Обсуждение:Kvant. Теорема Карно

Вопрос пользователя Peter

Смотрим:

Снимем сосуд с термостата и теплоизолируем его (рис. 1, в), после чего будем медленно увеличивать давление до тех пор, пока оно не станет равным p₁ + Δp = 1,01 атм (для этого будем потихоньку подсыпать на поршень песочек). При этом температура системы понизится до значения T₂ = T₁ - ΔT, равного температуре плавления льда при давлении 1,01 атм.

То есть профессор утверждает, что ежели начать сжимать воду, то ее температура начнет понижаться.

Ответ

Нет, профессор утверждает, что если сжимать равновесную смесь льда и воды, то температура смеси будет падать, это видно из фазовой диаграммы воды:

--Ruslan 19:50, 17 июня 2010 (UTC)

Ruslan'у

Вы что, совсем читать не умеете? Где это Вы обнаружили "равновесную смесь льда и воды"? Внимательней надо быть. Смотрим там же пункт 1: "Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T1, и передадим системе количество теплоты Q1=λm, необходимое для плавления ВСЕГО льда (λ — удельная теплота плавления)." То есть - в ёмкости находится вода. При температуре 0 градусов Цельсия. И профессор утверждает, что если эту воду сжать, то ее температура "автоматически" понизится (читайте пункт 2). В отсутствие теплообмена!!! (Так как у профессора черным по белому написано - "теплоизолируем его", то есть сосуд с водой.) Лучше всего, Руслан, проведите натурный эксперимент. А то со своими умозаключениями Вы еще и не то напридумываете.

Ответ

Цитата со статьи:

Давайте представим нашу воображаемую машину Карно в виде цилиндра с поршнем (рис. 1, а). Заложим в нее лед массой m под давлением p₁ = 1 атм при температуре t₁ = 0 °C (T₁ = 273 К). Постоянное давление будем обеспечивать грузом, лежащим на поршне. Чтобы подчеркнуть, что вода и лед находятся в равновесии, в уголке сосуда мы изобразили небольшое количество воды.

Во всем описанном цикле Карно рабочим телом является равновесная смесь воды и льда. И после первого шага так же остается равновесная смесь. И все рассуждения ведутся только для нее.

--Ruslan 09:56, 18 июня 2010 (UTC)

Ruslan'у

Во-первых. Профессор сам пишет "Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T1, и передадим системе количество теплоты Q1=λm, необходимое для плавления ВСЕГО льда (λ — удельная теплота плавления)." ВСЕГО ЛЬДА. Знаете, что такое удельная теплота плавления? Это теплота, которую надо передать единице массы льда, чтобы получилась вода. Раньше, в XVIII-XIX веках ее называли латентной, скрытой теплотой. И если льду массой m (при 0 градусов Цельсия и при давлении в 1 атмосферу) передать количество теплоты Q1=λm, то ВЕСЬ ЛЕД РАСТАЕТ. А Ваш профессор может рисовать в уголке все что ему вздумается - на то он и профессор.

Во-вторых, а зачем профессору понадобился груз, лежащий на поршне? Каждому нормальному человеку известно, что давление в 1 атмосферу обеспечивает воздух, атмосфера Земли. Грузиком же создается ИЗБЫТОЧНОЕ давление в 1 атмосферу. Знаете, что такое избыточное давление и чем оно отличается от абсолютного?

В третьих. Вы совсем запутались. Дело в том, что если сжимать воду, то ее температура не понизится, а немного повысится - совсем чуть-чуть. Пропорционально уменьшению объема воды. Если сжимать лед - то же самое, температура льда тоже немного повысится. Температура водно-ледовой смеси - не изменится, но при этом часть льда (совсем мизерная) расплавится. То есть выделенное тепло будет "потрачено" на фазовый переход.

В четвертых. График фазовых переходов лишь ПОКАЗЫВАЕТ, в каком агрегатном состоянии будет находиться вещество с химической формулой Н2О при таких-то и таких-то давлении и температуре.

Кроме того: цикл Карно - это цикл Карно. Он действует исключительно для газов и, больше того, исключительно для идеальных газов. Газовые законы не действуют для жидкостей и твердых тел. Никаких фазовых переходов в цикле Карно нет и никогда не было. Равно как и в цикле Отто, и в цикле Дизеля и т.д. и т.п.

Peterу

Вы высказали свое мнение (причем эта тема уже обсуждалась на сайте newsland.ru, возможно и вами), услышали ответ. Чего вы добиваетесь здесь? Вам нужно этот вопрос обсуждать с автором статьи или на страницах журнала Квант.

А вы пытаетесь доказать, какой вы умный. Уровень знаний ваших оппонентов показывает их работа и достижения.

Черноуцан А.И. - заместитель главного редактора журнала Квант, автор достаточно хороших книг, по которым готовятся ученики к олимпиадам различного уровня.

А кто вы, Peter?

--alsak 08:11, 19 июня 2010 (UTC) - руководитель проекта physbook.

alsak'у

То есть профессор Черноуцан - из касты неприкасаемых? И каждое его слово есть истина в последней инстанции? Про то, кто я такой, я уже сказал. Я - грамотный в техническом отношении инженер. Не переученный профессор. Кстати, в журнал Квант я послал электронное письмо по этому поводу. Очень сомневаюсь, что получу на него ответ. А еще больше сомневаюсь, что и письмо и ответ будут опубликованы в журнале Квант. Ведь там же зам главного редактора - профессор А.И.Черноуцан.

Ответ Peterу

1. Подвод теплоты при условии контакта с термостатом, поддерживающим температуру T₁ = 273 К, не нарушает фазового равновесия. Можно предположить, что после 1-го шага цикла остается бесконечно малое количество нерастаявшего льда, если Вам будет так понятнее.

2. Не стоит придираться к картинкам. И, если на то пошло, то сосуды на рисунках изображены закрытые, и нигде не говорится, что внутри них атмосферное давление.

3. Я не знаю, что будет с водой или льдам, если их сжимать. Вероятно, это довольно сложный вопрос. Но еще раз повторяю, что в этой статье речь идет о сжатии равновесной системы воды и льда.

4. Судя по всему, Вы не понимаете, что такое фазовое равновесие.

--Ruslan 12:40, 19 июня 2010 (UTC)

Руслану

1. Эти досужие рассуждения про "оставшееся бесконечно малое количество нерастаявшего снега" - весьма весомый довод. Еще раз говорю. Если Вы - настоящий физик, проведите натурный эксперимент.

2. Если снаружи на поршень действует атмосферное давление, и поршень никуда не движется, то изнутри на поршень тоже действует давление, равное атмосферному. Попытайтесь сами понять, что писал сэр Исаак Ньютон триста с лишним назад. Сможете? Али помочь?

3. Если не знаете, то нечего языком молоть. Могу сказать со всей категоричностью - остывать ни лед, ни вода при сжатии не будут.

4. No comment...

Отдохнул я немного и подумал, что надо все разжевать. Профессор пишет: "1. Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T1, и передадим системе количество теплоты Q1= λm, необходимое ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ ВСЕГО ЛЬДА (λ — удельная теплота плавления)." Если Вы спросите у кого угодно, он вам скажет, что когда к Вам подходит грабитель, и отнимает ВСЕ деньги, то это означает, что у Вас денег не осталось ни копейки. Если плавится ВЕСЬ ЛЕД, это означает, что льда больше не осталось. Или у Русланов все по другому?

Профессор пишет: "2. При этом поршень с грузом немного опустится (рис. 1, б), так как объем льда больше, чем объем воды . На графике в координатах р, V (рис. 2) этому процессу соответствует линия 1—2." Почему поршень опускается? Потому что объем льда больше, чем объем воды. Потому что ВЕСЬ лед растаял и превратился в воду. Ни о какой равновесной ледово-водной смеси речь не идет.

И, что самое интересное, да даже бы в емкости была ледово-водная смесь и ее стали бы сжимать - все равно ни лед, ни вода от сжатия не охлаждаются. Кстати, под коньком лед плавится... Интересно, почему?

Peter'y

Предлагаю перенести обсуждение этой статьи на форум сайта alsak.ru. --alsak 04:35, 20 июня 2010 (UTC)

alsak'у

Кстати, если не побоитесь, можете разместить мою статью "Размышления о теореме Карно" на этом сайте. Статью можно найти здесь: letitbit.tv/files/35990/reflexion_sur_la_theorem_carnot.rar Для скачивания на халяву, т.е. бесплатно, надо выбрать внизу малоприметную надпись "<- Другой способ загрузки", а на появившемся окне - "Скачать" под рисунком, где "Медленно и мало". Кроме того, могу выслать статью на любой e-mail любому желающему.

Добавлю, что статью разослал около двух месяцев тому назад в МГУ, СПбГУ, РАН, ЖЭТФ и УФН. Пока получил только пару ответов. также написал министру образования и науки А.А.Фурсенко с предложением самому, лично ознакомиться с выводами в этой статье (весьма неожиданными для физиков-теоретиков). Все-таки А.А.Фурсенко - доктор физико-математических наук. А используемый в моей статье математический аппарат не выходит за рамки изучаемого в средней школе.

Peter'y

Вы можете и сами разместить свою статью на этом сайте. Но при условии, чтобы там не будет оскорблений в адрес других лиц и т.п., и не будет рекламы.

Вопрос с коньками

Прочитал статью и все ссылки на другие форумы! Очень интересно, но я так и не нашел ответа на вопрос, что же заставляет коньки катиться? Интуитивно всё же тяжёлый предмет на льду за счёт своего давления а лёд будет его плавить, даже не двигаясь. Ваше мнение?

А что заставляет лететь брошенный мяч?--alsak 14:48, 3 февраля 2011 (UTC)

Прошу прощения за некорректно поставленный вопрос :)

Если конькобежец стоит неподвижно, будет ли слой воды между коньками и льдом? Вообще говоря, в отсутствии трения скольжения, при оказании давления на лед, будет ли происходить нагревание льда до его перехода в воду? Andrei

Я считаю, что это зависит от ряда параметров: температуры льда, величины давления.

И предлагаю обсуждать вопросы не здесь, а на форуме сайта alsak.ru. Хотя, скорее всего, ничего нового не добавлю.--alsak 16:12, 5 февраля 2011 (UTC)