Как происходит передача теплоты от твердого тела - газу?

[Munin]

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

Интересная мысль. То есть при полностью упругом соударении молекул газа и атомов стенки газ оказывает давление на стенку, а при не совсем упругом - лишь передает температуру?

Не "лишь", а кроме того, и температуру. И упругого соударения со стенкой не бывает, потому что в стенке тоже атомы, которые хаотически движутся.

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

И еще вопрос, на который я прошу непременно ответить - тогда верно и обратное - стенка оказывает давление на газ при 100%-но упругом соударении и передает газу температуру при не полностью упругом? Так?

Разумеется, стенка оказывает на газ давление, и передаёт ему температуру. Странно было бы, если бы это было не так.

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

То есть, говоря по-простому, численных значений амплитуд колебаний атомов твердого тела, численных значений максимальных скоростей при прохождении атомом "нулевого" положения никто привести не в состоянии. Хотя бы средних или среднеквадратичных. Так?

Средние и среднеквадратичные вам уже привели. Распределение Больцмана. Вы в какую сторону смотрели в этот момент?

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

То есть горячая стенка нагревать газ - не будет.

Будет. При среднем столкновении молекулы газа с молекулой стенки будет происходить передача энергии в сторону молекулы газа.

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

На самом деле представлять теплоту как среднеквадратичную скорость - поступательную или вращательную - это значит находится на уровне развития физики середины XIX века.

Поэтому сегодня теплоту представляют себе как среднюю энергию. Для поступательного движения среднеквадратичная скорость, для других степеней свободы иначе.

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

Так не проще ли предположить, что и газ со стенкой тоже обмениваются теплом именно как ЭМ излучением - при комнатных температурах - в основном в нижнем ИК-диапазоне, для которого и газ не слишком-то и прозрачен.

Дело не в том, что "проще", а в том, что нефизично, опровергается экспериментами.

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

Посмотрите на горящий газ, на костёр - почему мы их видим? Мы видим ЭМ-излучение газовых молекул в световом диапазоне.

Сильно ошибаетесь. Светятся частички сажи - нагретые твёрдые тела. А сами газовые молекулы не светятся. Например, многие газовые пламёна совершенно бесцветны и невидимы, классический пример - водород в воздухе.

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

Так что температура - это показатель степени ЭМ излучения молекул.Как Вам такая мысль?

К сожалению, у молекул есть ещё и спектр излучения/поглощения, который линейчат и полосчат. Вот в пределах линий и полос - действительно, молекула излучает в соответствии с температурой. Но это не определение температуры, а всего лишь следствие.

[Petruccio]

Jnrty в сообщении #393271 писал(а):

Вы всё время пишете очевидные идиотизмы и требуете на них ответить.

ИДИОТИЗМЫ? Это как понимать? Мне так кажется, что это самое прямое нарушение правил форума со стороны Их Величества Модератора - переход на личности.

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

Причем - и это ВАЖНО понимать - и в одном и в другом случае (и с горячей и с холодной стенками), исходя из расчетной схемы, газ со стенкой будут находится в равновесном состоянии.

Цитата:

При разной температуре стенки и газа - не будет. Если не согласны - предъявите доказательство.

Очень просто. Даже элементарно. Не понимать этого может только человек, слабо знакомый с матчастью.
В случае и с холодной и с горячей стенкой, на некую площадь стенки S происходит N соударений газовых молекул с атомами стенки.
Из общего числа N - N/2 газовых молекул "догоняют" колеблющиеся атомы стенки, а N/2 - встречаются с колеблющимися атомами "на встречных курсах".
Количество кинетической энергии, переданной газовыми молекулами стенке равно
$\sum\limits_{i=1}^{\frac{N}{2}}\frac{m_i({\Delta} V_i)^2}{2}$
Аналогично количество кинетической энергии, переданной атомами стенки - газовым молекулам - равно
$\sum\limits_{j=1}^{\frac{N}{2}}\frac{m_j({\Delta} V_j)^2}{2}$
Масса газовых молекул m - одинакова.
Количество соударений N/2 - тоже (типа "ну и что"?)
Изменение скоростей газовых молекул после соударений ${\Delta} V_i$ и ${\Delta} V_j$- одинаково. Так как скорости движения атомов в сторону газа и от газа находятся в одинаковых пределах - от 0 до некоей $w_{max}$ и просто разнонаправлены. В полном соответствии с теорией вероятности соударнения происходят равновероятно как с одними, так и с другими и графики вероятности распределения соударений по разнице скоростей атомов и газовых молекул одинаковы.
Продолжать или и так понятно?

Цитата:

Предъявите доказательство. С формулами и расчётами.

На самом деле то, что я написал - очевидно. Но, видимо, не всем. Тем , кто мало знаком с теорией удара и с законами сохранения импульсами движения - это не очевидно.
Вообще-то я хотел бы увидеть официальную версию вывода того, как твердое тело нагревает газ. С формулами и расчетами. Лично мне такой вывод нигде не встречался. А Вам, Jntry?
Ну и так как Вы не в состоянии ответить на этот вопрос, я так понял, что топор над моей головой занесён... Ну - ну, флаг Вам в руки...

Кстати, написать вывод о том, как передается теплота от твердого тела газу - Вы не можете. Не в состоянии. Можете, конечно, попробовать. Но у Вас ничего не получится.
Так что насчет за злокачественного невежества - это не ко мне.

[Xey]

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

Так что температура - это показатель степени ЭМ излучения молекул.

Как Вам такая мысль?

При нормальной температуре радиационный теплообмен твердых и жидких тел соизмерим с их теплопроводностью, а при высоких превышает. Но у газов излучательная способность, видимо, маловата.

EvgenyGR в сообщении #393189 писал(а):

При ударе молекул газа об тело возбуждаются моды системы твердого тела.

Очень сложно с модами. Выше приводил механизм попроще.

При равной скорости атома газа и атома стенки в момент прохождения равновесия, в течении половины периода , стенка движется на газ и увеличивает скорость отскочивших атомов газа. В течении второй половины стенка движется от газа, атом газа подталкивает атом стенки , а сам приостанавливается.
В сумме , за оба полупериода, получим равновесие.
Если же скорость атомов газа меньше скорости атома стенки (в момент прохождения равновесия) то симметрия нарушается. Атом газа не может догнать и подтолкнуть атом стенки в момент его максимальной скорости . Может догнать только в моменты периода, когда скорость стенки меньше максимальной. В результате газ подталкивает стенку меньшую часть периода, чем стенка газ. Т.е. от газа к стенке идет меньше энергии, чем наоборот.

[Petruccio]

Munin в сообщении #393281 писал(а):

И упругого соударения со стенкой не бывает, потому что в стенке тоже атомы, которые хаотически движутся.

Какое отношение имеет упругость соударения с хаотичностью движения? На мой взгляд, никакого.

Цитата:

Средние и среднеквадратичные вам уже привели. Распределение Больцмана. Вы в какую сторону смотрели в этот момент?

Хотелось бы увидеть численные значения скоростей движения в м/с а колебаний - а ангстремах. Или модных ныне нанометрах.

Petruccio в сообщении #393264 писал(а):

То есть горячая стенка нагревать газ - не будет.

Цитата:

Будет. При среднем столкновении молекулы газа с молекулой стенки будет происходить передача энергии в сторону молекулы газа.

Когда атом стенки находится в фазе движения "наружу", энергия передаются газу. Если "внутрь" - то стенке. Распроделение скоростей и направлений движения атомов в любую сторону одинаково. Поэтому количество переданной энергии в каждую сторону одинаково.

Petruccio в сообщении #393274 писал(а):

Так не проще ли предположить, что и газ со стенкой тоже обмениваются теплом именно как ЭМ излучением - при комнатных температурах - в основном в нижнем ИК-диапазоне, для которого и газ не слишком-то и прозрачен.

Цитата:

Дело не в том, что "проще", а в том, что нефизично, опровергается экспериментами.

Оба-на! Какими экспериментами это опровергается? Поконкретнее можно?

Цитата:

Сильно ошибаетесь. Светятся частички сажи - нагретые твёрдые тела. А сами газовые молекулы не светятся. Например, многие газовые пламёна совершенно бесцветны и невидимы, классический пример - водород в воздухе.

Вот те раз. Природный газ горит синим цветом - или это опять "частички сажи"? Пламя ацетиленовой горелки тоже Вам неведомо? Пламя водород при сгорании в воздухе невидимо? Видимо, только основной излучения реакции горения водорода не лежит в видимом спектре. Солнце - это разве не излучение газов? Того же гелия, например? Или у Вас есть другая версия того, как был открыт гелий? А то, что возле вольфрамовых нитей накаливания газ светится Вам тоже неведомо - вообще-то светится вся лампочка, только чем дальше от нити накала, тем слабей. А в современных энергосберегающих лампах что светится?
Посмотрите по сторонам. А "частички сажи" - это здорово.

Цитата:

К сожалению, у молекул есть ещё и спектр излучения/поглощения, который линейчат и полосчат. Вот в пределах линий и полос - действительно, молекула излучает в соответствии с температурой. Но это не определение температуры, а всего лишь следствие.

Именно поэтому атмосфера, лед, вода, стекло, алмаз и прозрачны (каждый по-своему) для светового излучения.
Если вы посмотрите на спектр АТОМА водорода, то увидите, что со снижением частоты излучения кол-во линий возрастает, учащается. Для многоатомных газов спектры вообще состоят из широких полос - вероятно, где-то в районе нижнего ИК-диапазона они вообще переходят в сплошную линию.

Вот бы еще Вы объяснили, как и чем нагреваются твердые тела, лежащие на солнечном свете.

-- Ср дек 29, 2010 14:54:58 --

Xey в сообщении #393305 писал(а):

При нормальной температуре радиационный теплообмен твердых и жидких тел соизмерим с их теплопроводностью, а при высоких превышает. Но у газов излучательная способность, видимо, маловата.

Интересно. А может быть, просто посмотрим на Солнце? Или в солнечный деннь возьмем в руки лупу и что-нибудь выжгем на любимой маминой скамейке? Дырку там в пару сантиметров глубиной или еще чего...
Так что излучательная способность газов - будь здоров. Вот просто плотность газов (удельная масса на объем) маловата по сравнению с твердыми телами и жидкостями. При н.у. - где-то на 3 порядка. Поэтому и кажется всем, что излучают газы слабо.

-- Ср дек 29, 2010 15:06:56 --

Xey в сообщении #393305 писал(а):

Очень сложно с модами. Выше приводил механизм попроще.

При равной скорости атома газа и атома стенки в момент прохождения равновесия, в течении половины периода , стенка движется на газ и увеличивает скорость отскочивших атомов газа. В течении второй половины стенка движется от газа, атом газа подталкивает атом стенки , а сам приостанавливается.
В сумме , за оба полупериода, получим равновесие.
Если же скорость атомов газа меньше скорости атома стенки (в момент прохождения равновесия) то симметрия нарушается. Атом газа не может догнать и подтолкнуть атом стенки в момент его максимальной скорости . Может догнать только в моменты периода, когда скорость стенки меньше максимальной. В результате газ подталкивает стенку меньшую часть периода, чем стенка газ. Т.е. от газа к стенке идет меньше энергии, чем наоборот.

Вы забываете в своих рассуждениях одну простую вещь. Колебательная скорость движения атомов стенки не постоянна.
Ну не догонит газовая молекула атом в нуль-пункте (а там скорость атома максимальна). Догонит в месте максимального отклонения от нуль-пункта - и вдарит со всей своей дури. Амплитуда хаотических колебаний атома - увеличится, то есть стенка "нагреется".
Пока что Ваши умозаключения не подверждены численными вычислениями.

[Xey]

Petruccio в сообщении #393307 писал(а):

Ну не догонит газовая молекула атом в нуль-пункте (а там скорость атома максимальна). Догонит в месте максимального отклонения от нуль-пункта -

Вы почти поняли. Прочитайте еще раз, обратите внимание на изменение соотношения долей периода, когда энергия передается в одну и в другую сторону.

Petruccio в сообщении #393307 писал(а):

При н.у. - где-то на 3 порядка. Поэтому и кажется всем, что излучают газы слабо.

Ничего здесь не кажется , в действительности газы излучают слабо, а на солнце плазма.

