почему двигаются атомы и молекулы

[lipbs2]

броуновское движение показывает нам, что атомы и молекулы каким-то беспорядочным образом мечутся в некотором объеме.
Почему? Что их заставляет двигаться и как на это движение влияет увеличение и уменьшение концентрации фотонов в этом объеме, ведь изменение температуры газа - это изменение количества фотонов.

[Munin]

lipbs2 в сообщении #963321 писал(а):

Почему? Что их заставляет двигаться

По сути, они начали двигаться в какие-то незапамятные времена, и никак не могут остановиться. Только толкают друг друга.

lipbs2 в сообщении #963321 писал(а):

ведь изменение температуры газа - это изменение количества фотонов.

Это вы чего-то напутали. Есть не фотоны, а фононы, и не в газе, а в твёрдом теле.

[Утундрий]

Были тут ужо фотоны в газе...

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: нет оснований для дискуссии.

[lipbs2]

тов. Мунин, при нагревании молекулы начинают двигаться более интенсивно, при снижении газ сжижается и твердеет, т.е. "незапамятные времена" проскакивают мгновенно.
А что по-вашему происходит при нагревании, ну например, при облучении светом? Свет от Солнца - это поток фотонов - это общеизвестно

[Dyaus_Pitar]

Их заставляет двигаться энергия, в результате взаимодействия молекул происходит перераспределение энергии. А также инертность материи, благодаря которой молекулы и сами являются переносчиками энергии. Температура- это средняя кинетическая энергия молекул газа и её можно увеличить не только с помощью облучения газа фотонами.

[lipbs2]

тов.Dyaus_Pitar, Вы отвечаете очень общо и потому туманно. Из Вашего посыла я понял, что источником движения молекулы является ее кинетическая энергия. Я прошу пояснить куда она исчезает при понижении температуры, наоборот тоже интересно как облучение газа фотонами (или нагрев другим способом) увеличивает кинетическую энергию молекулы

[Munin]

lipbs2 в сообщении #963387 писал(а):

тов. Мунин, при нагревании молекулы начинают двигаться более интенсивно, при снижении газ сжижается и твердеет, т.е. "незапамятные времена" проскакивают мгновенно.

Нет. Ведь энергия сохраняется. Если вы снижаете температуру, то передаёте энергию от одних молекул к другим молекулам. Теперь уже они начинают двигаться более интенсивно.

Более того. Если взять всю энергию на свете, и выделить из неё мысленно тепловую энергию - энергию тепловых движений, то выяснится, что она не только сохраняется, но и постоянно увеличивается. Все другие виды энергии постепенно переходят в тепловую.

lipbs2 в сообщении #963387 писал(а):

А что по-вашему происходит при нагревании, ну например, при облучении светом? Свет от Солнца - это поток фотонов - это общеизвестно

Фотоны поглощаются, и передают свою энергию частицам, которые начинают интенсивнее двигаться.

Тут всё нормально. Но ваше начальное заявление "изменение температуры газа - это изменение количества фотонов" - неверно.

Во-первых, газы прозрачны! Это не просто мелкий наблюдательный факт ("мы газов не видим"), а важное физическое свойство: у газов линейчатый спектр поглощения и испускания света, который состоит из редких и узких линий, разделённых большими "окнами". Подавляющее большинство света проходит через газ насквозь, не задерживаясь. Только свет специально подобранного цвета (длины волны) будет поглощаться. Поэтому, например, атмосфера не нагревается Солнцем. Совсем другое дело жидкие и твёрдые тела: даже если они бывают прозрачными, то это относится к небольшим диапазонам длин волн, а в других диапазонах они сильно непрозрачны, поглощают весь или большую часть света. И соответственно, испускают тоже: инфракрасный свет (тепловое излучение).

Это всё приводит к тому, что в газе "газ отдельно, фотоны отдельно". Если мы напустим в газ фотонов, то они пролетят насквозь, а газ ничего не заметит. И наоборот, если мы начнём менять температуру газа, то это на фотонах никак не отразится. Изменится только интенсивность движения молекул газа. Вот где на самом деле "прячется" температура и теплота газа.

Если фотон попадает на жидкое или твёрдое тело - непрозрачное, то он поглощается. Соответствующая частица начинает двигаться интенсивней, и постепенно передаёт эту энергию другим частицам. Так эта энергия может быть в конечном счёте передана и газу: например, если Солнце светит на землю, земля греется, и своим теплом греет окружающий воздух. Но если фотон попадает в газ, то он пролетает сквозь все молекулы, и не поглощается ими. Так что, в этом случае ответ на ваш вопрос звучит так: поглощения не происходит, и нагревания не происходит, и не получится светом Солнца нагреть газ.

На самом деле, причины такого "высокомерного" поведения фотонов очень просты и интересны, но я могу их рассказать при условии, что:
- вы помните школьную программу физики;
- и вы готовы разбираться в математических объяснениях и формулах.

-- 17.01.2015 00:27:03 --

lipbs2 в сообщении #963410 писал(а):

Из Вашего посыла я понял, что источником движения молекулы является ее кинетическая энергия.

Не источником. Просто если есть движение - то есть и кинетическая энергия. Это так же, как есть школьник - есть и его температура, измеренная градусником.

lipbs2 в сообщении #963410 писал(а):

Я прошу пояснить куда она исчезает при понижении температуры, наоборот тоже интересно как облучение газа фотонами (или нагрев другим способом) увеличивает кинетическую энергию молекулы

Не бывает нагревания или охлаждения самого по себе. Всегда при этом вещество взаимодействует с чем-то ещё (например, с более холодным веществом, или с поршнем). Вот при этом взаимодействии и происходит передача энергии.

