Разница между давлением и температурой

И давление, и температуру можно рассматривать как формы плотности кинетической энергии, но они делятся на разные величины. Давление пропорционально кинетической энергии на единицу объема , а температура пропорциональна кинетической энергии на частицу . Коэффициент преобразования между двумя показателями (на объем и на частицу) представляет собой числовую плотность (частиц на единицу объема). Газ может находиться при высокой температуре и низком давлении, если он имеет низкую числовую плотность; точно так же газ может находиться при низкой температуре и высоком давлении, если он имеет высокую числовую плотность. Связь между этими тремя величинами (давление, температура, плотность) содержится в уравнении состояния материала. Для идеальных газов это уравнение состояния является законом идеального газа,$P=\frac{N}{V}kT$.

Если мне дана средняя кинетическая энергия молекул газа или жидкости, как я могу определить, обожжет ли меня жидкость/раздавит меня/и то, и другое, если я окуну в нее руку?

Кинетическая энергия молекул разумно определяет температуру жидкостей: более непосредственно для газов, менее непосредственно для жидкостей.

Учитывая температуру жидкости, тепловой эффект от погружения в нее руки будет в основном зависеть от теплопроводности жидкости, которая, наряду с ее температурой, будет определять, насколько быстро тепло будет передаваться от жидкости к вашей коже. или наоборот, в зависимости от разницы температур.

Это может быть выражено как$q=-k\nabla T$, где$q$плотность теплового потока,$k$- теплопроводность жидкости и$\nabla T$градиент температуры.

Например, при нормальных условиях теплопроводность воды составляет около$0.6\space Wm^{-1} K^{-1}$, а теплопроводность воздуха составляет всего около$0.03\space Wm^{-1} K^{-1}$.

Вот почему$80^{\circ}C$воды было бы невыносимо, а$80^{\circ}C$суана будет в порядке.

Хотя давление и температура в жидкостях тесно связаны, высокое давление не обязательно означает высокую температуру (дно океана), а низкое давление не обязательно означает низкую температуру (кипящая вода в чайнике), поэтому можно раздавить, не обжегшись или сгорел, не раздавившись.

Я бы добавил, что если давление в идеальном газе обусловлено столкновениями и зависит от частоты столкновений и кинетической энергии молекул газа, то давление в реальных жидкостях, и особенно в жидкостях, в значительной степени обусловлено отталкиванием между молекулами и может возрастать под действием сил сжатия даже тогда, когда температура и, следовательно, кинетическая энергия молекул относительно малы.

Аналогично, в чем разница между теплопередачей и передачей импульса на молекулярном уровне?

Чтобы передача импульса на молекулярном уровне трансформировалась в значительную теплопередачу на макроуровне, должно быть много передач на молекулярном уровне на единицу площади контакта в единицу времени, на которые, среди прочего, может влиять жидкость. плотность.

Например, теплопроводность воздуха уменьшается с уменьшением его плотности.