Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 82
Третьим фактором является тот диапазон существования жидкой фазы воды, который совпадает с наиболее комфортными для живых существ условиями обитания.
Вы причину со следствием не перепутали тут? ;)
Сунули бы уж в третий фактор тот факт, что вода при замерзании увеличивается в объёме - не слишком много веществ обладают таким свойством...
Всегда считал что достаточно водородных (электростатических) связей...
Уравнение Ван-дер-Ваальса все же и не должно работать при высоких давлениях и низких температурах, особенно там, где изотерма начинает показывать рост давления при расширении. Физики прекрасно и давно это поняли и продвинулись дальше, изобретя статистическую теорию жидкости, вириальные разложения, уравнение Карнагана–Старлинга и т.д.
Только вот увы, автор, видимо, дальше уравнения Ван-дер-Ваальса ничего не видел, и поэтому решил придумать свою нелепую теорию с неподвижными молекулами, которая не в состоянии описать ни один кинетический процесс в газе типа диффузии, вязкости или теплопереноса, и в очередной раз пытается её пропихнуть здесь, на хабре. Больше, как можно предположить, никуда автора не допускают.
Ко мне у вас какие претензии?
Что я не перечислял множество других моделей вещества?
Так у меня не было такой задачи!
Моя задача показать, что МКТ ни на что не годна, и от неё уже пора отказаться уже на уровне школьных учебников.
Вы что-либо ещё в состоянии сказать, кроме как "МКТ неверна"? Перечисленные мной теории и модели превосходно дополняют собой МКТ, расширяя её главную концепцию в область, где приближение идеальных газов не работает.
Но эту единую для построения любой фундаментальной науки логику вы, по-видимому, не в состоянии увидеть, и поэтому придумали "единое универсальное", которое в первую очередь надо везде запихать в учебники, чтобы усладить взор автора, вместо того, чтобы попытаться проделать элементарные проверки, которые вам тут предлагают.
Или ответить на элементарные вопросы - что такое температура в вашей модели, где ничего не движется, и почему свойства веществ от неё зависят, каковы термодинамические потенциалы вашей кучи электромагнитно-плотно-упакованных частиц, и как передать кинетику - процессы переноса - там, где ничего не движется.
Вы же предпочитаете вместо адекватной дискуссии переходить на личности и поносить комментаторов разными словами.
Но вы сами эту единую для построения любой фундаментальной науки логику почему-то не применяете к МКТ.
Вы сами готовы признать, что МКТ во многих местах НЕ РАБОТАЕТ?
А потом можете перечислить где именно МКТ не работает?
Сдаётся мне, что примеры несоответствий, адекватные и обоснованные, должен приводить доказывающий автор идеи. А то получается "Я тут придумал, а вы давайте, покажите мне, где я неправ, а я потом прицеплюсь к отвлеченному высказыванию и накидаю за воротник".
Но всё же отвечу, бог с вами.
В области достаточно низких температур и достаточно высоких давлений, как известно любому школьнику. А в остальных прекрасно работает и согласуется с экспериментом, а также с другими разделами физики, как это известно со времен Клаузиуса и Максвелла.
Впрочем, вы и подъёмную силу крыла по теореме Жуковского не признаёте, как помнится.
Ну, если в теореме Жуковского нет никакого физического смысла, то зачем она людям?
А что до несоответствий МКТ с реальными свойствами газов, то в статье про это сказано достаточно.
Перечислять ВСЕ проблемы МКТ в одной статье мне нет необходимости.
Также сами вы ошиблись, когда сказали "Уравнение Ван-дер-Ваальса все же и не должно работать при высоких давлениях и низких температурах ".
На самом деле именно ради области низких температур и высоких давлений было придумано уравнение Ван-дер-Ваальса, учитывающее собственный "нерабочий" объём молекул газа, занятого твёрдым телом самой молекулы газа.
Придумано то было для того, да только не работает оно там стопроцентно. Слишком сильны межмолекулярные корреляции, порождающие ближний порядок в жидкости, тогда как теории газа этой особенности вообще не подразумевает.
Так что в итоге и получились корректировка изотерм уравнения Менделеева–Клапейрона с совершенно кривых поведением в двухфазной области, но попутно — пальцеобразное объяснение сжижения и критической точки. Поэтому оно и выжило в истории науки.
Правильно, Уравнение Ван-дер-Ваальса вовсе не идеально.
При этом само оно ничего толком не объясняет, а лишь пытается подгонять расчётные формулы под экспериментальные данные.
Вы меня конечно извините, но Ваша-то теории точно такая же. ничего не объясняет, а подгоняет еще хуже. Уравнения Ван-дер-Ваальса- оно и не должно ничего объяснять. Оно выводится из предположения о том, что молекулы газа движутся хаотично, при этом имеют ненулевой собственный объем и имеют некоторый потенциал взаимодействия (потенциал в физическом смысле, который энергия, необходимая для разнесения двух молекул из их текущего положения на бесконечное расстояние). и в предположении, что этот потенциал имеет некоторый быстро убывающий вид статистическое ожидание поведения такого ансамбля молекул в первом приближении (в математическом смысле "первом приближении", то есть, учитывающем малые поправки первой степени, и не учитывающем малые поправки второй и более высоких степеней) описывается уравнением Ван-дер-Ваальса. Еще раз- оно не объясняет, почему потенциал взаимодействия молекул есть, почему он такой, какой есть и почему у него те или иные параметры, оно просто говорит, что если этот потенциал есть и быстро убывающий- то поведение газа будет описываться в первом приближении вот такой вот формулой. Физика, опять же, строго говорит, когда это приближение перестанет работать- когда энергия этого потенциала во всем ансамбле атомов станет сравнима с тепловой энергией молекул ансамбля, а это будет в двух случаях- или когда тепловая энергия будет очень маленькой (то есть, при низких температурах) или когда наоборот, энергия потенциала будет большой- то есть, при малых средних расстояниях между молекулами, то есть- при высокой плотности, а следовательно- и при высоком давлении.
