Комментарии 15
В детстве, можно сказать, провел научный эксперимент: что будет если просверлить дырочку в газовом баллончике (который тогда использовался для газировки, а сейчас для пневмопистолетов) - выходящая струя газов мгновенно заморозила баллончик так, что в руке было невозможно держать.
Так вот как это называется, дросселирование?
Теоретическое объяснение процесса медленного и плавного «изотермического расширения-сжатия» по КТГ противоречит математической логике, ведь сложение бесконечно малых приращений за бесконечно длительное время приводит к весьма значительным изменениям температуры при сколь угодно медленном расширение. (см.рис.5.)
Вы опять героически победили воздвигнутое вами же соломенное чучело.
Изотермический процесс по определению происходит при постоянной температуре газа (или при таком изменении температуры, которым можно пренебречь), и никаких "значительных изменений температуры" там не происходит: иначе процесс, ВНЕЗАПНО, не изотермический. Для обеспечения постоянной температуры к газу подводится (при расширении) или отводится (при сжатии) тепло, и его температура остаётся постоянной.
Ведь стенки сосуда сдвигаются без затрат энергии на преодоление сопротивления газа
Вы забыли про закон сохранения импульса.
Если поршень (подвижная стенка) движется, то скорость молекулы после соударения в системе отсчёта неподвижной стенки будет выше, чем до соударения - примерно как теннисный мяч после удара движущейся ракеткой увеличивает скорость. Сама же ракетка-поршень при этом тормозится, и для поддержания её скорости нужно постоянно прикладывать энергию. Эта энергия и есть затраты на сжатие газа. Увеличение же скорости молекулы - это и есть нагрев газа, поэтому газ при сжатии нагревается. Для того, чтобы процесс стал изотермическим, нужно постоянно отводить энергию от газа, и для идеального газа отведенная от газа энергия будет равна той, что подведена к поршню.
В модели СТГ любое изменение объёма сосуда с газом в термоизолированной системе должно сопровождаться изменением температуры
Как определяется температура в СТГ? Не с смысле "как измеряется", а в смысле что это такое, каково её определение.
А как же адиабатические процессы в ДВС?
Или ДВС не совершают полезной работы?
Адиабатический процесс - это такой процесс, в котором не происходит передачи тепла между газом и окружающей средой. Работа газа же при этом не обязана быть нулевой - по сути, газ отдаёт свою энергию (потраченную на увеличение его давления) в поршень.
Схема протекания воздуха под давлением через пористые материалы.
А вот я смотрю на эту схему и вижу ещё одну возможность экспериментально проверить СТГ. Метод очень простой.
Итак, по СТГ вокруг каждой молекулы газа существует поле, которым молекула отталкивается от твёрдых тел. При этом по КТГ никакого поля нет, и молекула взаимодействует с телами только путём соударения.
Если я правильно понял СТГ - размер этого поля зависит от давления, т. е. от количества других молекул, которые своими полями передавливают друг друга (рисунок 6 в статье). То есть, чтобы СТГ-молекула просочилась в отверстие, она должна своим полем "протиснуться" в него.
Отсюда - простой эксперимент. Берём набор сосудов с отверстиями разного диаметра и закачиваем туда газ под одним и тем же давлением. Открываем отверстия в вакуум. По КТГ давление будет падать по экспоненте, потому что всё меньше и меньше молекул будет вылетать в единицу времени, но минимального предела давления нет. По СТГ же в каждом сосуде установится некое давление, зависящее от диаметра отверстия, после чего поля расширятся до размеров отверстия, и молекулы перестанут вылетать.
Я даже могу вам подсказать, что покажет этот эксперимент.
Последнее замечание у вас имеет смысл, а потому на него я вам отвечу, хоть и спустя месяц после публикации.
Если газ по СТГ закачать в ёмкость с микродыркой в стенке, то через эту микродырку будет утечка газа. При этом действительно существует порог размера дырки, при котором утечка газа прекратится при достижении некоторого порогового значения давления.
Собственно тут проблема только в устройстве такой одинокой "дырки" в стенке, сравнимой по размеру с диаметром молекулы газа. Также затруднена фиксация вылета одиноких молекул из этой дырки.
В практической технике данный эффект уже давно известен.
Так для металлов без трещин расстояние между атомами меньше, чем размеры молекул воздуха (N2 и О2) с их полем отталкивания при любом вменяемом давлении.
А для полимеров зазоры между длинными органическими молекулами так велики, что воздух через пластиковые трубы вполне себе успешно проникает, вызывая коррозию в системах отопления.
Именно по этой причине запрещено в системах отопления использовать пластиковые трубы без слоя металлической фольги в своём составе, чтобы проникающий из-вне атмосферный кислород не жрал коррозией железо в стенках радиаторов отопления и стальные стенки котлов теплоснабжения.
