Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Выбрать дату в календареВыбрать дату в календаре

Страницы: Пред. 1 ... 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 След.
[ Закрыто] Кто может объяснить опыт, описанный в учебнике?, Требуется объяснение согласно официальной физики
[QUOTE]Юрий Сопов пишет:
В учебнике Сивухин Д. В. Общий курс физики: Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т.
Т. П. Термодинамика и молекулярная физика. — 5-е изд., испр. — М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 544 с. описывается такой опыт, поставленный ещё Гей- Люссаком.
«Два медных сосуда А и В одинаковых объемов (рис. 17) были соединены трубкой с краном С. Сосуд А был наполнен воздухом, сосуд В — откачан. При открытии крана С воздух из А устремлялся в В. Гей- Люссак наблюдал, что температура воздуха в А несколько понижалась, а, в В — повышалась.»
[/QUOTE]

[B]ОБЪЯСНЯЮ[/B]

Данный опыт относится к так называемому "расширению газа в пустоту". Его объяснять надо  очень аккуратно, поскольку здесь имеется несколько "подводных камней". (Аналогичный опыт проводил Джоуль, который оба сосуда помещал в воду, обнаруживший, что в вода в итоге температуру не изменила.)

1)  Следует различать термодинамическое объяснение конечного результата опыта и промежуточных. Дело в том, что классическая термодинамика верна только для очень медленных (так называемых квазистатических) процессов, которые происходят со скоростями, много меньшими тепловой скорости движения молекул. В нашем же случае как только мы откроем кран, газ буквально бросится в пустой сосуд со скоростью порядка тепловой скорости молекул и даже еще быстрее, потому что в газе есть отдельные молекулы, скорость которых намного больше тепловой. А тут термодинамика просто неверна. Процесс неквазистатический. Посмотрим, что будет с точки зрения МКТ.

[B]Напомню, что температура газа определяется средней скоростью молекул. Тогда, в самом начале, сразу после открытия крана, в пустой сосуд В ворвутся больше быстрых молекулы из А, чем медленных. В результате средняя энергия молекул и температура в В будет выше исходной в сосуде А; а сосуде А, который потерял эти самые быстрые молекулы, будет температура ниже, чем исходная. Вот этот момент и зафиксировал Гей-Люссак.[/B]. Собственно, на этом можно было бы закончить объяснение, однако надо объяснить фразу Сивухина, что понижение температуры связано и с работой. Об этом подробно ниже.

2) Важный момент, после установления равновесия Гей-Люссак и Джоуль выяснили, что температура станет опять той-же, что и в начале в А. Гей-Люссак на это внимания не обратил, а вот Джоуль из этого вывел закон своего имени : "Внутренняя энергия газа не зависит от объема". Термодинамика [I][B]идеального [/B][/I]газа очень просто объясняет этот эффект. Записываем первый закон термодинамики. Количество теплоты Q, подведенное к газу, идет на увеличение его внутренней энергии ΔU и на работу по расширению А:
Q = ΔU + A
Q = 0 - процесс адиабатический из-за быстроты
А = 0 - газ расширяется в пустоту не встречая сопротивления
Следовательно ΔU = 0, а значит Т1 = Т2.

3) Однако, [B]еще более важный момент![/B] Опыты Джоуля и Гей-Люссака дают неверный конечный результат из-за низкой точности (теплоемкость сосудов значительно больше теплоемкости газа). На самом деле работа при расширении газа в пустоту для реальных газов не равна 0. Дело в том, что у реальных газов, в отличие от идеального, имеется взаимодействие между молекулами. Поэтому при расширении реального газа необходимо совершить работу по раздвиганию молекул на большее среднее расстояние. Поскольку тепло не подводится, то работа по раздвиганию молекул происходит за счет их кинетической энергии.[B] В результате этой работы средняя кинетическая энергия молекул и температура газа уменьшаются[/B]. Вот об этом и говорит Сивухин, забегая вперед.

Об этом можно прочитать в параграфах, посвященных эффекту Джоуля-Томсона (Кельвина), в частности, для реальных газов в разделе про газ Ван-дер-Ваальса. Там сказано о всех нюансах.

В заключение можно сказать, что Сивухин сделал методический недочет, приведя совершенно ненужную информацию о промежуточном повышении температуры в В в опыте Гей-Люссака, но не дав полного объяснения этого. Поскольку совершение работы к этому отношения не имеет.
МАРКС БЕЗ ОРЕОЛА
Маркс прав в главном. Капиталисты грабят рабочих, присваивая себе существенную долю созданного всеми продукта.

Конкретные механизмы грабежа бывают непросты и видоизменяются со временем, что и должно анализироваться, но суть не меняется.
ЮРИИ ГАГАРИН - ПЕРВЫЙ КОСМОНАВТ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ
Цитата
Крепостной крестьянин пишет:
Поздравляю всех с Годом Космонавтики! Знаменательный Юбилей!50 лет назад первый полет человека вокруг земли.