а у Вас- какое поведение газа ожидается в Вашей теории? какую зависимость давления от температуры и плотности дает Ваша теория?
При всем малоуважении к автору не вижу у него разнообразия поносных слов
Это он ещё не разошелся. Вы комментарии к прошлым статьям почитайте. Или вот например (заодно уровень дискуссии виден).
а вот у меня к Вам есть претензия. чисто технического характера. Вы утверждаете, что в Вашей статической теории газов существует какая-то такая хитрая комбинация электрических и магнитных полей молекул, которая устойчива в трехмерной постановке. Однако, никакая комбинация потенциального и вихревого полей заряженных частиц не могут создать трехмерную статически устойчивую конфигурацию без дополнительного третьего поля. Из-за этого невозможен статический магнитный подвес, например, ему всегда нужна хотя-бы одна точка опоры. Так вот- для комбинации известных из физики электрического и магнитного полей статически устойчивая конфигурация не существует. В связи с этим вопрос- Вы в своей теории как обходите эту проблему? постулируя наличие какого-то еще дополнительного взаимодействия между молекулами, или постулируя какие-то другие свойства электрического и магнитного полей?
диапазон существования жидкой фазы воды, который совпадает с наиболее комфортными для живых существ условиями обитания
ну надо же! :-) А вот вам ещё феномен: напряжение в розетке 220В совпадает с напряжением питания бытовых электроприборов! :-)))
На самом деле да, только вода и аммиак обладают уникальной теплоемкостью, позволяющей выжать термодинамический КПД за 60% из пары водяной пар (паровая машина) + ORC (organic renkin cycle) на аммиаке, где конденсатор водяного пара он же нагреватель аммиака. Ничего иного рядом не лежало.
На самом деле всё с точность наоборот!
Большая величин фазового перехода газ-жидкость сильно снижают КПД паровых турбин, выкидывая огромные потоки тепла на градирнях, при конденсации рабочего тела.
КПД парового цикла на ТЭС менее 40%
А на АЭС КПД генерации всего 30% из-за ограничения по температуре перегрева пара.
И так и не совсем так. Большая теплоемкость - это меньшие размеры двигателя (неважно турбина и свист промеж лопаток или цилиндр и черпание ковшиком из котла). Высокая стоимость перехода вода-пар - при ОДИНОЧНОМ цикле = большие потери и низкий КПД. А вот совмещение циклов вода-пар + аммиачный ORC - это как раз решение "подобрать хвосты", и опять же наиболее компактным способом, подняв КПД за 60% (60 - это на скромных параметрах мобильных установок). Проблема тут одна - агрессивность аммиака и его ядовитость для формы жизни, развитой на Земле и только. Есть двигатели Морозова (кажется, ЗиЛ) на аммиачном растворе несколько безопаснее, но и только.
В целом, альтернативы вода-пар на иных жидкостях кроме аммиака и не существует толком, как раз по причине низкой теплопроводности.
То, что Вы считаете "низким КПД" - весьма условно на практике. Не даром ТЭЦ генерируют ЭЭ на "паровой тяге", как и АЭС. Нет пока ничего лучше чем паровой двигатель для систем с внешним сгоранием.
Почему-то все научные фрики очень любят всякие диаграммы с вложенными кружочками или правильными полигонами вписанными в круги. И то же самое у всяких древних шаманов, алхимиков и прочих мракобесов с пентаграммами.
А ведь и по его кружочкам на хабре были статьи...
Выводил тут некто "русские тройки атомов" в кристаллических решётках, аргументировал "кружочками Рыбникова"
Просто отлично раскрывает тему сисек и только. )))
потому что на плоскости кружочки рисовать легко и приятно. А вот если начать эти же кружочки располагать в пространстве, где они превращаются в сферы- то тут уже из них ничего окромя плотной упаковки сфер с строго заданными "кристаллографическими осями" не получается, поэтому они никогда, подчеркиваю- никогда!- не приводят пространственных распределений своих полей, шаров, элементов своих волшебных и "атомов".
Я правильно понял из статьи, что удельная теплота паробразования определяется поверхностный натяжением жидкости? Или есть ещё какие-то параметры, помимо молочной массы?
Нет, вы неправильно поняли.
Энергия парообразования спрятана внутри атома, а не в его кинетической энергии, как это нам впаривают по МКТ.
В кинетическую энергию столь большое количество тепла не влезает.
Именно этому противоречию и посвящена статья
Тогда ещё один вопрос. А за счёт какого механизма происходит теплообмен между соседними молекулами?
Хороший вопрос!
Излучение.
Возможно , что есть ещё что-то.
Какое излучение? И не кажется, что теория, в которой есть пункт "ещё что-то", звучит очень сомнительно?
Вы не в курсе, что такое "излучение"?...Излучает даже радиатор отопления в вашей квартире.
