Racire fara incalzire

real32, on 24 septembrie 2016 - 11:43, said:

Fals. Dumneata continui sa nu realizezi ca destinderea in vid a unui gaz este principial diferita fata de destinderea in atmosfera sau cu impingerea unui piston de masa non-neglijabila. Lucrul mecanic se produce doar daca 1. gazul impinge in ceva (vidul reprezinta absenta a ceva si deci neindeplinirea acestei conditii) si 2. acel ceva se misca, opunand o rezistenta la impingere (ceea ce exclude un perete fix). Pentru a te convinge de acest lucru, considera acelasi experiment ca mai inainte realizat simetric: incinta este impartita in trei volume distincte de doi pereti despartitori dispusi la distante egale de extremitati. La mijloc se afla gaz, catre extremitati avem initial vid. Ridicam simultan cei doi pereti despartitori si gazul se destinde brusc atat spre stanga cat si spre dreapta, fara a impinge in niciun perete (eliminam astfel diversiunea asimetriei ca ar impinge in peretele din stanga; nu ca ar avea mare importanta daca incinta este fixata, dar pentru ca dumneata sa iti lamuresti in definitiv chestiunea trebuie sa inveti sa gandesti corect, fara sa te lasi influentat de particularitati constructive irelevante). In mod evident, nu avem niciun fel de recul iar moleculele gazului nu isi vor modifica energia cinetica totala ca urmare a ridicarii peretilor despartitori si, daca incinta se afla integral la echilibru termic de la bun inceput, nu isi vor modifica energia de agitatie haotica nici dupa ce va invada cele doua portiuni vidate, cand intra in contact cu peretii acestora. Singurul asterisc este in cazul gazului real, cu interactiuni intre molecule, pentru care cresterea distantei medii intermoleculare inseamna cresterea energiei potentiale de interactiune pe seama scaderii usoare a energiei cinetice a moleculelor (efectul Joule despre care am amintit deja: temperatura scade usor, insa energia interna ramane constanta).
Daca nu iti place nici asa, poti sa consideri destinderea unui gaz inchis initial intr-o incinta sferica care dispare. Daca vrei, poti sa il faci sa ajunga pe peretii interiori ai unei incinte sferice mai mari, insa nu este neaparat necesar: ideea generica e ca suma energiilor cinetice ramane constanta in timp intrucat nu exista nicio posibilitate de a iesi in afara sistemului moleculelor gazului. Fireste, daca moleculele sunt suficient de indepartate intre ele, vitezele nu mai ajung sa se redistribuie intre molecule si sistemul ramane doar cu vorba un corp gazos unic, dar si in acest caz, energia interna nu variaza de fel.

Quote

Ar trebui sa fie evident si pentru dumneata ca errare humanum est, perseverare diabolicum. Inteleg ca ai invatat prost ceva, la un moment dat al parcursului dumitale de formare profesionala, ar fi momentul sa iti corectezi informatia. Gazul iese pe o deschizatura a unui recipient nu pentru ca efectueaza cineva un lucru mecanic asupra lui ci pentru ca exista agitatie termica si un numar n<v>/4 molecule ajung in unitatea de timp pe unitatea de suprafata datorita acestei agitatii termice, iar moleculele care nu gasesc un perete care sa le opreasca, nu se opresc pur si simplu.
Eu cred ca trebuie sa revezi o serie de chestiuni inca neclare, incepand de la bilantul energetic la ciocnirea elastica cu un perete din mecanica clasica, pentru ca fundamentele eronate ale rationamentelor dumitale de acolo provin.

Quote

Experimentul propus mai sus iti arata fix contrariul. Ar trebui sa iti fie evident ca gazul care se destinde in vid nu impinge nimic si, plecand chiar de la definitia lucrului mecanic insusi, nu poate efectua lucru mecanic. Daca vrei sa judeci in termeni de o parte din gaz care impinge alta parte din gaz, trebuie sa intelegi ca este vorba in realitate de o simpla redistribuire a energiilor intre molecule, fara lucru mecanic anex (prin definitia energiei interne, aceasta cuprinde tot ceea ce poseda moleculele).
De la dumneata nu m-as fi asteptat la atata incapatanare fanatica de a refuza niste rezultate banale bine stabilite in fizica, pot sa inteleg o confuzie momentana insa nu lipsa minimei initiative de a te informa, de a pune mana pe un instrument de scris si a calcula efectiv ceva, sau pur si simplu de a reflecta constructiv la informatiile pertinente primite.

