Гравитация и второй закон термодинамики [дубликат]

Но, как доказывают излучение Хокинга и испарение черных дыр, гравитационные колодцы все же далеко не самые высокие энтропийные состояния.

@CuriousOne Это предположение Пенроуза, а не строгое доказательство. Вы можете принять мой ответ как ограниченный классической механикой и ньютоновской гравитацией.

Я, должно быть, пропустил последнюю науку, где было экспериментально доказано, что вселенная заботится о классической механике.

@CuriousOne Это было доказано как минимум в 17-19 веках, не самой последней наукой.

Конечно, в 17-19 веках они даже не знали, насколько велика и стара Вселенная... так что им было позволено ошибаться.

Фиртри прав в том, что гравитационный коллапс массивных частиц в черную дыру приводит к увеличению энтропии. Это не противоречит утверждению, что испарение Хокинга в (в основном) частицы с нулевой массой также приводит к увеличению энтропии. Вот документ по последнему вопросу: arxiv.org/abs/gr-qc/0609022

@BenCrowell Я немного улучшил свой ответ, пожалуйста, проверьте. Я надеюсь, что теперь он также охватывает случаи горячего газа и фотонного газа. Но я иду спать, так что я должен прерваться от дальнейшего обсуждения :-)

@BenCrowell: я сейчас просматриваю статью, но не уверен в актуальности. Испарение ЧД — это всего лишь неравновесный процесс, потому что ЧД нагреваются, а вселенная вокруг них остывает. Это не должно быть так. Нет физического закона, запрещающего окружать ЧД большим тепловым экраном/зеркалом, которое позволило бы нам контролировать ее температуру в мысленном эксперименте, и в этом случае мы можем сделать процесс испарения настолько близким к равновесному, насколько пожелаем. Пока Вселенная холоднее, чем ЧД, она будет испаряться, что увеличивает общую энтропию, не так ли?

@BenCrowell: неважно, автор уже ответил на мой вопрос. Он в основном делает именно то, что я пытался предложить.

@CuriousOne Это означает только то, что ЧД имеют отрицательную теплоемкость, как и обычные звезды. Это ничего не нарушает, просто ускоряет, а не замедляет передачу энергии.

@BenCrowell: меня не расстраивает отрицательная теплоемкость. Меня просто интересовало утверждение, что ЧД нужно анализировать с помощью неравновесной термодинамики. Я не думаю, что это так, и я не думаю, что это то, что на самом деле делает эта статья. Чтобы смоделировать систему, близкую к равновесию, нужен правильный мысленный эксперимент, и мы с автором, в конце концов, имеем в виду примерно одну и ту же модель.

@firtree у вас есть самолет с газовой атмосферой на нем, гравитация планеты сортирует частицы газа, поэтому T неоднородна, поэтому H не максимальна. Взаимодействие газовых частиц, вы серьезно?

@MaratZakirov В случае такой планеты наиболее важным будет взаимодействие между частицами газа и планетой. Кроме того, если атмосфера представляет собой идеальный газ (и вокруг нет солнца, способного ее нагреть), T в равновесии будет однородным из-за столкновений частиц. Такая атмосфера соответствовала бы формуле wiki:barometric . Планета не сортирует частицы газа по энергии, потому что они слишком сильно обмениваются энергией. Хотя планета в некотором смысле сортирует частицы по массе.

@ель $T$никогда не будет однородным, и поэтому барометрическая формула является ошибкой. См. Скорость задержки в wkipedia или мой другой вопрос physics.stackexchange.com/questions/595758/… . Я также сделал симуляцию (см. ссылку), которая показывает именно это $dT/dh < 0$

@MaratZakirov Эта ветка комментариев — неподходящее место для обсуждения ваших симуляций. Ваша ошибка в том, что ваша модель не включает столкновения частиц , которые имеют решающее значение для установления распределения Максвелла и Больцмана. Таким образом, то, что вы моделируете, не является стандартным идеальным газом. Это бесстолкновительный газ , и в нем вообще нет термодинамического равновесия. Вместо этого каждая частица образует свою собственную изолированную подсистему и не обменивается энергией (и другими величинами) с другими подсистемами. Прежде чем делать выводы, почитайте учебники. Также...

@MaratZakirov Также, что касается реальной скорости градиента в атмосфере Земли, ее причиной является Солнце, которое нагревает поверхность Земли и запускает конвекцию. Реальная атмосфера имеет потоки массы и энергии и далека от равновесия. В равновесной атмосфере будет однородная Т, потому что само определение Т состоит в том, что она однородна в равновесии. См., например , Kittel C., Kroemer H. Тепловая физика .

@firtree Вы полностью ошибаетесь. Сухой адиабатический градиент не имеет отношения к солнцу, потому что он адиабатический... См. статью в википедии en.wikipedia.org/wiki/Lapse_rate#Dry_adiabatic_lapse_rate . Вы также можете проверить мою симуляцию этого процесса по ссылке, которую я вам уже предоставил.

@MaratZakirov Хорошо, это сайт вопросов и ответов, а не дискуссионный сайт, поэтому я вышел из обсуждения. Извини.