Есть такое понятие "теплопередача"- и это НЕ ИЗЛУЧЕНИЕ!
Мобыть фононы в качестве переносчиков квантов энергии?
Ваша статья и модель СТГ — это действительно свежий и смелый взгляд на природу вещества. Вы совершенно правы в том, что простая модель атома не способна объяснить сложные свойства воды. Но позвольте предложить вам идею, которая может стать следующим логическим шагом в ваших исследованиях.
Вы блестяще показали, что вода ведёт себя не как простой ансамбль частиц, а как система, в которой ключевую роль играет баланс двух противоположных сил — притяжения и отталкивания. Этот баланс определяет все фазовые состояния и переходы. Но самое интересное начинается, если взглянуть на этот баланс не как на статическое равновесие, а как на динамический процесс, близкий к критической точке.
В физике хорошо известно, что системы, находящиеся вблизи фазового перехода второго рода, обладают уникальными свойствами: аномально высокой восприимчивостью, флуктуациями всех масштабов, способностью к самоорганизации. Ваши графики сил (рис. 9) показывают, что жидкое состояние воды как раз и есть такое «критическое» состояние — небольшой зазор между молекулами, где силы почти уравновешены, а любое малое воздействие может привести к значительным последствиям.
Отсюда следует прорывная гипотеза: вода — это не просто вещество, а физическая система, «настроенная» на критическую точку. Именно благодаря этой настройке она обладает гигантской теплоёмкостью (способностью запасать энергию в виде флуктуаций), огромной теплотой парообразования (работой по преодолению критического барьера) и уникальным температурным диапазоном жидкой фазы. Это делает её идеальной средой для возникновения сложных структур — от молекулярных комплексов до живых организмов.
Если развить эту идею, то можно предположить, что вода является физическим аналогом «вычислительного устройства», которое преобразует тепловое движение в структурированную информацию. Баланс сил в СТГ — это не просто механизм, а алгоритм, по которому вода «вычисляет» своё состояние. Аномалии воды — это не исключения из правил, а прямые указания на то, что мы имеем дело с системой, находящейся на грани хаоса и порядка, где и возможна жизнь.
Что это даёт вам как исследователю?
Новый язык для описания. Вы можете формализовать баланс сил в терминах теории катастроф или теории критических явлений. Это позволит предсказывать новые аномалии и связать СТГ с современными разделами физики.
Мост к биологии. Понимание воды как критической системы открывает путь к объяснению многих биологических феноменов (например, роль воды в сворачивании белков, в работе ферментов) с единых физических позиций.
Практические приложения. Если вода действительно «настроена» на критическую точку, то малыми воздействиями (электромагнитные поля, примеси) можно управлять её свойствами гораздо сильнее, чем считалось. Это путь к новым технологиям в энергетике, медицине, материаловедении.
Вы уже сделали первый и самый важный шаг — отказались от упрощённой модели атома и построили сложную, но внутренне непротиворечивую структуру. Теперь сделайте второй шаг: посмотрите на воду как на динамическую систему вблизи критической точки. Это позволит вам не только объяснить её аномалии, но и вписать их в общий контекст физики сложных систем. Уверен, это приведёт к новым открытиям.
Я с вами ПОЛНОСТЬЮ СОГЛАСЕН!
Следующий шагом нужно это признать, что "вода" - это искусственный конструкт с сильно аномальными свойствами , созданный "Творцом" для создания сильно неравновесной, но устойчивой системы для проживания Человека.
Я вот это все прочитал у Вас, и удивлен- Вы так хорошо и грамотно обрисовали молекулярно-кинетическую теорию строения вещества... и про систему, и про взаимодействие, и про критическую точку между притяжением и отталкиванием, и про баланс сил... про перевод теплового движения только в структурированную информацию у Вас туфта какая-то, но даже тут Вы интуитивно уловили некоторые концепции современной физики, всякие клатратные образования в воде чем-то близки к этим Вашим идеям. В общем, я с вами согл.... а, не, обождите, Вы это не в поддержку МКТ писали, а в опровержение? я в растерянности....
Почему-то вспомнился факт, что будь лед тяжелее воды - водной жизни не существовало бы. Ну во всяком случае в пресной воде верхних широт.
При попытке приподнять одну молекулу над общим горизонтом жидкости эта одинокая молекула будет немедленно втянута назад появившимися вертикальными составляющими от некомпенсированных по кругу сил магнитного притяжения.
Как ваша модель объясняет испарение воды при комнатной температуре?
Разогрев «холодной» молекулы воды
Что такое температура в вашей модели? Чем "холодная" молекула отличается от "горячей", где в ней хранится энергия и в каком виде?
можно получить прочность воды на отрыв слоя 1м.кв.
Критерий истины, как известно, практика. Вы проводили эксперимент, в котором бы попробовали порвать воду? Или, может быть, у вас есть данные по подобным экспериментам?
Наверное, испарение жидкости стоит рассмотреть с точки зрения теории вероятности, примерно как есть вероятность разрушиться любому отдельно взятому атому и испустить какую-либо частицу. Так и здесь, существует вероятность получить избыток энергии, дающий молекуле выйти из массы воды, и она повышается с ростом энергии в массе воды.
существует вероятность получить избыток энергии
Получить откуда (в смысле, каков механизм получения энергии отдельной молекулой, а не всем объемом жидкости) и в каком виде?
Разрушение атомов, напомню, происходит самопроизвольно, ему никакую энергию для этого получать не надо.