Edited by mdionis, 24 September 2016 - 15:04.

mdoinis, eu cred ca te complici ca si colegul tau Planck.

Gazul poa sa faca sau nu lucru mecanic, functie de sistemul considerat.
Ca doar ne referim la lucrul mecanic facut de sistemul respectiv, nu la procesele din interiorul acestuia.

La sistemul "racheta in vid" avem proces termodinamic-> ejectare de substanta->conservare impuls-> lucru mecanic. Nu conteaza daca substanta ejectata se loveste sau nu de ceva.
La sistemul "masina termodinamica care fasaie in interior" nu avem lucru mecanic efectuat de vreun proces termodinamic. Avem ceva lucru mecanic, daca starea finala vs. starea initiala are un displacement al centrului de masa. Dar asta depinde de forma tubului/sferei/potcoavei/torului/tesseracului.

maccip, on 24 septembrie 2016 - 15:51, said:

Mmmmm... nu.

Quote

Da.
Am explicitat conditiile 1 si 2 in care gazul efectueaza lucru mecanic.

Quote

Da.

Quote

E ceva mai complicat. Daca vorbim de conservare de impuls, vorbim dintr-o perspectiva mecanica, nu termodinamica.
Pentru motorul racheta, sa retinem in primul rand ca exista o productie continua de gaz fierbinte -> sub presiune in camera de ardere.
Apoi nu "ejectarea de substanta" in sine produce forta de impingere ci presiunea gazului pe partea neechilibrata a incintei de evacuare. Compara cu bautul de limonada cu paiul in care spunem intuitiv ca noi "sugem" activ lichidul in teava in conditiile in care de fapt noi creem subpresiune in teava si ceea ce impinge efectiv limonada in sus este presiunea exterioara a aerului neechilibrata in interiorul paiului. Desigur, gazul ejectat (iesit din sistem) poarta cu sine impulsul egal si de sens contrar celui capatat de sistemul "racheta+gaz ramas", insa nu a efectuat niciun lucru mecanic pentru a iesi. Lucrul mecanic este efectuat de gazul dinauntru care apasa neechilibrat pe suprafata interna a camerei de evacuare mobile: este exact gazul care nu se destinde in vid (cel putin initial).

Quote

Nu. La ciocnirea cu un perete, viteza isi schimba directia insa nu exista lucru mecanic efectuat. In cazul studiat aici, sunt foarte multe ciocniri cu un perete... in care nu se efectueaza lucru mecanic.

Daca muti centrul de masa in raport cu sistemul, ai lucru mecanic. Ca-l consideri termodinamic sau de alta natura, nu conteaza. In final e tot aia.
Daca pui pe tubul ala un magnet si tubul intr-o bobina produci curent electric.
Daca tubul e in vid, asa e, nu produci nimic. Doar ca in discutie, nu s-a pus problema de vid. Iar lucrul ala mecanic dat de tub aparuse ca o chestie minora, colaterala cu experimentul termodinamic in sine.
Ma rog.. prea multa teorie. Am impresia ca fiecare intelege fenomenul corect, dar ne incurcam in diverse paradigme.
Teoreticienii vad cumva treaba. Tu ai decuplat sistemul de exterior, l-ai vazut in vid. Vidul in problema e doar in jumate din tub.
Injinerii alcumva. Pentru mine, daca se misca, e rost de lucru mecanic. Tre doar sa-i pun magnetu si bobina sa-l culeg. Sau.. tubul impinge aerul exterior. Face ceva. Pui o mica fofeaza si ... hopaaa! ai energie!

maccip, on 24 septembrie 2016 - 16:56, said:

Centrul de masa... al cui?
Aceeasi observatie: daca avem de-a face cu ciocnirea cu un perete (fix), discutia despre centrul de masa este inoperanta.