[Dyaus_Pitar]

Тепловое излучение- это тоже фотоны и оно вполне способно нагревать газ, существуют даже специальные инфракрасные лампы, которые вешают для обогрева молодняка птицы например. Также излучение способно оказывать и разрушительное действие на молекулы, например самая верхняя оболочка атмосферы - ионосфера включает молекулы озона, представляющие собой 3 атома кислорода, находящиеся в возбуждённом состоянии. Известно, что озоновый слой защищает землю от губительного ультрафиолетового излучения. Т.е. взаимодействие газа с фотонами имеет место быть.

-- 17.01.2015, 01:55 --

Движение молекул газа и их взаимодействие с внешней средой подчиняется закону сохранения энергии. Процесс передачи энергии газу подчиняется уравнению Менделеева-Клайперона. Причём существуют различные конечные состояния газа при воздействии на него и соответственно различные процессы перехода - изотермический, изохорный, изобарный и адиабатный, из школы 25-летней давности вспомнилось, может и наврал.

[Munin]

Вынужден поправиться. Газы имеют линейчатый спектр в основном в оптической области. В более длинных волнах у них есть окна непрозрачности за счёт колебательных и вращательных уровней молекул - кажется, именно с этим связана непрозрачность водяного пара (не сухого воздуха!) для инфракрасных лучей. В ультрафиолете, наоборот, начинается сплошная область поглощения, когда энергия фотона превышает энергию ионизации частиц.

-- 17.01.2015 00:59:56 --

Dyaus_Pitar в сообщении #963418 писал(а):

Причём существуют различные конечные состояния газа при воздействии на него и соответственно различные процессы перехода - изотермический, изохорный, изобарный и адиабатный

И любые другие, на диаграмме состояний. Эти четыре - просто имеют отдельные названия.

И при изотермическом процессе, сколько было энергии у газа в начале, столько и остаётся в конце. Всю энергию, которую газу передали извне, у него же и отняли. Например, его сжимали, и охлаждали - энергия перешла из механической в тепло. Или наоборот, грели и расширяли: из тепла в механическую.

[lipbs2]

вы на меня обрушили столько сведений, что мне трудно вытащить из этого ответ на свой вопрос. если позволите, я попробую его задать иначе.
В свое время ученые обратили внимание на беспорядочную пляску пылинок. Возможно и тогда были всякие разные объяснения этому, но в конце концов возобладала точка зрения, что их толкает что-то. Намек понимаете?

[Ms-dos4]

lipbs2
Я не понял из вашего вопроса ничего. Движутся молекулы потому, что у них есть кинетическая энергия. А движение взвешенных мелких частиц в жидкостях/газах (броуновское движение) вызвано тем, что удары со стороны молекул не компенсированы (возникают флуктуации давления), которые и вызывают движение этих мелких частиц.

[Munin]

lipbs2 в сообщении #963535 писал(а):

если позволите, я попробую его задать иначе.
В свое время ученые обратили внимание на беспорядочную пляску пылинок. Возможно и тогда были всякие разные объяснения этому, но в конце концов возобладала точка зрения, что их толкает что-то. Намек понимаете?

Да, их толкает что-то. Это молекулы окружающей среды. Обычно броуновское движение наблюдают в воде. "Пляска пылинок в воздухе", которую можно наблюдать в повседневной жизни, - это другое явление. И фотоны тут ни при чём.

Намёка не понимаю. Скажите явно, чего вы спрашиваете.

[lipbs2]

Мы все время стремимся показать свою ученость друг другу. Наверно это затрудняет общение. Я хотел (да и продолжаю хотеть) обратить ваше внимание на действие (не взаимодействие!) фотона (оно же - электромагнитное поле) на молекулу, на так называемую передачу энергии молекуле. Этот процесс представляется мне тайной за семью печатями. Создается впечатление, что вы представляете себе молекулу как шарик, который сталкивается с другим шариком, либо получает удар от фотона (а с ним и квант энергии). Это, на мой взгляд, неверное представление. Впрочем я извиняюсь, если возвожу на вас эту напраслину, но у меня сложилось такое впечатление. Кстати наверно уместно напомнить, что Фейнман утверждал: физике неизвестно, что такое энергия, физики умеют рассчитывать эту величину, но что это такое - они не знают. Тем более процесс передачи энергии. Неверно и превращение всего в тепловую энергию - этому противоречит теория большого взрыва.
Ловлю себя на том же прегрешении - показать свою ученость. Не уличайте меня. Не хотите признавать, что движение молекул - это тайна для физики сегодняшнего дня и для вас - и ладно

[Ms-dos4]

lipbs2
Как происходит поглощение фотонов в веществе давно и хорошо известно. И конечно, когда вы рассматриваете систему один фотон-одна молекула, молекулу как шарик представлять себе нельзя (да и фотон тоже), нужно честно решать задачу рассеяния. Но никто не мешает вам например ввести линейный коэффициент поглощения (которое можно приблизительно рассчитать, или просто экспериментально измерить), и уже тогда ослабление интенсивности $\[I = {I_0}{e^{ - \sigma nl}}\]$, и нам будет в общем то всё равно, что там делается на уровне "одной молекулы", мы то смотрим в целом на систему (а всё, что связано с хитростью взаимодействия зашито в $\[\sigma \]$)