Вопрос не корректно сформулирован. По определению, замкнутая термодинамическая система не может обмениваться энергией с внешней средой. Таким образом, система из молекул газа в гравитационном поле не может быть замкнутой.
Пусть закрытый теплоизолированный сосуд заполнен газом с температурой T̄. Так как пространство в сосуде не однородно, из-за ускорения свободного падения молекул в вертикальном направлении, локальная температура газа (или средняя кинетическая энергия молекул) у дна сосуда (T₁) будет всегда выше средней температуры (средней кинетической энергии молекул) всего объёма газа (T₁ > T̄). При движении молекул вверх, их кинетические энергии будут уменьшаться из-за гравитации и соответствующая температура в верхней части сосуда (T₂) станет меньше средней температуры газа или T₁ > T̄ > T₂.
Вот и получили, что гравитация совершила работу, уменьшив энтропию системы, точно так, как демон Максвелла уменьшает энтропию системы, разделяя быстрые молекулы от медленных. В обоих случаях средняя температура (средняя кинетическая энергия молекул) по всему объёму не меняется, а уменьшение энтропии связано с действием внешних сил, в одном случае — гравитационных, в другом — потусторонних.
Эта проблема обсуждалась мной совсем недавно здесь же на Кью. Добавлю лишь, что высокие тепловые скорости молекул газа делают разницу температур ΔT = T₁ − T₂ ничтожно малой, без шансов на практическое применение.
2 эксперта согласны
Андрей Дюк
7 мар 2022подтверждает
Я бы лучше не сказал. Но многословнее, с кучей сложноподчиненных предложений - запросто. :) :) :)
Я не буду говорить категорично, что "не может", я отвечу так - моё мнение, что не может. Демон Максвелла - это избирательная система, которая и работает за счёт того, что отделяет частицы с одной энергией от частиц с другой... Читать далее
выскажу крамолу. В замкнутой системе естественно не может, но если система состоит из двух подсистем отделенных... Читать дальше
Я сомневаюсь, что это можно назвать имитацией "демона Максвелла", но при движении вниз молекулы газа скорость увеличивается, а при движении вверх - уменьшается. Происходящие при этом миллионы столкновений не отменяют закон... Читать далее
Сусанна Казарян ответила на этот вопрос совершенно правильно, но не исчерпывающе. Из ответа исчез "демон Максвелла", который был придуман для создания вечного двигателя. И коли ответ Сусанны положителен, то можно подумать, что... Читать далее
Автор удалил комментарий
Лучший
Если судить по этому вопросу, что-то общее у гравитации и демона Максвелла есть, но очень мало, отличие тоже имеется.
Что касается гравитации. В начальном моменте времени плотность, давление, температура газа везде одинаковые... Читать далее
Средняя кинетическая энергия одной молекулы не меняется, но их больше, соударения происходят чаще. Измерительный... Читать дальше
Нет... А как вы вообще себе это представляете, эту имитацию? Медленные молекулы - ниже, быстрые - выше? Так это так не работает, они всё равно будут обмениваться энергией всё время.
Я о том же.
Придумаем систему гравитационно замкнутую. Черная дыра?
Придумаем газ лептонов и адронов в черной дыре - предположим, лептоны не газ. Рассмотри газ адронов.
Осталось выбрать демона - из лептонов, исходя из предыдущего предположе... Читать далее
Гравитация действительно может разделять молекулы, например, по весу или температуре, однако, мы должны доопределить понятие энтропии таким образом, чтобы она не снижалась :)
Если система замкнутая, как можно вообще говорить о снижении (увеличении) энтропии? Энтропия - понятие не совсем определённое, я бы сказал - философское скорее. Несмотря на энтропию, есть галактики со своим строением, есть... Читать далее
Демон Максвелла - это гипотетический устройство, которое может позволить нарушить второе начало термодинамики и уменьшить энтропию системы. При этом устройство работает за счёт внешней энергии, что приводит к увеличению... Читать далее