Aproximatia (excelenta, dealtfel) a ciocnirii cu peretele fix suprima posibilitatea de a analiza in mod pertinent miscarea plecand de la centrul de masa:
1. daca sistemul analizat este compus doar din obiectul care ciocneste peretele, centrul sau de masa isi schimba miscarea prin inversarea componentei normale a vitezei pe suprafata de impact, fara lucru mecanic.
2. daca extindem sistemul analizat la obiect + perete de masa infinita (cel care modeleaza peretele fix), matematic vorbind centrul de masa nu se misca in niciun fel.

Daca dam incintei o masa finita si posibilitatea de a se misca liber, atunci vorbim desigur de centrul de masa al sistemului gaz (sau bila) + incinta... iar acesta ramane pe loc atata vreme cat gazul nu paraseste incinta, purtand cu sine impuls. Din acest motiv, nu exista transfer de energie in exterior ci doar o redistribuire (fara efectuare de lucru mecanic extern) a energiei cinetice intre sistemul de molecule de gaz si incinta, la final regasim sistemul in repaus, cu fix aceeasi energie interna.

Daca dam incintei o masa finita si posibilitatea de a se misca cu frecare, o parte din energie se va disipa in exterior prin producerea unui lucru mecanic ce se transforma in caldura. In acest caz, energia interna finala va fi mai mica decat energia interna initiala, dar diferenta este practic nesemnificativa (l-am invitat pe real32 sa faca o estimare insa nu am vazut nimic din partea lui). Ideea este ca gazul ajunge foarte rapid sa preseze si pe peretele din dreapta al incintei, ajungand sa o opreasca si incinta nu are timp sa se deplaseze foarte mult, astfel ca produsul F*d care reprezinta lucrul mecanic ramane limitat.

Quote

Evident, acela e un lucru mecanic neesential. In corolar, nu poate fi folosit pentru racorire .

Quote

Nu. In momentul in care cineva afirma "un gaz care se destinde in vid efectueaza intotdeauna lucru mecanic" (sau ceva analog), nu avem de-a face cu intelegerea corecta nici a mecanicii si nici a termodinamicii fenomenului.

Quote

In realitate, nu eu am propus vidul ci The Misuser: "Problema e cam asa : In exteriorul pistoanelor avem vid. In interior avem aer. [...]"

In calitate de teoretician, eu am considerat fenomenul conceptual/principial, dincolo de detaliile de realizare practica intr-un caz sau altul si am raspuns la intrebarile puse in mod specific legate de functionarea sistemului propus plecand de la rezultatele generale pe care le ofera stiinta fizicii in momentul actual. Atata vreme cat definim lucrul mecanic ca F*d (cu sau fara integrala), ceea ce au spus Joule, Planck, Fermi si altii de teapa lor ramane batut in cuie la nivel principial.

mdionis, on 24 septembrie 2016 - 14:56, said:

Eu sunt convins ca am dreptate si nu gresesc cu absolut nimic. (1) Gazul care se destinde (in vid sau in atmosfera, nu are importanta) va efectua intotdeuna lucru mecanic impingand asupra recipientului din care au iesit sau asupra lui insusi, capatand energie cinetica la nivel macroscopic. (2) Masele de gaz si recipientul vor fi accelerate (deci se vor misca) datorita lucrului mecanic care se obtine (in cazul unei destinderi bruste, adiabatice) pe seama scaderii energiei interne. Oricum am considera peretii aceia mobili care vor fi indepartati, rezultatul este acelasi la nivel macroscopic, accelerarea maselor de gaz datorita diferentei de presiune dintre gaz si vid. Acestea (masele de gaz) vor capata miscari ordonate ce nu mai intra in componenta energiei interne, ci a energiei cinetice macroscopice a gazului in ansamblu. Este cat se poate de banal sa observi ca aici se efectueaza un lucru mecanic pe seama scaderii energiei interne a gazului. Apoi (in cazul incintei sferice) nu trebuie sa ne pacaleasca faptul ca energia cinetica medie ale moleculelor va ramane aceiasi, pentru ca moleculele vor incepe sa se separe in functie de directia si sensul de propagare, capatand energie cinetica la nivel macroscopic. Cand moleculele nu vor ma interactiona intre ele prin ciocniri datorate unei miscari haotici, energia interna a gazului se va apropia de zero si vom avea doar energie cinetica la nivel macroscopic.Exemplul mi se pare foarte bun.

