Я пытаюсь объяснить это своему восьмикласснику. Но я, кажется, не понимаю этого полностью... Я постоянно застреваю из-за своих плохих знаний в термодинамике. Я хотел бы сначала задать связанный вопрос:
1) Я знаю, что энергия уменьшается при адиабатическом расширении. Это происходит потому, что молекулы газа совершают работу над поршнем и толкают его вверх , увеличивая объем. Но что произойдет, если я нажму на поршень вместо молекул газа ? (например, вытащу шприц) Будет ли это по-прежнему называться адиабатическим расширением? Я не добавляю тепло/материю в систему. Поэтому я думаю, что это все еще должен быть адиабатический процесс. Если это так, то энергия системы не должна уменьшаться, так как газ не совершал никакой работы. Я сделал работу. Что-то не так в моих рассуждениях?
2) Вот актуальный вопрос: уменьшается ли кинетическая энергия отдельной молекулы воды (пара) по мере ее подъема в атмосферу? Или это просто средняя кинетическая энергия, которая уменьшается из-за низкой плотности на больших высотах? Также это среднее значение по пространству или по количеству молекул? Если среднее по пространству, то низкая плотность объясняет, почему средняя кинетическая энергия уменьшается. Если среднее значение превышает количество молекул, я не понимаю, почему средняя кинетическая энергия уменьшается... Буду признателен за любую помощь. Спасибо !
1) Да, это все еще адиабатический процесс, потому что, как вы сказали, тепло не передается. Если вам удастся потянуть за стопор шприца достаточно быстро, чтобы молекулы газа не успевали за ним и оказывали на него давление, тогда да, вся работа выполняется вами, и внутренняя энергия системы не изменится. Однако в любом реалистичном сценарии газ будет поддерживать более или менее постоянное давление на упор шприца, поэтому работа, выполняемая газом, будет равна силе, действующей на упор шприца, умноженной на расстояние, на которое перемещается упор шприца. Другими словами, вы делаете только часть работы.
2) Среднее по количеству молекул. Плотность тут ни при чем. Отдельные молекулы в среднем теряют кинетическую энергию при подъеме. Представьте себе только одну молекулу, движущуюся вверх: очевидно, она потеряет кинетическую энергию из-за гравитационного притяжения. Когда у нас есть группа молекул, эта потеря кинетической энергии из-за гравитации может быть уравновешена ударами других молекул под правильным углом, но в среднем кинетическая энергия одной молекулы будет уменьшаться.
Да, это градиент температуры примерно 9,8 мК/м, немного зависящий от содержания пара. Кинетическая энергия молекул преобразуется в потенциальную энергию в гравитационном поле.
Хиииии