Сеть Stack Exchange состоит из 183 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и наиболее надежное онлайн-сообщество для разработчиков, где они могут учиться, делиться знаниями и строить свою карьеру.
Почему частицы в воздухе под высоким давлением всегда движутся к низкому давлению?
Заданный вопрос действительно говорит сам за себя: почему это так? Ответ в стиле Фейнмана будет очень кстати, так как я больше любитель, чем физик.
Быстрый ответ или возражение. Они не движутся. Фейнман бы предложил вам исследовать доказательства.
Ответ
Ответ на этот вопрос довольно интуитивен, если подумать о том, что такое давление: это сила на единицу площади. В зоне высокого давления частицы испытывают большую силу, а в зоне низкого давления — меньшую. Высокая сила «перебарывает» низкую силу, толкая частицы из зоны высокого давления в зону низкого давления.
Вы также можете рассмотреть это с точки зрения статистической термодинамики. Представьте следующий мысленный эксперимент: у вас есть два контейнера, один с газом при высоком давлении и другой с газом при низком давлении. В контейнере с высоким давлением содержится много частиц на единицу объема (то есть он относительно «полон»), а газ с низким давлением содержит мало частиц на единицу объема (он относительно «пуст»). Когда два контейнера ставятся рядом и газу разрешается течь, «полный» контейнер с высоким давлением будет терять частицы в «пустой» контейнер с низким давлением, что приведет к движению частиц от высокого к низкому давлению. Обратите внимание, что этот эффект обусловлен исключительно случайным движением частиц. Положение равновесия, с одинаковой плотностью частиц везде, — это просто то, что имеет наибольшую вероятность наступления (и крайне высокую вероятность на это) в долгосрочной перспективе.
Вопросы о давлении
- Спасибо. Является ли причиной того, что частицы в зонах высокого давления получают больше силы, то, что рядом находится больше других частиц, каждая из которых имеет отталкивающую электрическую силу? Это правильно? Является ли это той же причиной, по которой мы не проваливаемся через диван, когда на нем сидим?
- Не совсем. В химии и физике мы обычно делаем несколько упрощающих предположений о газах, чтобы можно было рассматривать их как «идеальные газы». Идеальный газ — это теоретический газ, частицы которого взаимодействуют только при столкновениях, а не через электромагнитную силу. Частицы в зоне высокого давления получают больше силы, потому что рядом много других частиц, что вызывает множество столкновений. Каждое столкновение немного толкает частицу, так что если частиц много, будет сильная толкающая сила.
- Но что насчет частиц, выходящих из трубки Вентури; низкое давление в трубке; высокое давление в месте назначения. Поток не всегда идет вдоль градиента давления. Вам нужно подумать о полной энергии.