Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

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

Атом, летящий сверху вниз, разгоняется силой тяжести, а летящий снизу вверх- замедляется, значит внизу кинетическая энергия атомов в среднем больше, следовательно, температура должна быть выше. Разность температур можно превратить в электричество с помощью термопары на основе эффекта Зеебека, а электричество- в полезную работу. Внутренняя энергия теплового движения превратилась в работу- нарушено второе начало термодинамики?
ФизикаНаука+2
Алексей Сивохин
  ·   · 7,2 K
Я знаю, что ничего не знаю  · 19 февр 2022
Газ нельзя рассматривать как набор шариков, газ следует рассматривать как целое тело. При попадании столба газа в гравитационное поле создастся градиент давления, и, действительно, температура внизу повысится, но это повышение будет обусловлено сжатием газа, а не увеличением кинетической энергии отдельного атома в гравитационном поле.
Далее нагретый газ начнет излучать и греть весь объем газа, так что вскорости температура выровняется. Но даже если этого не произойдет, как только вы начнете отбирать энергию, газ начнет охлаждаться, пока не достигнет 0 кельвинов. И это будет энергия гравитационного поля, сжавшая газ. Процесс не бесконечный, никакого нарушения законов сохранения не будет.
Молкулярно -кинетическая теория в простейшем применении к одноатомному идеальному газу именно считает его набором... Читать дальше
@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."
Астрономия физика космология квантовая механика...  · 17 февр 2022
В идеальном газе произойдёт перераспределение молекул. Наиболее быстрые из них окажутся наоборот, в верхней части цилиндра. Например тёплый воздух легче холодного (под потолком теплее, чам на полу). Но в случае с металлическим... Читать далее
1 эксперт согласен
А если металлический цилиндр заменить нетеплопроводным?
Сусанна Казарян, США, Физик  · 18 февр 2022
Отделим мух от котлет — уберём из вопроса металлический цилиндр-сосуд, так как металл обладает высокой теплопроводностью и никак не ассоциируется с замкнутой термодинамической системой. Пусть вертикальный цилиндрический сосуд... Читать далее
Да, но это и есть реализация вечного двигателя второго рода! Если мы термопару используем как источник... Читать дальше
physics, ocean wave dynamics, remote sensing of...  · 18 февр 2022
Не будет никакого градиента температуры, т.е. температура будет постоянна по всей адиабатической колонне газа. Из того, что молекулы теряют кинетическую энергию, поднимаясь в грав. поле, вовсе не следует, что средняя... Читать далее
1 эксперт согласен
Гравитация - это не демон Максвелла.
Физика, космос, планеты, астрономия, космонавтика  · 17 февр 2022
Такая конструкция сработает только один раз, законы термодинамики при этом не будут нарушены. Второй закон термодинамики не запрещает переводить энергию теплового движения в работу. Одна из его формулировок гласит, что КПД... Читать далее
Но вот теполгравитационное равновесие установлено, переходные процессы прошли. Что теперь с распределением... Читать дальше
Технарь по работе с юридическим образованием...  · 17 февр 2022
Будут конвекционные потоки, но очень медленно. Видел телепередачу: там рассказывалось, что по подобному принципу в Америке на Аляске сделаны сваи для газо и нефтепроводов. Так как от обычных свай вечная мерзлота тает и трубы... Читать далее
Это не по теме. Здесь используется энергия Солнца для получения разности температур. Вопрос по цилиндр с газом в... Читать дальше
physics, ocean wave dynamics, remote sensing of...  · 23 февр 2022
Вопрос очень хороший, т.к. он наглядно иллюстрирует понятие "температура". Поэтому я добавлю еще пять копеек. Задача: у нас есть N свободных молекул газа при температуре T в поле тяжести g. Вопрос: какой будет температура этих... Читать далее
1 эксперт согласен
Наконец, ответ на базе молекулярно-кинетических предствлений.
Старый программист. Все логически просчитываю  · 20 февр 2022
Температура распределена линейно. Чем выше, тем холоднее. Температура это кинетическая энергия газа. Высота - потенциальная энергия. Закон сохранения энергии гласит mgh+mv2/2=const. Чем больше высота, тем меньше температура.... Читать далее
1 эксперт не согласен
Кавказ все испортил