Что на самом деле означает давление газа, это давление, действующее на газ, или давление, оказываемое газом на какую-то границу? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

В уравнении идеального газа $PV=nRT$, $P$ - это давление, которое газ оказывает на стенки объема, в котором он ограничен. Но я видел, что в некоторых проблемах утверждается, что газ находится под давлением $ x$ $ N/m^2$, и это значение используется для $P$ в $PV=nRT$.

Какие из этих утверждений верны:
1) Давление газа можно увеличить, сжав его.
2) Давление газа можно увеличить, увеличив его температуру
3) Давление газа можно увеличить, добавив больше газа в контейнер.
Давление, созданное в трех случаях, одинаковое или разное?

P.S. Я думаю, что не могу правильно сформулировать вопрос. Так что терпите меня, если вы найдете какое-либо утверждение глупым или двусмысленным, и, пожалуйста, ответьте на все, что вы понимаете.

Ответы [ 2 ]

2 голосов
/

Давление, оказываемое газом на стенки контейнера, равно давлению, приложенному стенками к газу. Это выражение третьего закона Ньютона.

Не имеет значения, увеличивается ли давление путем сжатия газа, его нагревания или добавления большего количества молекул. Это то же самое доброе давление.

1 голос
/

Таким образом, данная система из $N$ частиц имеет $3N$ координаты положения и $3N$ компоненты импульса для каждой из частиц, и поэтому "истинная" система живет в $6N$ -мерном пространстве, которое мы называем " фазовое пространство. "

В общем, мы не можем наблюдать ни одного из них по отдельности, нас интересуют только эти большие числа: например, сколько всего частиц, сколько места в коробке, в которой они застряли, сколько энергии у них есть , Некоторое заданное значение этих параметров должно соответствовать «объему фазового пространства», содержащему все микроскопические состояния, которые были бы совместимы с макроскопическими параметрами, которые нас интересуют. Тогда другой важной идеей является «энтропия», которая является аддитивной мерой этих объемов фазового пространства. Энтропия является функцией наблюдаемых параметров системы.

Теперь вы можете себе представить, что наши неопределенности умножаются, и поэтому система в запечатанном ящике с постоянным объемом, числом частиц и энергией будет просто "случайно" бродить среди возможных микроскопических состояний случайным образом. Если это так, то наше лучшее предположение - «система будет в состоянии наибольшей энтропии» только потому, что она имеет самый большой объем фазового пространства, а частица занимает случайную точку в фазовом пространстве.

Теперь представьте, что у вас есть одна большая коробка, сделанная из двух маленьких коробочек, которые делятся энергией. Общая энтропия, как мы уже говорили, является аддитивной, поэтому она составляет $S_1 + S_2.$. Если мы передадим часть энергии $\delta E$ из под-блока 2 в под-блок 1, она увеличит энтропию только в том случае, если: $$\delta S = \frac{\partial S_1}{\partial U}~\delta E + \frac{\partial S_2}{\partial U}(-\delta E) > 0.$$ Поскольку энергия самопроизвольно переходит от более горячих вещей к более холодным, это дает нам непосредственное определение $\frac{\partial S}{\partial U}$ как своего рода «холодности» объекта, где $S$ - это энтропийная функция, которая вычисляет объем фазового пространства, $U$ - параметр внутренней энергии коробки.

Вы можете возразить, что температура может включать в себя параметры из различных других источников, и это потенциально верно, но нам это пока не нужно. Мы просто определяем $T^{-1} = \frac{\partial S}{\partial U}$, и это «термодинамическая температура». Две системы, которые разделяют энергию, видят поток энергии самопроизвольно от более высокой температуры до более низкой температуры, пока обе температуры не совпадают, и это просто из-за нашей неопределенности относительно микроскопического состояния вселенной, растущей и умножающейся.

Теперь сделайте то же самое для громкости. Ящик с общим объемом $V$ состоит из двух вложенных блоков с подвижным разделом, который разделяет объем между ними: точно такой же аргумент предполагает, что $\partial S / \partial V$ должен быть своего рода "хотеть больше объема" это должно стать равным, когда вы соедините две коробки. Мы бы сказали, что две коробки делят объем, пока не придут к одинаковому давлению. В этом случае мы обычно снова нормализуем по температуре и вместо инвертирования отношения с помощью трюка $\bullet\mapsto\bullet^{-1}$ мы просто используем знак минус, $-P = T \frac{\partial S}{\partial V}.$

Итак, у вас есть ответ. Вы можете рассматривать давление как силу на стенках изнутри или снаружи: они одинаковы именно потому, что две системы, которым разрешено делить объем (стенкам разрешено перемещаться), будут приходить к одному давлению , Если у вас есть сплошная коробка, стены которой не могут двигаться, то очевидно, что давление снаружи больше не имеет ничего общего с тем, что происходит внутри, и соответствующее давление внутри. Но когда вы слышите, что объект находится под фиксированным давлением, он говорит, что объект делится своим объемом с очень большим резервуаром объема, который, следовательно, поддерживает более или менее постоянное давление, когда рассматриваемый объект расширяется или сжимается.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...