mdionis, on 24 septembrie 2016 - 14:56, said:

Gazele care ies prin ajutajul unui motor reactiv nu sunt asa niste molecule cuminti care au nimerit intamplator gaura din camera de ardere printr-o miscare haotica, ci mase de gaz aruncate in exterior de diferenta foarte mare de presiune, caracterizate de o miscare macroscopica ordonata. Aceasta diferenta de presiune accelereaza puternic masele de gaz aflate initial in repaus si le confera o energie cinetica foarte mare (pot ajunge la viteze supersonice). O molecula care ar bajbai nehotarata prin preajma ajutajului va fi convinsa rapid de suratele ei din interior si expulzata in exterior intr-o miscare colectiva care nu se contabilizeaza la energia interna a gazului. Chiar nu prea te inteleg, ai diferenta de presiune (dintre camera de combustie si vidul exterior) care aceleraza masele de gaz, ai depasarea ordonata (si accelerata) a acestora, ai energia cinetica (atat a gazelor cat si a rachetei), de ce te incapatanezi sa negi evidenta efectuarii unui lucru mecanic?

mdionis, on 24 septembrie 2016 - 14:56, said:

Eu zic ca scranciobul va functiona foarte bine! Diferenta mare de presiune dintre interiorul recipientilor si incinta vidata va scoate rapid (si accelerat) gazul in afara buteliilor, iar conform legii conservarii impulsului scranciobul va incepe sa se roteasca. Am diferenta de presiune care va genera o rezultanta ce va actiona asupra gazului, am deplasarea ordonata (macroscopica) a maselor de gaz, in mod evident voi avea un lucru mecanic care va da o energie cinetica atat gazului cat si dispozitivului respectiv.

Acum de ce nu prea am incredere in literatura de specialitate? Pentru ca mi se pare ca nu aprofundeaza anumite aspecte importante. Pe vremuri (cand a fost elaborata cea mai mare parte a ei) efectuarea lucrului mecanic in experiente de tipul acesta in care un gaz este inchis intr-un cilindru (fix) cu piston (mobil), se facea in legatura cu studiul motoarelor termice traditionale. Adica lucrul mecanic se obtinea cu ajutorul pistonului respectiv. In sensul acesta, daca nu am piston si destinderea gazului se realiza in vid era evident ca nu pot obtine lucru mecanic de la gazul respectiv. Pe vremea aceea nu cred ca se gandea cineva ca as putea obtine lucru mecanic cu ajutorul unui motor reactiv (fara piston), in care folosesc doar energia cinetica a cilindrului (care acum devine mobil), caz in care lucrul mecanic efectuat de gaz nu mai este nul nici macar la destinderea in vid. De aceea am impresia ca anumite consideratii nu se mai aplica in totalitate.

 tub termos.jpg   364.16K   9 downloads
Asta-i desenul.
Am desenat 2 posibile situatii finale dupa destindere.
Una teoretica in care centrul de greutate ramane pe loc dupa destinderea in vid, peretii tubului deplasandu-se. Nu efectueaza lucru mecanic doar pe motiv ca nu are sarcina (bezmeticul ala nervos care alearga singur)
Una inginereasca, practica in care se poate suge ceva lucru mecanic. Am presupus o sarcina rezistiva, consumatoare (de exemplu cara un pietroi (mai mic ca un graunte de nisip sau mai mare cam ca Casa Poporului) care se misca cu frecare)

Edited by maccip, 24 September 2016 - 22:27.

real32, on 24 septembrie 2016 - 22:00, said:

Daca inteleg bine ce zici tu, asa este.
Pleaca gazul inspre vid, capata o miscare ordonata => a efectuat un lucru mecanic => se raceste.
Apoi intalneste peretele, se intoarce si se intalneste cu restul de gaz miscat ordonat care inca merge spre perete.
Se ciocnesc grupurile ordonate si se incalzesc la loc.
La sfarsit, avem aceeasi temperatura ca la inceput, pt. ca n-a avut pe unde sa plece energia (interna a) gazului