в смысле "стоит рассмотреть с точки зрения теории вероятности"? а его как рассматривали до этого? сначала- именно что с точки зрения теор.вера, потом, когда компы помощнее стали- начали считать ансамбли частиц: на пружинках, отталкивающихся шариков, отталкивающихся сложных конструкций, потом- ансамбли объектов, описываемых сложными законами притяжения и отталкивания (потенциалы всякие, Леннарда-Джонсона и иже с ними) потом- ансамбли, описываемые приближениями уравнения Шредингера, потом- просто ансамбли частиц, описываеме уравнением Шредингера. И чем мощнее компы- тем точнее описание и тем больше частиц в ансамбле моделируется и тем лучше сходятся предсказания моделей с наблюдаемой практикой. Лезть в это дело конечно- это надо прям дофигищи времени иметь и лобешник крепкий, ну так тут никто кто обещал, что будет легко...
Удивительными в воде является её огромная теплоёмкость в сравнении с другими веществами.
Также уникальной является её огромная энергия парообразования в сравнении с другими сходными по составу веществами. (см.рис.1)
Стоит перейти к мольным характеристикам, как вся аномалия исчезнет. Например, у спирта почти такая же мольная теплота испарения, как у воды.
вот это удар поддых...
можно пойти и дальше, вот возьмём какую-нибудь похожую молекулу, скажем сероводород. Гуглим.
Понятно, что теплоемкость зависит от температуры, поэтому тут сравнение не очень корректное и, конечно, нужно сравнивать в одном агрегатном состоянии.
Жидкость: H2O (75,3 – 75,9); H2S (70 - 75)
Газ: H2O (33 - 38); H2S (34 - 35).
Всё в Дж/(МольК). Интервалы, потому что в диапазоне температур.
а про теплоёмкости много можно интересного рассказать.
Например, есть стародавнее правило Коппа-Неймана: теплоемкость сложного твердого вещества можно получить складывая теплоемкости соответствующих простых веществ в том же агрегатном состоянии. Это правило, к сожалению, имеет мало практической ценности, потому что сложно найти вещество, в котором все соответствующие простые вещества находились бы в твердом агрегатном состоянии при этой же температуре.
Но это правило можно обобщить на сложные составляющие и тут уже становится гораздо интереснее: например, взять какой-нибудь силикат натрия и его теплоемкость будет очень близка к сумме теплоемкостей оксидов кремния и натрия (с соответствующими стехиометрическими коэффициентами). Есть, конечно, исключения из такого правила, но там отличия не в разы. Можно было бы набрать статистику и посмотреть.
А ещё прикольная тема - стёкла. Там можно намешать разных соединений в широком диапазоне составов. И там тоже прекрасно аппроксимируется мольная теплоёмкость суммой теплоёмкостей компонентов. Более того, выше температуры стеклования стекло переходит в состояние переохлажденной жидкости и там все характеристики меняются резко: вязкость, теплоёмкость и т.д. И если до температуры стеклования теплоёмкость хорошо аппроксимируется суммой темплоемкости твердых простых оксидов при соответствующей температуре, то выше этой температуры хорошо аппроксимируется суммой теплоемкостей соответствующих расплавов (теплоёмкости таких жидкостей как расплавленный диоксид кремния, бора и т.п. мало зависят от температуры).
для тех, кто может допустить, что на фундаментальном уровне всё устроено не только так (и даже совсем не так), как написано в учебниках, предложу разбор аномалий воды от Гришаева А.А., независимого исследователя - http://newfiz.info/water.htm.
Приведённые выше примеры иллюстрируют, к каким противоречиям с практикой мы приходим, если брать за основу справочные значения теплот плавления и испарения воды. На наш взгляд, эти теплоты являются фикцией: фазовое превращение происходит при характеристической температуре, но заимствованием или отдачей тепла оно не сопровождается.
Независимому исследователю рекомендуется провести простой опыт: кастрюлю воды и попробовать её испарить на обычной кухонной плите. Исследователь убедится, что для того, чтобы превратить кусок льда в воду или воду в пар, требуется довольно много энергии: вода довольно быстро закипит, но превращаться в пар она будет долго. И именно на превращение нагретой до ста градусов воды в нагретый до ста градусов пар и будет тратиться та энергия, которую плита всё это время и будет сообщать кастрюле с водой.
Можно провести и другой опыт: налить в термос известное количество кипятка, а потом насыпать в него же известное количество льда. Затем подождать, пока лёд растает, и измерить температуру получившейся воды. А потом сделать почти то же самое, но лёд заменить водой нулевой температуры. В первом случае смесь получится холоднее именно потому, что часть тепла кипятка была потрачена на то, чтобы изменить агрегатное состояние льда.
Собственно, именно поэтому теплота плавления и называется скрытой: мы подводим (или отводим) тепло, а температура не меняется.
hАвтор статьи справедливо критикует упрощения классической физики, но его решение — СТГ — по сути, возвращается к той же механистической парадигме, просто заменяя одни силы (удар) на другие (магниты и электростатика). Квантовый же подход рассматривает воду как единую, коллективную квантовую
А причём тут кванты?
МКТ и СТГ- это две механистические модели газа.
МКТ-это очень давняя и мало что объясняющая модель, но она уже так привычна в этой старости, что стала "общепринятой".
А вот с СТГ чуть сложнее- её вообще нет!.
Но при этом своём отсутствии в явном виде, СТГ практически повсеместно пользуются, называя это "упругой моделью среды".