Но есть у нас ещё и очень мелкий газ- Водород (Н2), который просачивается даже через металлы, так как размер атомов водорода меньше размеров зазоров между атомами металла в стенке сосуда.
Получается, что для водорода.любой металлический сосуд- это сито с мелкими дырками.
сравнимой по размеру с диаметром молекулы газа
Не с молекулой, а с "полем" молекулы, которым она отталкивается. А оно в СТГ может быть намного больше самой молекулы. Причём, насколько я понял, размер "поля" зависит от
У вас вот в этом посте есть красивая картинка (рисунок 6) с рядами молекул, где нарисованы молекулы с "полями" по семьсот метров. Соответственно, при некотором давлении могут существовать "поля" и по миллиметру, а прокрутить такое отверстие уже не сложно.
А дальше остаётся подобрать соответствующий вакуумметр и провести эксперимент. Сверлим отверстие минимально возможного диаметра, оцениваем размер "поля" молекулы, которая через него пролезет, считаем ожидаемую конечную плотность и замеряем.
Да, вы правы, для начала утечки газа размер "дырки" должен быть сопоставим именно с полем молекулы.
То есть для малых давлений нужна большая дырка для начала утечек, а для больших давлений нужна маленькая дырка для начала утечек.
Вопрос: Так какое давление газа будет у поля размером с миллиметр?
Ответ: Такого низкого давления нет даже в космическом вакууме!
А для реальных давлений в атмосфере минимальный размер "отверстия", останавливающий утечки газа, уже равен уже почти 10 диаметрам самой молекулы (та самая картинка с поджатием полей газа над слоем жидкой воды), а это и есть размер "дырок" в структуре полимеров.
Ну, а дальше вспоминаем с какой скоростью сдувается надувной детский шарик, из которого воздух утекает через всю поверхность тонкой полимерной плёнки оболочки шара при минимальном перепаде давления (мы надуваем ртом с давлением около 5кПа=500мм.вод.ст).
И как вы собираетесь регистрировать поток газа на таких крайне малых скоростях утечки?
А дальше вы вспоминаете, что воздух просачивается из атмосферы внутрь толстостенной пластиковой трубы с водой под ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, что по КТГ в принципе не возможно.
Ну, и что вы будете делать в этом случае?
Вопрос: Так какое давление газа будет у поля размером с миллиметр?
Ответ: Такого низкого давления нет даже в космическом вакууме!
Я чёрным по белому вижу высоту слоя в 726 и 3985 метров.
1000—1100 км — максимальная высота полярных сияний, последнее видимое с поверхности Земли проявление атмосферы; но обычно хорошо заметные сияния яркостью до 1 кд/м²[84][85] происходят на высотах 90—400 км. Плотность среды 400—500 миллионов частиц на 1 дм³[86][87].
Расстояние между атомами газа на такой высоте составит Д=(1/400000000)^(1/3)=0,0013дм=0,13мм
На орбите МКС давление вырастет ещё больше, а размер отверстия потребуется ещё меньше.
135 786 км — граница между средними и высокими околоземными орбитами[англ.].Высота геостационарной орбиты, спутник на такой орбите будет всегда висеть над одной точкой экватора. Плотность частиц на этой высоте ~20—30 тыс. атомов водорода на дм³
Расстояние между атомами газа на такой высоте составит Д=(1/20000)^(1/3)=0,037дм=3,7мм
Ну, и как собираетесь мерять переток газа на таких давлениях где-то на орбите МКС или на геостационарной орбите в открытом космосе?
Самые низкие давления, которые в настоящее время достижимы в лабораторных условиях, составляют около 10−13 торр (13 пПа). Однако, давления ниже, чем 5×10−17 торр (6,7 фПа) были косвенно измеряемы в криогенной вакуумной системе. Это соответствует ≈100 частиц / см3. (=100 тыс. частиц/дм3)
ВЫВОД: Ваш эксперимент эксперимент с микродыркой и фиксацией утечки газа через неё хорош по задумке, но технически пока никак не реализуем в условиях Земли.
Вы когда копируете - вычитывайте. Степени продолбаны, лишние знаки набежали...
Самые низкие давления, которые в настоящее время достижимы в лабораторных условиях, составляют около 10−13 торр (13 пПа)
Итак, 13 пПа, или примерно 10^-11 Па.
Берём ГОСТ на стандартную атмосферу, мотаем в конец таблицы 4. Последняя строчка - высота 1200 км, давление 4,43149*10^-9 Па. То есть в лабораторных условиях получено (и, очевидно, измерено) давление ниже, чем на высоте 1200 км.