(asta merge cu un gaz ideal la care particulele nu se atrag sau resping - altfel, forta de atractie/respingere cand moleculele capata o alta distanta medie intre ele va fi o energie care raceste/incalzeste gazul la destinderea in vid)

Da, in mare cam asa se petrec fenomenele in cazul mai simplu al gazului ideal care se destinde in vid si care se afla inchis intr-un recipient considerat fix si rigid. Sa incerc sa le expun ceva mai amanuntit cu ajutorul unui grafic care prezinta acesta destindere in vid ca un ansamblu de doua transformari elementare. Procesul respectiv poate fi aproximat cu o destindere brusca, adiabatica pana in momentul in care primele mase de gaz vor ajunge la noul perete exterior si componentele normale ale vitezelor moleculelor se vor reflecta pe perete, urmata de o transformare izocora (la volum constant) in care gazul se incalzeste si revine la temperatura initiala pe masura ce energia cinetica aparuta in procesul de destindere se va transforma in energie interna.

La indepartarea peretelui mobil gazul se destinde de la volumul V₁ la volumul V₂=2*V₁. Destinderea este brusca, adiabatica, iar gazul va efectua un lucru mecanic L=v*C_v*(T₁-T₂) pe seama scaderii energiei interne. Acest lucru mecanic va duce la aparitia unei miscari ordonate a gazului la nivel macroscopic, care capata astfel o energie cinetica. In momentul in care (primele) masele de gaz vor ajunge la noul perete exterior, componentele normale ale vitezelor moleculelor isi vor schimba sensul. In acest moment destinderea inceteaza si incepe un nou proces, de data aceasta izocor, in care energia cinetica a gazului (datorata miscarii ordonate a moleculelor) va disparea, fiind transformata in energie interna prin ciocniri aleatoare. In acest proces energia interna a gazului va creste cu ΔU=v*C_v*(T₃-T₂). Cum L = Ecinetic = ΔU va rezulta ca T₃=T₂, gazul (ideal) revenind la temperatura initiala, asa cum arata si rezultatele experimentale. Cam acesta ar fi cazul mai simplu in care nu sistemul nu poate face un lucru mecanic spre exterior.

Edited by real32, 25 September 2016 - 10:24.

real32, on 24 septembrie 2016 - 22:00, said:

Acesta e de fapt fondul problemei.

Quote

Perfect. Rezultatul este riguros acelasi si pentru un gaz ideal, ale carui molecule nu interactioneaza intre ele ci trec unele printre altele si se tot duc, fara sa mai fie oprite de vreun perete. Asupra niciunei molecule nu se efectueaza vreun lucru mecanic fiindca nu interactioneaza cu nimeni, fiecare se misca rectiliniu si uniform conform principiului inertiei. Vrei sa fii atat de bun si sa imi indici de unde si pana unde apare un lucru mecanic asupra ansamblului de molecule (care, in viziunea pe care o propui, ar capata o miscare de ansamblu exclusiv datorata unui lucru mecanic al cuiva)?!

Quote

La nivel microscopic nu exista presiune, exista miscare haotica. Curentul de molecule depinde de densitatea lor volumica si de viteza medie (independent de distributia dupa viteze). Evident, cu cat gazul este mai fierbinte, cu atat viteza medie (de care depinde curentul de molecule) dar si viteza patratica medie (de care depinde energia medie si deci presiunea gazului) sunt mai importante; in afara de aceasta, atat presiunea cat si curentul de molecule sunt proportionale cu numarul de molecule din unitatea de volum. Deci cresterea presiunii inseamna ori cresterea temperaturii, ori cresterea densitatii de molecule, ori amandoua, iar oricare dintre variante duce la cresterea curentului de molecule ce iese dintr-un motor racheta: de aceea este usor sa confunzi cresterea presiunii cu cauza ultima a curentului de gaz de efuziune. La nivel microscopin vorbim insa de gradient de concentratii si de viteze de agitatie termica.
Oricum, subiectul aici nu era motorul racheta care este un exemplu extrem de prost aici (asa cum am afirmat mai sus, exista continua productie de gaz si continuu schimb de materie cu exteriorul care schimba complet natura problemei).