Спасибо. Вас и всех тоже. Это действительно праздник.

Цитата
Крепостной крестьянин пишет:
Разве полет в космос может перекрыть по значимости освобождение русского человека от крепостного ига?

Я бы не хотел сравнивать эти события. Каждое очень важно в своей сфере. Вы просто посмотрите на это с  другой стороны, с точки зрения мировой истории. Через отмену рабства-крепостничества прошли все страны. Это важное событие, но не уникальное с общеисторической точки зрения. А вот выход человека в космос - открытие новой эпохи в истории человечества - это уникальное цивилизационное событие мирового масштаба.

Цитата
Крепостной крестьянин пишет:
Что получили россияне от этих полетов? Все вложения как известно в военных целях.

А вот здесь я с вами не соглашусь. Как известно мы много чего получили, кроме военных целей. Связь, телевидение,  метеорология, геологоразведка, картографирование, навигация, спасательные системы,.... Съемка земной поверхности в различных диапазонах позволяет  получить массу информации, нужной экономике, природопользованию, МЧС... Я мог бы тут много страниц исписать... Я уж молчу о развитии науки и технологии.

Цитата
Крепостной крестьянин пишет:
Но давайте вспомним и о другом важном для простого россиянина юблее.150 лет назад 19 февраля 1861 года глава Российского государства отменил крепостное право в своей 19 февраля должен быть национальным днем СВОБОДЫ.
Всех с праздником!

Я считаю , что какой-то "день свободы" у нас в России должен быть, однако предложенная дата мне не нравится. Не хочу я праздновать пожалование свободы с барского царского плеча, свобода - не шуба! Тем более, что сначала цари народ закабалили, а с освобождением тянули до последнего. Да и эта свобода получилась куцей и неполной, что и привело через полвека к падению монархии (Может это отпразднуем: падение деспотии , республика, свобода... ;)). Поводом для такого праздника должно быть событие, где свобода добывалась, а не даровалась. Нынешний июньский день независимости никогда не станет таким праздником. Скорее уж ноябрьский. Или день Куликовской битвы...
ОПЫТ С МОНЕТОЙ
Цитата
Михаил mastarshov@mail.ru пишет:
Опыту с монетой под водой уже пара тысяч лет, сколько похожих описаний можно набрать в журналах и книгах , но хоть бы кто-нибудь попытался построить правильный ход лучей ОТ ОДНОЙ ТОЧКИ той монеты! А ведь здесь прячется важный парадокс - по законам геометрической оптики пучок лучей перестаёт быть гомоцентричным при переходе через плоскую границу, смотрите хороший вузовский учебник, например, переизданный недавно старый добрый "Фриш". Это учёное слово означает, что вышедший из одной точки пучок света после преломления в одной точке не собирается, и даже продолжения всех преломлённых лучей не пересекаются! Как же мы всё-таки видим небольшие предметы под водой?
Вероятно, для понимания этого события мало оптики геометрической, нужна оптика более высокая, так называемая физическая, но ещё и физиологическая.

На самом деле никакого парадокса нет. В глаз (в зрачок) из-за его малого углового размера попадают не все лучи от точки монеты, а попадает узкий, так называемый, параксиальный пучок , в котором лучи практически параллельны. А он создает изображение точки.

Такая же проблема и с линзами и вообще с оптическими системами. Вспомните аберрацию.
ИЗ ИСТОРИИ ФАМИЛИЙ
Цитата
ЗЫК пишет:
ХОЧУ УЗНАТЬ ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Чего? Фамилии "Зык"?

Это известно. Зык или Зыка - громкоголосый, крикун, использовалось как прозвище, имя человека. В современном языке сохранилось прилагательное "зычный", применяемое к голосу. Это же происхождение имеют фамилии Зыков и Зыкин.
Парадокс закона Архимеда
Цитата
4клцпш пишет:
3. Доливаем воду в средний резервуар до краев.

Ну, понятно, путем не сложных манипуляций... :D

В формулировке закона Архимеда в энциклопедии тоже указаны все этиманипуляции и ваше понимание вытесненной воды с доливом?
Парадокс закона Архимеда
Цитата
4клцпш пишет:
Наблюдаете выемку во льду?... Это и есть объем вытесненной жидкости по Архимеду.

Ага! И этот объем больше, чем объем исходной жидкости...  :D Ничего себе вытеснили.!
Т.е. Вы полагаете, что вытеснить можно больше воды, чем ее есть в наличии?!

То-то вы не смогли корректно ответить на мой вопрос...

А вам правильно заметили

[
Цитата
donPavlensio пишет:
Да, но с позиций русского языка такое определение действительно некорректно.
Изменено: Alexpo - 07.01.2011 01:41:12
Парадокс закона Архимеда
Цитата
donPavlensio пишет:
P.S.: Если пользоваться приведенным Вами понятием, то получается что в БСЭ неточность!

Да. Ну так поэтому в "Науке и жизни" уже второй раз появляется статья на эту тему.