[Jnrty]

Petruccio в сообщении #393293 писал(а):

ИДИОТИЗМЫ? Это как понимать?

А так и понимайте: пишете заведомо идиотские утверждения с целью троллинга.

Petruccio в сообщении #393293 писал(а):

Из общего числа N - N/2 газовых молекул "догоняют" колеблющиеся атомы стенки, а N/2 - встречаются с колеблющимися атомами "на встречных курсах".

Очевидно ложное утверждение. Особенно это очевидно в случае, когда скорость частиц стенки больше скорости частиц газа. Да и при любом соотношении скоростей частицы будут чаще сталкиваться на встречных курсах, чем догонять друг друга. Это родственно эффекту Доплера.

Petruccio в сообщении #393293 писал(а):

Количество кинетической энергии, переданной газовыми молекулами стенке равно
$\sum\limits_{i=1}^{\frac{N}{2}}\frac{m_i({\Delta} V_i)^2}{2}$
Аналогично количество кинетической энергии, переданной атомами стенки - газовым молекулам - равно
$\sum\limits_{j=1}^{\frac{N}{2}}\frac{m_j({\Delta} V_j)^2}{2}$

Очевидно неправильные формулы. Если скорость частицы изменилась на величину $\Delta V$, то её кинетическая энергия изменилась на величину $\frac{m(V+\Delta V)^2}2-\frac{mV^2}2\neq\frac{m(\Delta V)^2}2$.

Petruccio в сообщении #393293 писал(а):

Так что насчет за злокачественного невежества - это не ко мне.

К Вам, к кому же ещё.

Jnrty:

Как и обещал - бан за злокачественное и агрессивное невежество. Или Вы предпочитаете за троллинг?

[Munin]

Petruccio в сообщении #393307 писал(а):

Если вы посмотрите на спектр АТОМА водорода, то увидите, что со снижением частоты излучения кол-во линий возрастает, учащается.

Хоть пользователь и забанен, прокомментирую, для других возможных читателей темы (прокомментирую только этот пункт, остальные - скучные банальности из учебников).

Да, спектр атома водорода имеет учащающиеся линии как в высоких частотах (малые длины волн, ультрафиолет), так и в низких частотах (большие длины волн, инфракрасный спектр). Но. При взгляде на энергетический спектр атома водорода видно, что уровни у него учащаются только в верхней части. Значит, длинноволновые спектральные линии соответствуют переходам между высоким и другим высоким уровнем энергии. А такие переходы играют малую роль в тепловой жизни атома водорода. Атом водорода в основном живёт на самом нижнем уровне (основном), если его возбудить фотоном, переходит на верхний уровень, но быстро высвечивается и сваливается обратно на нижний (может задержаться на втором, по некоторым причинам). Поэтому атомарный водород просто не поглощает в этих спектральных линиях, пока не нагрет до огромных температур, близких к температуре плазмы. А излучать он в них тоже не излучает, точнее, может излучать, если его возбуждать светом, или нагреть до таких же огромных температур, но при этом излучать будет слабенько, слабее, чем в основных спектральных сериях.

Так что, хотя формально спектр атома водорода и имеет учащающиеся линии в инфракрасном спектре, эти линии малозначимы по сравнению с линиями в видимом и ультрафиолетовом спектре (серии Лаймана и Бальмера).

Petruccio в сообщении #393307 писал(а):

А может быть, просто посмотрим на Солнце?.. Так что излучательная способность газов - будь здоров.

На поверхности Солнца излучает не газ, а плазма (6000 градусов, водород существенно ионизирован). По излучательной и поглощательной способности она радикально отличается от газа, и приближается к твёрдым телам (металлам) и даже к идеальному чёрному телу.

Petruccio в сообщении #393307 писал(а):

Вот просто плотность газов (удельная масса на объем) маловата по сравнению с твердыми телами и жидкостями. При н.у. - где-то на 3 порядка. Поэтому и кажется всем, что излучают газы слабо.

При такой логике достаточно было бы взять слой газа толщиной на 3 порядка больше, чем фактически излучающий поверхностный слой твёрдого тела, и разница плотностей была бы скомпенсирована. Это максимум считанные сантиметры. Но реально газ в колбе таких размеров по-прежнему плохо излучает.