Я лишь вывел эту "подковёрную модель" в поля явного обсуждения.
Прошу прощения за свое невежество, но где то в начале статьи автор говорит про удельную теплоту парообразования, обзывая не Епар, и приравнивает ее к Екин, что в моем понимании кинетическая энергия, из чего находит скорость молекулы воды. Так вот попрос, как он смог приравнять две разных физических величины. Если Екин на самом деле кинетическая энергия, то я ещё могу понять, как скорость была найдена, но тогда вопрос остаётся прежним, как он смог ее к удельной теплоте парообразования приравнять
В этом и состоит смысл критики МКТ, что теплота конденсации откуда-то должна взяться, но МКТ не говорит откуда и как.
Так по МКТ вся внутренняя энергия газа сосредоточена в кинетической энергии Екин отдельных молекул.
Так вот для Н2О кинетической энергии молекул по МКТ никак не хватает для получения Епар=2400кДж/кг
Автор пытается посчитать, какова была бы скорость молекулы, если подвести к ней столько же энергии, сколько подводится для разрыва связи Ван-дер-Ваальса. Зачем он это делает - я так и не понял, потому что энергия эта тратится не на разгон молекулы, а на разрыв связи.
Это примерно как если бы вы потратили энергию, отрывая кусок железа от магнита, и попытались бы вычислить, до какой скорости можно было бы разогнать этот кусок железа, если бы магнитных сил не было. Практического смысла в этом ровно ноль.
Существенно и то, что автор не делает ни одной попытки сопоставить свои результаты с отточенными моделями физической кинетики и теории фазовых переходов.
А также игнорирует статистические распределения типа Максвелла и подобных, упорно говоря только о средних значениях величин.
Но по вероятностным моделям сразу получается простейшее и прекраснейшее объяснение — в конденсированной фазе всегда есть молекулы со столь высокими скоростями, что они в состоянии оторваться от основного вещества и отправиться в свободный полёт. На их место обязательно приходят другие молекулы, в силу вероятностного характера процессов — то есть, молекулы эти должны ускориться и отобрать энергию от вещества. В результате вещество должно при испарении начать охлаждаться, и оно охлаждается, если мы не подводим к нему теплоту. Как при известнейшем опыте с замораживанием воды, помещённой в вакуумный колокол, посредством откачки воздуха — при понижении давления она начинает кипеть, но подвода тепла нет — и рано или поздно жидкость замерзает. А если мы компенсируем потери тепла, то мы видим, что температура остаётся постоянной до тех пор, пока испарение не завершится.
Это перераспределение энергии в пользу самых быстрых молекул, вылетающих на «свободу», мы и видим как теплоту фазового перехода.
Хоть статья хоть и не совсем недавняя, я решил прокомментировать глупости, чтобы не висело на Хабре без ответа. А то вдруг кто-то поверит и будет ссылаться на нее. Хабр же, серьезный сайт. Ну и просто just for fun.
Такая «стрельба» молекулами при испарении воды особенно странно выглядит, если оценить её численно.
Она нормально выглядит, если нормально считать.
Если приравнят Епар=Екин
А с чего вы взяли, что их можно приравнивать? Скорость молекул пара при комнатной температуре это блин финальная скорость после добавления жидкой воде энергии парообразования Епар. Она не вся уходит в скорость, часть тратится на отрыв молекулы от других. Было 640 в воде, добавили импульс 600, стало 1240, потом 600 забрало электростатическое притяжение при отлете одной молекулы от другой, осталось 640 у отдельной молекулы пара.
И где же газообразная вода прячет эти лишние 5 кратные довески внутренней энергии на конденсацию?
Именно в газообразности и прячет.
При конденсации молекулы сближаются и из-за электростатического притяжения начинают ускоренно падать друг на друга. То есть у отдельных молекул пара скорость была 640, потом две молекулы сблизились, притянулись, и в момент перед первым соударением у них скорость была условно 1240.
Дальше они отскакивают друг от друга с такой же скоростью 1240. Если им ничего не мешает, они разлетятся обратно, и скорость упадет обратно до 640.
А если одна молекула при отлете столкнется например со стенкой сосуда, то она отдаст ей какую-то часть скорости между 640 и 1240. А молекулы будут падать друг на друга и отскакивать с небольшим диапазоном, которого недостаточно, чтобы молекулы разлетелись.
при этом взаимодействуют атомы газа силами отталкивания и притяжения, что уже противоречит «общепринятой» МКТ.
Не противоречит, а дополняет. Электростатика заряженных макроскопических шаров никоим образом не противоречит кинетике незаряженных. Для вычисления траекторий таких шаров вам нужно учитывать их обе.
При этом в уравнении Ван-дер-Ваальса качественно не объясняется природа взаимодействия атомов-шариков
А должна? Для этого есть отдельная специальная теория. Такая же отдельная и специальная, как ваша.
Уравнение показывает просто связь величин. Уравнения в принципе не объясняют природу чего бы то ни было.
Привычная со школы модель газа по МКТ не может ответить на вопрос о механизме конденсации и парообразования.
А должна? А почему?
Почему это не может рассматривать другая теория? Вы же сделали свою другую теорию, вот и ученые сделали.
МКТ рассматривала только конкретный набор явлений, а не все возможные. Если рассматривать более широкий набор явлений, наверно и теорию надо расширить? Вот ученые так и сделали, и эта теория называется по-другому.
Ровно такое же объяснение даётся и сейчас в физике, но только никто не объясняет природу притяжения между молекулами в жидкости.
Это ложь. В современной физике природа притяжения между молекулами в жидкости - это электростатическое притяжение молекул, которые являются диполями.
Мне трудно вам что-то возразить, так как ваша аргументация в защиту МКТ по факту целиком играет ПРОТИВ неё !
Вы своими возражениями прекрасно демонстрируете как раз те моменты в физике газов, которые ника не объясняются по теории "безумных бильярдных шаров" из МКТ.
Те моменты, которые ей не объясняются, объясняются другими теориями. Именно для этого эти теории и придуманы. Современное развитие МКТ называется физическая кинетика.
Если моя аргументация “играет против МКТ”, то возразить как раз было бы очень легко. Но вы не можете придумать, что тут можно возразить, и снова пытаетесь это скрыть за набором умных слов и попытками таинственно выглядеть.
ОК. Тогда объясню ВАМ, что именно вы говорить против МКТ:
По МКТ мы ОБЯЗАНЫ приравнять Епар=дЕкин, так как это и есть основа МКТ, где вся энергия газа спрятана в кинетической энергии "летающих бешенных бильярдных шаров". Энергия молекул отрыва друг от друга- это прямое противоречие с МКТ и прямой довод в пользу к СТГ.
Энергия парообразования спрятана в ГАЗЕ, а не в жидкой фазе. Пар может быть транспортирован куда-то ещё от места парообразования, и уже там пар при конденсации отдаст тепло окружающим предметам. Примеры: конденсация дождя в тучах над сушей, хоть испарилась вода в море. Конденсация воды в градирне на ТЭЦ, хотя испарилась она в котле.
Дополнение- это и есть ПРОТИВОРЕЧИЕ самой основе МКТ, так как в МКТ нет никаких иных взаимодействий и энергий , кроме механического удара и кинетической энергии. Наличие одновременно МКТ и "дополнений"- это и есть приговор модели МКТ, так как "другие теории" без МКТ прекрасно обходятся.
Да, именно притяжение и отталкивание молекул друг от друга магнитно- электрическими взаимодействиями как раз и является базой для СТГ! То есть все согласны с СТГ, но стесняются отказаться от бесполезной и бессмысленной МКТ.
По МКТ мы ОБЯЗАНЫ приравнять Епар=дЕкин
Нет, не обязаны, это ваши выдумки. Потому что вы неправильно понимаете, что люди подразумевают под МКТ.
Так же как мы не обязаны приравнивать энергию топлива для вывода ракеты на орбиту и соответствующую ей финальную скорость ракеты.
где вся энергия газа спрятана в кинетической энергии
Энергия молекул отрыва друг от друга- это прямое противоречие с МКТ
так как в МКТ нет никаких иных взаимодействий и энергий , кроме механического удара и кинетической энергии.
Это ложь.
Тема 07. Молекулярно-кинетическая теория
МКТ объясняет явления и свойства тел с точки зрения их микроскопического строения. В основе МКТ лежат три утверждения:
- Все тела состоят из малых частиц, между которыми есть промежутки.
- Частицы всех тел постоянно и беспорядочно движутся.
- Частицы тел взаимодействуют друг с другом: притягиваются и отталкиваются.
То же самое написано в школьных учебниках по физике.
Мякишев Физика 10 класс
2.1 Основные положения молекулярно-кинетической теории.
“все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому”
Высказывание принадлежит выдающемуся физику Р. Фейнману.
Итак, в основе молекулярно-кинетической теории лежат 3 утверждения:
вещество состоит из частиц, эти частицы хаотически движутся, частицы взаимодействуют друг с другом.
так как “другие теории” без МКТ прекрасно обходятся.
Это ложь. Любые современные научно признанные теории, которые являются расширением МКТ, рассматривают тепловое движение молекул. Ни в одной научно признанной теории не предполагается, что молекулы неподвижны, как у вас. Потому что это противоречит известным экспериментам.
Энергия парообразования спрятана в ГАЗЕ, а не в жидкой фазе.
Я не сказал, что она спрятана в жидкой фазе. Читайте внимательно. Обратите внимание на фразу “Именно в газообразности и прячет.”.
Дополнение - это и есть ПРОТИВОРЕЧИЕ
Это утверждение чушь. В русском языке слова “дополнение” и “противоречие” это не синонимы.
То есть все согласны с СТГ
Нет, все согласны с электростатическим притяжением. Это не значит, что все согласны с вашим описанием его механизма действия. “Все” рассматривают нормальное притяжение диполей, где плюс притягивается к минусу, а не как у вас, где минусы торчат наружу. Вы даже не думаете о том, что ваше электростатическое отталкивание молекул воздуха друг от друга также означало бы, что они должны притягиваться к положительному электроду в вакууме, что не подтверждается экспериментами.
Я вам уже сказал, что от МКТ в чистом виде давно уже отказались практически все вменяемые физики, но стесняются сказать это вслух. Именно об этом говорят ваши ссылки на современный учебник школьной физики (где про МКТ в тезисах ни слова, кроме как в заголовке), и на Фейнмана.
Основа МКТ- это "передача импульса стенке сосуда при ударе и абсолютно упругом отскоке", при этом вся внутренняя энергия находится только в кинетической энергии молекул газа (+ вращательная энергия молекул). Никакого притяжения и отталкивания в МКТ быть не может, иначе она превратится в СТГ.