Смотрим концентрацию частиц в той же строке - 3,210*10^11 на кубометр. Пересчитываем в миллиметры - выкидываем девять порядков, остаётся 3,2*10^2, то есть 320 молекул на кубический миллиметр. Или, по вашей формуле - 0,14 мм между молекулами. Прорезать отверстие такого диаметра (140 микрон), в принципе, несложно. Не дома на кухне, конечно, но в лабораторных условиях способы есть.
Можно зайти с другой стороны и посмотреть, какой минимальный диаметр отверстий в принципе возможен. Лазерная литография даёт нам 100 нм, для надёжности возьмем 1 микрон. Это даст нам 10^18 молекул на кубометр, или (смотрим ГОСТ на атмосферу) высоту 115 км, или давление 4,24849*10^-3 Па.
А вот серийный вакуумметр, позволяющий измерить 1.3х10^-7 Па (высота 560 км, концентрация 9,653*10^12 штук на кубометр, потребное отверстие - чуть меньше 10 микрон.
Короче, имея вполне серийный вакуумметр и лазерный литограф, провести предложенный мной эксперимент технически возможно с огромным запасом по чувствительности приборов.
А вы в очередной раз показали, что не умеете ни искать информацию, ни считать.
То есть вы опять начали включать режим "невменяемого дурака", вместо обсуждения по существу? Опять мне впариваете обвинения в том, чего я не говорил?
Ну, а теперь по существу.
Я не говорил про невозможность вашего эксперимента! Я говорил о его сложности в организации, граничащей с неисполнимостью по деньгам и получаемым результатам.
Кто и с какой целью будет ставить такой сложный и дорогой эксперимент? Традиционные приверженцы КТГ станут сами пилить сук, на котором в мягких креслах сидят многие десятилетия?
Вы не ответили на вопрос про просачивание кислорода из атмосферы сквозь толстую пластиковую стенку водопроводной трубы в сторону более высокого давления воды. Если это физическое явление вам известно, а вменяемого объяснения по КТГ ему нет, то зачем тратить деньги и ресурсы на постановку вашего эксперимента? Ведь уже на Земле поставлены весьма показательные, массовые и дешёвые эксперименты , дискредитирующие КТГ на корню!
Я не говорил про невозможность вашего эксперимента! Я говорил о его сложности в организации, граничащей с неисполнимостью
Не, вы написали вполне чётко - технически никак не реализуем.
технически пока никак не реализуем в условиях Земли.
Так вот, технически он вполне реализуем, с запасом по чувствительности вакуумметра на два-три порядка как минимум.
Вы не ответили на вопрос про просачивание кислорода из атмосферы сквозь толстую пластиковую стенку водопроводной трубы в сторону более высокого давления воды.
Так вы вопрос не сформулировали. Или вопрос был "Что вы будете делать?"? Так вот, я ничего не буду. Я предлагаю схему эксперимента, и если вас так волнует этот вопрос - могу предложить проводить эксперимент в глубоком вакууме, где-нибудь на ГСО, чтобы газ гарантированно выходил наружу из сосуда, а снаружи внутрь ничего не просачивалось.
Ведь уже на Земле поставлены весьма показательные, массовые и дешёвые эксперименты , дискредитирующие КТГ на корню!
Поставлены. Например, наблюдение броуновского движения... ой. Или, например, опыт Штерна... снова ой. Простыми опытами, наоборот, опровергается СТГ.
А вот предложить и провести опыт, который бы показывал различные результаты для КТГ и СТГ и подтверждал бы результаты, рассчитанные по СТГ, вы так и не смогли. В основном, конечно, потому, что СТГ не позволяет ничего рассчитать (вспоминаем задачку про две молекулы в сферическом сосуде, но и ещё потому, что КТГ описывает наблюдаемую действительность точнее.
Считаете иначе? Отлично. Вот вы привели пример с просачиванием кислорода в трубу. Возьмите СТГ и покажите, что она позволяет предсказать количество просочившегося в трубу кислорода лучше, чем КТГ (здесь следует вспомнить про растворимость газов в жидкостях, которую любой пользователь сифона для газировки наблюдал экспериментально). Вы этого не сделаете, заранее предрекаю.
Джоуль-Томпсон используется при производстве СПГ (LNG). Многократно метан компремируют, а потом через клапан (он так и называется Клапан Джоуля-Томпсона) дросселируют газ. Очень упрощённо конечно объяснил. А от воды метан чистят в ёмкостях с молекулярными ситами , очень упрощённо это кошачий наполнитель :)
Криогенное охлаждение при дросселировании воздуха. В чём суть «эффекта Джоуля-Томпсона»?