Имеется вертикальный металлический цилиндр, заполненный идеальным газом, в поле сил тяжести. Как распределена температура по высоте?

@Алексей Сивохин, возможно, в микромире это так, а в макромире в гравитационном поле даже весьма разреженные газы ведут себя иначе, чем, скажем, облако пылинок. Яркий пример тому - наблюдение столкновения скопления галактик пуля. Это легко находится в гугле.

"...Звёзды галактик, наблюдаемые в видимом излучении, слабо откликаются на столкновение, большинство звёзд испытывает только замедление движения вследствие дополнительного притяжения. Горячий газ двух сталкивающихся скоплений, наблюдаемый в рентгеновском излучении, представляет большую часть барионного вещества в паре скоплений. Газ двух скоплений участвует в электромагнитном взаимодействии, что приводит к существенному замедлению газа по сравнению с замедлением звёзд."

@Timur Sapolnov, Так в физике молекулярно-кинетическая теория и нужна для того, чтобы связать макро- и микро- движения!

@Алексей Сивохин, Возможно, что и так. Возможно, что молекулярно-кинетическая теория что-то связывает. Но она не объясняет вышеприведенного эффекта. Хочу напомнить, что вышеописанные облака газа по сути являются глубоким вакуумом, где плотность атомов - меньше единицы на куб. см объема, поэтому говорить о кинетическом взаимодействии некорректно.

Взаимодействие облаков газа не подчиняется молекулярно-кинетической теории, для меня это очевидно. А вот электромагнитное взаимодействие как раз все объясняет.

"...В основе межмолекулярного взаимодействия лежат силы электромагнитной природы, эти силы на

малых расстояниях имеют характер отталкивания, а на больших – характер притяжения. Впервые

взаимодействие между атомами и молекулами рассматривал и учитывал при определении уравнения

состояния реального газа И. Ван-дер-Ваальс, поэтому межмолекулярное взаимодействие часто называют

взаимодействием Ван-дер-Ваальса."

@Timur Sapolnov, Но тут же разные порядки величин расстояний!

Чем разрежённее газ, тем ближе он к идеальному, силы Ван-Дер -Ваальса проявляются при малых расстояниях между молекулами, а само уравнение имеет характер поправок к уравннию состояния идеального газа, которые проявляются тогда, когда досточно большая доля атомов оказывается на близком расстоянии. Если атомы встречаются редко, то роль этих сил невелика. В межзвёздном газе нельзя игнорировать другую причину - гравитацию, которая создёт некую общую направленность движения, играющую роль подобно роли неких стенок сосуда. Из-за разрежённости там очень медленно достигаются равновесные состояния, происходящее там должно рассматриваться как существенно динамические процессы, тогда как термодинамика (несмотря на слово "динамика" в названии) описывает то, что можно назвать квазистатическим приближением.

@Алексей Сивохин, Увы, в этом случае вы ошибаетесь. Гравитационное взаимодействие на порядки меньше электромагнитного.

Ну давайте посчитаем. При столкновении звездных скоплений в нашем примере диаметр звезд 10^9 м, расстояние между звездами 10^14м, разница в 5 порядков. Размер протона 10^(-15)м, расстояние между частицами в нашем газе 10^(-2)м. Разница в 13 порядков. Теперь возьмем статистику наблюдений и увидим, что звезды, достаточно сильно взаимодействующие гравитационно, при плотности больше на 8 порядков не сталкиваются, а протоны должны сталкиваться? Абсурд... А вот для электромагнитного взаимодействия прямой контакт не нужен, даже такой разреженный газ движется как вязкая масса.

Рассматривать молекулярно-кинетическую теорию сейчас, это все равно, что рассчитывать релятивистские эффекты при помоши механики Ньютона.