Термомеханическая эксергия стратифицированной жидкости

[Degen1103]

Уважаемые физики, как вы думаете - совершает ли архимедова сила работу при температурной стратификации жидкости в поле силы тяжести? Т.е. если имеется (устойчиво, скажем) стратифицированный объём воды, то его эксергия включает только термическую часть, либо присутствует механическая? А если да - то как механическую часть найти, если известно распределение температуры по высоте?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: не указана.

[Munin]

Degen1103 в сообщении #970391 писал(а):

Уважаемые физики, как вы думаете - совершает ли архимедова сила работу при температурной стратификации жидкости в поле силы тяжести?

Можно поместить в жидкость пылинки, достаточно лёгкие, чтобы она несла их потоком. Тогда можно получить выгоду за счёт их подъёма против силы тяжести. (Строю из себя Фейнмана :-)

[Degen1103]

Есть уже такие пылинки, молекулы называются. Быстрые вверху собираются, медленные ко дну тяготеют.
Думаю покопать в направлении эксергии концентрации.

[Munin]

Degen1103 в сообщении #971649 писал(а):

Есть уже такие пылинки, молекулы называются. Быстрые вверху собираются, медленные ко дну тяготеют.

Нет, с молекулами происходит другое. См. учебник статфизики.

[Degen1103]

А что учебник? Неужели вверху и внизу распределения совпадают? Хотя температурная стратификация, вообще говоря - явление макроскопическое (конвекция).

[Munin]

Degen1103 в сообщении #971663 писал(а):

А что учебник? Неужели вверху и внизу распределения совпадают?

В итоге, в термодинамическом равновесии - совпадают. А кроме того, молекулы больше предпочитают обмениваться энергией, а не передвигаться сами.

Degen1103 в сообщении #971663 писал(а):

Хотя температурная стратификация, вообще говоря - явление макроскопическое (конвекция).

Да, именно. И благодаря этому, "на нём" и можно "проехаться".

[Degen1103]

Что на конвекции проехаться можно - не спорю, с диффузией и теплопроводностью тоже согласен, термическую эксергию считать получается, а вот с разницей плотностей этой заклинило... По идее, стратифицированный адиабатический бак является механически устойчивым (по Ричардсону), но находится в термодинамически неравновесном состоянии, возникшем в процессе подвода теплоты или массы. Я даже разницу эксергий найти могу, которая по идее и есть та работа, которую из этого устойчивого архимедова расслоения якобы можно извлечь при переходе в равновесие. Но вот хотелось бы выковырять её напрямую, из распределения плотности... вдруг всё-таки есть в эксергии отдельный член вроде механического... вдруг он важную роль играет в общем балансе... (чего нельзя, кстати, сказать о медленных конвективных потоках, полное торможение которых приводит к совершенно незначительному подогреву, это вам не сверхзвук).

[Munin]

Degen1103 в сообщении #971818 писал(а):

Я даже разницу эксергий найти могу, которая по идее и есть та работа, которую из этого устойчивого архимедова расслоения якобы можно извлечь при переходе в равновесие.

Я не понимаю, если состояние механически устойчиво, то как из этого можно механическую работу извлечь? Всё, песенка спета, теперь осталось ждать термодинамической релаксации, и всё.

[Degen1103]

Я тоже не понимаю и хочу разобраться, что при этой релаксации происходит. Работу из стратификационной разницы температур извлечь теоретически можно, как Вы понимаете - хоть термопарой, хоть циклом - сверху испаритель, снизу холодильник. Предполагаю, что работа эта равна разнице эксергий стратифицированного и перемешанного баков. Но вот должна ли входить ли в эту разницу потенциальная энергия - никак не пойму.

[Munin]

Degen1103 в сообщении #972119 писал(а):

Я тоже не понимаю и хочу разобраться, что при этой релаксации происходит.

Простая теплопередача, я думаю.

Degen1103 в сообщении #972119 писал(а):

Работу из стратификационной разницы температур извлечь теоретически можно, как Вы понимаете - хоть термопарой, хоть циклом - сверху испаритель, снизу холодильник.

Насчёт термопары мысль интересная, но я не знаю, как термопары работают в гравитационном поле. Впрочем, интуитивно кажется, вы правы.

[druggist]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #972122 писал(а):

но я не знаю, как термопары работают в гравитационном поле.

Тяжелый случай