Quote

Motorul-racheta nu este un sistem termodinamic bun din motivele amintite mai sus. Pe de alta parte, motorul-racheta este cunoscut de sute de ani (in Europa, in mod sigur dupa Conrad Haas si secolul sau). E ridicol sa pretinzi ca alde Fermi sau Planck au scris chestiile acelea doar fiindca nu s-ar fi gandit chipurile la motorul racheta; de fapt el nu are de ce sa fie mentionat aici.

Quote

Deeeeci, daca consideratiile acelea nu se aplica aici e pentru ca motorul de racheta nu face destindere in vid ci efuziune si deci nu are niciun motiv sa apara in discutia de fata, asa cum am repetat de cateva mesaje incoace.
Probabilitatea ca toti fizicienii, incluzandu-i si pe cei mai mari (fata de care forumistul generic de pe softpedia se afla la nivel de miime din genunchiul broastei in domeniul lor de competenta) sa fie niste aiuriti care habar n-au sa isi faca meseria este infima: este mult mai probabil ca inovatiile propuse aici sa fie rezultatul unei abordari deficitare a situatiei fizice considerate:

real32, on 25 septembrie 2016 - 10:19, said:

In momentul in care ai pus punctele pe un grafic, automat te-ai plasat in afara stiintei termodinamicii. Starile si procesele reprezentabile pe un grafic termodinamic p-V, T-S sau oricare alta pereche imaginabila trebuie sa fie de echilibru/reversibile (sau macar procese cvasistatice). Destinderea in vid a unui gaz este un proces ireversibil violent, departe de echilibru, in cursul caruia nu se pot defini parametri intensivi pentru sistem, asa cum am mai precizat inainte. Singurul lucru pe care il putem reprezenta cu sens pe un grafic sunt cele doua stari de echilibru initiala si finala, nu avem voie sa plasam niciun punct intermediar nici macar aproximativ.

Este adevarat ca procesul destinderii in vid se poate considera compus din doua etape succesive, insa spre deosebire de ceea ce pari sa crezi dumneata, amandoua etapele sunt practic adiabatice intrucat timpul de ajungere la echilibru este extrem de scurt si sistemul nu are timp sa schimbe caldura cu exteriorul, chiar in ipoteza peretilor neizolanti. Ambele etape sunt si nestatice, nu putem vorbi de temperatura odata ce distributia de viteze devine non-maxwelliana (deci departe de cea de echilibru).

Quote

Gresit. Nu exista T₂. Nu exista lucru mecanic efectuat de gaz asupra cuiva intrucat nu impinge in nimic, expresia mentionata este valabila daca gazul impinge un piston care opune rezistenta. Daca am vrea sa facem totusi calculul estimativ pe baza formulelor pentru procesele cvasistatice (inaplicabile aici, dar pentru a iti face pe plac presupunem ca ar putea fi utilizate), obtinem un lucru mecanic de circa 86,5 J in vreme ce pretinsa energie cinetica translationala de ansamblu a gazului este cu jumatate de ordin de marime inferioara, la vreo 18 J.

In momentul in care (primele) masele de gaz vor ajunge la noul perete exterior, componentel

Quote

"Cam" acesta?! Ia vezi dumneata ce se petrece intr-un proces izocor (daca te ambitionezi sa il treci in categoria reprezentabila pe grafic) cu bilantul energetic. Asa e ca acolo apare niscai caldura primita de la mediu care schimba datele din primul principiu al TD si te pune in dificultate fata de datele experimentale?!
Bineinteles, de fapt T₂ continua sa nu existe, iar T₃ = T₁, insa nu pe baza de pretinse procese termodinamice cvasistatice intermediare ci pentru simplul fapt banal ca energia se conserva.
O ultima precizare: lucrul mecanic este un fenomen ce implica limitele fizice ale unui sistem, nu ceva ce se petrece inauntrul sistemului.

Edited by mdionis, 25 September 2016 - 15:58.

