В « Картах времени » Дэвида Кристиана о периоде, когда первые звезды начали формироваться из рассеянных облаков водорода и гелия, из которых тогда состояла Вселенная, говорится следующее:
Под действием собственной гравитации облака водорода и гелия начали схлопываться сами по себе... По мере того, как гравитация упаковывала каждое облако во все меньшие пространства, в центре нарастало давление. Повышение давления означает повышение температуры, поэтому по мере их уменьшения каждое облако газа начинало нагреваться (~местоположение Kindle 1469).
Часть, над которой я работаю, звучит так: «Повышение давления означает повышение температуры». Заставляет ли само давление нагревать молекулы? Или это кинетическая энергия, которую частицы подхватывают, когда гравитация притягивает их к центру облака? Или явление здесь нечто иное, чем увеличение энергии на единицу массы?
Конечно, когда в звезде начинается цепная ядерная реакция, нетрудно понять, откуда берется энергия. Я говорю о до этого.
Это основная термодинамика.
Когда вы сжимаете газ, вы вводите в него энергию. Подумайте о насосе, который вы используете для накачивания шин вашего велосипеда. Требуется некоторое усилие, чтобы сдвинуть поршень, верно? Это усилие не тратится впустую, а уходит прямо в воздух в насосе. Теперь воздух имеет больше энергии.
Но что происходит с газом, когда вы вкладываете в него энергию? Его молекулы двигаются быстрее. Ну, более быстрое покачивание - это, по сути, определение более высокой температуры. Вкладывая больше энергии в газ, вы повышаете его температуру.
На самом деле вы можете сказать, что велосипедный насос нагревается, если вы качаете быстро и сильно - это то, что вы можете испытать на себе.
То же самое и со звездами — вся звезда — это «велосипедный насос», а гравитация — это тот, кто толкает поршень. Из-за сжатия (сжатия) под действием силы тяжести газ становится все горячее и горячее. Оказывается, у звезды ОЧЕНЬ много гравитационной энергии, поэтому газ может стать ОЧЕНЬ горячим.
Говоря вашим языком, да, именно ускорение, которое испытывают молекулы, падающие в гравитационный колодец звезды, заставляет их двигаться быстрее. Более быстро движущиеся молекулы = более высокая температура. Довольно простое явление, на самом деле.
Исторически гравитационное сжатие считалось основным источником энергии для звезд до открытия ядерной физики. Гельмгольц и лорд Кельвин предложили эту гипотезу в 1800-х годах.
Зависимость давления от температуры любого газа первоначально была известна как закон Гей-Люссака . Теперь мы знаем, что это всего лишь частный случай более общих явлений ( закон идеального газа ), связывающих воедино давление, температуру, объем и различные виды энергии.
Впечатляющим применением отношения pT является так называемый «пожарный поршень» или «пожарный шприц», который может зажечь небольшие кусочки ваты или бумаги, просто сильно ударив по поршню (чрезвычайно сильное сжатие = большой рост температуры). Поищите на Youtube видео вроде этого:
Интересный вопрос, демонстрирующий «продуманность». Я попытаюсь объяснить это своим восприятием.
Первая часть считает истинными законы идеального газа, которые будут выполняться до определенного момента. Когда звездное облако подчиняется законам идеальных газов, температуру газа можно описать как:
Вот давление, громкость, температура, число Авогадро и постоянная Больцмана. ( это количество молей и газовая постоянная).
Это соотношение показывает, что когда звездное облако схлопывается под своим весом, объем уменьшается, а давление и/или температура увеличиваются. Это соотношение основано на статистическом соотношении, согласно которому многие атомы упакованы вместе, но физически не взаимодействуют. Повышение температуры и, следовательно, увеличение кинетической энергии атомов вызвано увеличением вероятности того, что атомы чаще сталкиваются друг с другом при уменьшении объема. Закон идеального газа объясняет первое повышение температуры увеличением кинетической энергии атомов.
Цепная реакция впервые появляется, когда закон идеального газа больше не применяется. Дальнейший коллапс большого звездного облака приводит к тому, что центр облака достигает таких уровней давления, что атомы начинают физически взаимодействовать, и газ становится плазмой. Сначала начнется ядерный синтез.
Надеюсь, что это ответ на ваш вопрос.
С уважением, MacUserT
куззуру
Флорин Андрей
куззуру
Флорин Андрей