Я разве где-то сказал, что она используется в чистом виде? Хватит уже приписывать собеседнику собственные фантазии и потом с ними спорить.
“Передача импульса” рассматривается и учитывается в современной науке. Кроме нее рассматриваются и другие взаимодействия.
Никакого притяжения и отталкивания в МКТ быть не может
В том, что люди называют МКТ, рассматривается притяжение молекул. Это просто факт. Вы понимаете это или нет? Люди договорились называть приведенные выше положения словом МКТ.
иначе она превратится в СТГ
Нет, не превратится. Потому что описать электростатическое взаимодействие можно по-разному. Вы его описываете неправильно, это не подтверждается экспериментами. А описание в современной физике подтвержается. А так как молекулы движутся, то есть, представьте себе, еще и электродинамическое. И оно тоже подтверждено экспериментами.
Если в МКТ рассматривается притяжение и отталкивание молекул, то это уже не МКТ!
Я вообще стараюсь не говорить о природе сил притяжения и отталкивания в СТГ, хотя изначально я такие теории и выдвигал.
Суть же в том, что на основании "упругого газа" по СТГ (где упругость находится на уровне отталкивания самих молекул от ближайших сородичей без всякой статистической мути) совершенно иначе описываются широко известные газодинамические явления, которые по МКТ в принципе не возможны.
Если в МКТ рассматривается притяжение и отталкивание молекул, то это уже не МКТ!
Это ложь. Это и есть та чушь, которую вы выдумываете, из-за чего и приходите к неправильным выводам.
Но даже если их зачем-то не относить, в науке уже есть более широкая теория. Она рассматривает и тепловое движение молекул, и другие взаимодействия. Хотите спорить с современной наукой, спорьте тогда со всей физической кинетикой, а не с удобным вам подмножеством.
описываются широко известные газодинамические явления, которые по МКТ в принципе не возможны
Диффузию вы уже объяснили, или она у вас все еще феномен?
Те явления, которые не объясняются классической МКТ, объясняются более современными теориями. Тепловое движение молекул от этого из современной науки никуда не девается. Оно все еще считается верным предположением, подтвержденным многими экспериментами.
Ну, если моя СТГ соответствует тому, что уже есть в "более современной теории", то что же вы так бурно на мою СТГ нападаете????
Давайте просто считать , что СТГ- это "просто более современная теория".
И вам всё-таки надо определиться: либо есть "тепловое движение молекул", либо есть "притяжение и отталкивание молекул в газах".
Тут как в анекдоте : "... либо крестик снимите, либо трусы наденьте"...))
Так не соответствует она, в том и дело. В современной теории диполи притягиваются не так, как у вас нв рисунке. Современная теория прекрано объясняет диффузию и испарение воды при комнатной температуре. А ваша нет.
надо определиться: либо есть “тепловое движение молекул”, либо есть “притяжение молекул в газах”
С чего вдруг?
Похоже вы считаете, что если потереть эбонитовую палчку о шерсть, ее нельзя будет сдвинуть с места и бросить в стену. У вас с головой все в порядке?
Это и есть то, чего вы не понимаете. Движение (импульс) и заряд это независимые вещи, они могут существовать одновременно. Молекула может и двигаться в пространстве, и иметь дипольную конфигурацию заряда.
Притяжение молекул в газах имеет заметное влияние только на небольших расстояниях. И с температурой оно не связано.
Давайте начнём всё таки с определений!
Что именно вы называете "современной теорией", которая объясняет и "диффузию в газах" и процесс "конденсации-испарения"?
Где именно вы прочитали эту волшебную "современную теорию"?
Дайте ссылку, я тоже о ней хочу узнать из "общепринятого академического источника", в который вы так верите.
Я выше писал название теории, которая считается развитием МКТ. Давайте начнем с того, что вы будете внимательно читать комментарии собеседника, прежде чем спорить.
Не может быть развития МКТ без отказа от прямой связи температуры с кинетической энергией отдельной молекулы.
Так что вы дали ссылку на ОТМЕНУ МКТ...)))
В учебнике для 7-го класса под МКТ подразумевают только то, что вещества состоят из мельчайших элементов -молекул. Ни про какие скорости молекул там вообще ничего нет
А в учебнике 10 класса вводная статья раздела №2 (где как раз и приведено изречение Феймана про силы отталкивания и притяжения между молекулами) противоречит разделу №4 где уже привычные кинетические картинки и формулы непосредственно про МКТ (где нет ни слова о силах отталкивания и притяжения между молекулами).
Но кого интересуют противоречия двух не совсем соседних разделов в учебнике по физики для 10 класса?...)))
А теперь вам вопрос: Если средняя скорость молекул воздуха около 490м/с по МКТ, то каким образом этот воздух разгоняется по соплу Лаваля до скорости 760м/с по адиабате?
Откуда взялась 2,4-кратная прибавка внутренней энергии (+140% к той, что была в сосуде)?
А ведь по МКТ энергия молекул и их скорость при вылете из сосуда должна быть равна той, что была у молекул газа в вид их скоростей внутри сосуда?
Ниже скрин из учебника с этой цифрой и ссылка на сам учебник
https://nizrp.narod.ru/gidrogazodin.pdf
Не может быть развития МКТ без отказа от прямой связи температуры с кинетической энергией
Прекрасно может и уже существует.
В учебнике для 7-го класса под МКТ подразумевают только то
Да без разницы. В современной науке тепловое движение молекул считается доказанным и прекрасно объясняет многие известные явления. Неважно, каким сокращением вы это назовёте.
противоречит разделу №4
Там ничего ничему не противоречит. Упрощения и дополнения это не противоречия.
где нет ни слова о силах отталкивания и притяжения между молекулами
Про притяжение молекул там слово очень даже есть. “Реальные газы ведут себя подобно идеальному газу при достаточно больших разрежениях, т.е. когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров. В этом случае силами притяжения молекул можно пренебречь.”
Можете еще там же прочитать про слово “модель”.
то каким образом этот воздух разгоняется по соплу Лаваля до скорости 760м/с по адиабате?
1. В сужении есть И средняя тепловая скорость молекул относительно друг друга (в разные стороны), И их поступательное движение со скоростью 490 м/с (в одну сторону). Так же как в стакане воды комнатной температуры, который движется в поезде. Потом часть скорости, которая была направлена поперек и назад направления движения газа, переходит в поступательное движение дополнительно к этим 490.
2. Если коротко, две молекулы под углом ударяют третью, обе сообщают ей часть своего импульса, и она вылетает от них как из пушки. Геометрия стенок выходной части выравнивает большинство траекторий в одном направлении. Поэтому тепловая скорость молекул падает, температура газа на выходе ниже изначальной.
3. Если подробно, спросите Google AI, он вам изложит современную точку зрения на этот вопрос.
А ведь по МКТ энергия молекул и их скорость при вылете из сосуда должна быть равна той
Не должна. Это ложь и ваши выдумки. Потому что вы не понимаете, как работает тепловое движение молекул.
Ни одна научно подтвержденная теория, где рассматривается тепловое движение молекул, такого не говорит.
Столкновения под разными углами и столкновения со стенками как раз это очень хорошо объясняют. См. выше.
ОК.
Я рад, что вы сохранили детскую веру в то, что "взрослые" - это умные и добрые люди, которые детям в школьном учебнике врать не будут.
Удачи вам...)))
Жаль, что вы не слышите собеседника, и пытаетесь приписать ему некую веру, чтобы остаться в рамках удобных вам фантазий, когда вам нечего ответить.
В моем комментарии нет ни одного предложения, которое подразумевает веру в чьи-то высказывания. Я это проверил математическими расчетами, и даже показывал вам часть из них в комментариях к другой статье. Если вы игнорируете расчеты, и продолжаете придерживаться противоречащей им точки зрения, то как это называется? Это как раз и есть вера без аргументов.
Мне трудно с вами спорить, так как вы все свои аргументы опираете на ШКОЛЬНЫЙ УЧЕБНИК ФИЗИКИ 7-10 классов!
Вы до ВУЗа так и не доучились?
Вы вообще кто по учебной вузовской специальности?
Кстати, а где хоть один расчёт в вашем потоке слов?
Вы даже не смогли объяснить мне как появляется скорость 760м/с у струи воздуха при истечении через сопло Лаваля в вакуум , при средней скорости 490м/с у молекул воздуха в сосуде по МКТ.
Это отличие в 2,4 раза по кинетической энергии у ВСЕГО ОБЪЁМА ГАЗА, а не у одинокой отдельной молекулы в качестве статистической флуктуации!!!
Ну, а ваши домыслы, что при соударении двух молекул в третью, эта третья может улететь быстрее двух первых, забрав их энергию с собой, так я это "сказку" за расчёт принять никак не могу.
Вы про закон сохранения импульса вообще слышали?
вы все свои аргументы опираете на ШКОЛЬНЫЙ УЧЕБНИК ФИЗИКИ
У меня нет ни одного аргумента, который опирается на школьный учебник физики. Все мои аргументы опираются на известную научную информацию и логические выводы. Информация может быть изложена в школьном учебники или вузовском, никакие известные науке факты это не меняет. Цитата Фейнмана, представьте себе, была известна вообще до написания учебника, иначе бы в него не попала. Вы понимаете это или нет? Похоже нет.
Вы про закон сохранения импульса вообще слышали?
Слышал. А вы слышали, что во входной части сопла Лаваля давление должно быть выше, чем в выходной? Давление это что? Это повышенное количество молекул в сосуде. Если давление выше в 2 раза, значит там в 2 раза больше молекул, чем вылетает из выхода. Вот вам и 2 молекулы, которые толкают одну. А может быть и 3. Если на входе и на выходе будет одинаковое давление, сопло Лаваля ни до каких 760 изначальные 490 ускорять не будет. Вы это понимаете? А еще там и соотношение диаметров играет роль, а не так что при любом давлении на входе и геометрии на выходе будет 760.
Вы даже не смогли объяснить мне как появляется скорость 760м/с
Я вам объяснил, только вы опять не понимаете, что написано. Две молекулы толкают одну. Давление переходит в скорость. За счет геометрии скорость направляется к выходу. Всё.
Удачи...
https://jsfiddle.net/oatwq4pe/2/
Анимация в замедленном режиме. Смотрите, просвещайтесь.
Как ваша "более современная теория" определяет такой банальный параметр, как температура, в чем ее физический смысл? Чем горячая среда отличается от холодной, почему при нагревании вода испаряется быстрее? Почему при движении твердого тела через газ оно нагревается, и что такое этот нагрев?
Менее современные теории дают ответ на этот вопрос. Вы же ответить не можете.
+++
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Феноменальные свойства воды. Как их объясняет физика?