Ведь, действительно, на мой вопрос "может ли плавать тело массой 100 кг в емкости с 50 кг воды?" , человек, выучивший стандартную формулировку, обязан ответить "не может", а ведь это неверно. Доказательство я привел.
Парадокс закона Архимеда
Цитата
donPavlensio пишет:
Как так?  
Что Вы понимаете под объемом вытесненной жидкости - тот объем который окружает погруженное тело?

Нет. Вытесненная вода - это вода в объеме части тела, которая находится ниже ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО УРОВНЯ воды (красный цвет на рис. 2 и 3).  

Цитата
donPavlensio пишет:
У меня складывается устойчивое впечатление что меня многоуважаемый администратор Alexpo не замечает.
Я что невидимкой стал что ли? Может мне этим воспользоваться и хулиганство какое здесь написать?

Прошу простить. Я вас видел, но писал длинный ответ всем , в том числе и вам. Поскольку отвечать без рисунка было не так наглядно.  На это ушло много времени.

Так что невидимка из вас не вышел и писать лишнего не стоит. ;)
Парадокс закона Архимеда
Объясняю. Надеюсь всем будет понятно. что имеем в виду я и автор статьи. (все видно из рисунка, но я все подтверждаю формулами  8) )

Рассмотрим два цилиндрических резервуара («кастрюли») с достаточно высокими бортами радиусами R и r (R > r) . В больший налита вода (рис. 1). Вода на всех рисунках обозначена синим цветом, ее плотность р. Теперь опускаем в него меньший резервуар, имеющий массу m (рис. 2). Он погрузится в воду ниже первоначального уровня на х, вытеснив количество воды, показанное красным цветом. Вытесненная вода будет размещаться между стенками резервуаров, поднявшись на высоту h относительно дна плавающего меньшего резервуара или на высоту (h-x) относительно первоначального уровня воды. Капиллярными явлениями пренебрежем


Меньший резервуар будет плавать, если выталкивающая (архимедова) сила, равная давлению рgh столба жидкости  на его дно будет равна его весу:
F = pgh*пr^2 = mg     (1)
(п - число пи)
Видно, что выталкивающая сила, как и положено для плавающего тела, равна весу жидкости в объеме тела, находящемся ниже уровня воды (красный и зеленый цвет вместе) или другими словами – погруженного в воду. Однако этот объем не равен количеству вытесненной воды (только красный цвет)

Вычислим массу вытесненной воды. Сначала найдем х. Для этого приравняем объем вытесненной воды к ее количеству между стенками
пr^2x = (пR^2 - пr^2)(h-x)
Получаем
x = (1 - r^2/R^2)h        (2)
Теперь находим массу воды Мв, используя значение h из условия плавания тел (1) h = m/(pпr^2)

Мв = рпr^2х = (1 - r^2/R^2)m         (3)

Из (3) видно, что масса (соответственно и вес) вытесненной воды Мв меньше, чем масса (вес) тела m. Чем ближе значения r и R, тем больше разница. Правда, там надо учитывать капиллярные явления.

Только при R, стремящемся к бесконечности, т.е. на открытой воде (рис.3), они будут равны. При этом  глубина погружения х (2) станет равной h.

Представляет интерес количество воды М необходимое для плавания. Оно должно превышать количество воды между стенками бака, обеспечивающее плавание.

M > p(пR^2 - пr^2)h = (R^2/r^2 - 1)m     (4)

Чем ближе значения r и R, тем меньше надо воды, при (R^2/r^2 - 1) < 1. Воды требуется меньше, чем масса тела

***********************************************

Пример расчета. Берем R = 1 м, r = 0.9 м, m = 100 кг, р = 1000 кг/м3.
Тогда масса вытесненной воды (3) Мв = 19 кг, что значительно меньше массы тела.
Для плавания надо воды (4) M > 23.5 кг. Так что тело в 100 кг в данном случае будет плавать уже в 24 кг воды, 50 кг заведомо хватит.

**************************************************************************************************************
Правильная формулировка Закона Архимеда

На тело действует выталкивающая сила равная весу воды в объеме части тела погруженного в воду (находящегося ниже уровня воды).

В чем же суть? Дело в том, что, если резервуар неограничен (открытая вода), то вытесненная вода не поднимает уровень воды в резервуаре (растекается на огромную площадь). Поэтому, чтобы тело плавало, оно должно погрузиться в воду на h (1) рис. 3, обеспечивая нужный столб воды. При этом вес тела равен весу вытесненной воды.

Если же резервуар ограничен, то вытесненная вода поднимает уровень воды в резервуаре, поэтому столб жидкости будет больше , чем глубина погружения относительно первоначального уровня х – поэтому для плавания надо погрузиться в воду на х<h (1) рис. 2, обеспечивая нужный столб воды. При этом вес тела больше веса вытесненной воды.
Изменено: Alexpo - 06.01.2011 22:24:05
Страницы: Пред. 1 ... 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 След.
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее