитного излучения. Поэтому у каждого термометра не только свой рабочий диапазон температур и своя точность, но и сам принцип измерения. Они меряют не температуру, они температуру показывают. А меряют, как я сказал, разное.
Да, спасибо за помощь в разрешении моего вопроса. Надеюсь, мое мнение утвердилось окончательно.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 402 ]  На страницу Пред.  1 ... 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 ... 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