Nu pot decat sa ma intristez de superficialitatea rationamentului dumitale. Daca nu poti sa observi ca o persoana care alearga efectueaza un lucru mecanic (chiar daca nu intalneste nimic in cale) si crezi ca trebuie sa existe frecare intre recipient si mediul inconjurator pentru a arata ca un gaz care se destinde efectueaza lucru mecanic, ce as putea sa mai zic? Nu are niciun rost sa mai vorbim despre alte lucruri mai subtile.

mdionis, on 22 septembrie 2016 - 20:30, said:

Omuletul acela va face un lucru mecanic chiar si daca incepe sa urle stand pe scaun. Daca mai si alearga inseamna ca va efectua un lucru mecanic aproape de posibilitatile lui maxime, implicand aproape toti muschii corpului, care se vor contracta si relaxa in mod repetat. Picioarele (si mainile) lui se vor misca inainte si inapoi cu accelerari si franari succesive. Nu poti accelera sau frana un obiect cu o anumita masa si cu un anumit moment de inertie fara sa efectuezi un lucru mecanic. Sunt notiuni elementare pe care le invata copiii pe la scoala. Cei mai buni atleti ai lumii, rasi in cap pentru a mai castiga cateva miimi de secunda se chinuie din rasputeri si de abia reusesc sa ajunga la viteze de 37 de kilometri pe ora. Poti dumneata sa le spui ca nu efectueaza lucru mecanic pentru ca nu au gasit in ce sa impinga? Sau poate il fac doar asa in sinea lor, undeva in interiorul sistemului.

[ https://www.youtube-nocookie.com/embed/9IwHjF_CiYc?feature=oembed - Pentru incarcare in pagina (embed) Click aici ]

real32, on 27 septembrie 2016 - 00:37, said:

???
Ah, inteleg, ai luat exemplele date de mine "à la lettre".
Evident, erau niste ilustrari usor glumete ale unei chestiuni de principiu; un corp care se deplaseaza cu o viteza constanta nu efectueaza lucru mecanic daca deplasarea nu se face impotriva unei rezistente exterioare. Fireste, o persoana care alearga intampina intotdeauna o rezistenta fiindca nu este un punct material care aluneca fara frecare cu viteza constanta ci un ansamblu complicat de componenente mecanice care isi modifica ritmic pozitiile relative intr-un proces fundamental disipativ. Chestiunea esentiala este ca din punct de vedere al miscarii sale translationale de ansamblu, impinsul aerului nu este o sursa de lucru mecanic, nu ca procesul real s-ar desfasura chipurile fara a implica niciun fel de lucru mecanic.
In termeni de sistem termodinamic, chestiunea se traduce in ceea ce tot spun de cateva mesaje incoace: un gaz care se destinde fara sa intalneasca rezistenta nu efectueaza prin aceasta lucru mecanic intrucat prin suprafata imaginara de separatie cu exteriorul sistemului pe care il constituie, gazul nu comunica miscare mecanica nimanu, nu transfera energie sub forma de lucru mecanic. Este o greseala comuna tipica si binecunoscuta in termodinamica sa aplici automat si indiscriminat o formula de genul L = $ p*dV (in ipoteza ca stim cine e p) pentru a calcula lucrul mecanic produs de un gaz care se destinde, fara a lua in seama tipul destinderii. De fapt formula data pentru lucrul mecanic este strict valabila pentru transformarile cvasistatice, in care in exterior exista o presiune care echilibreaza practic in fiecare moment presiunea din interior iar gazul ce se destinde trece printr-o succesiune de stari de echilibru, comunicand exteriorului lucru mecanic prin acest sistem de forte care se contrabalanseaza pe suprafata de separatie materializata de peretele mobil. Face parte dintre primele lucruri care se invata la orice curs de termodinamica.
Chestiunea cu frecarea intre recipient si mediu se referea desigur la cazul de fata. Un recipient fixat (si care constituie la nivel mecanic suprafata separatoare a sistemului termodinamic fata de exterior) inseamna inexistenta transferului de lucru mecanic deoarece deplasarea este nula. Un recipient ce se poate misca liber inseamna deasemenea inexistenta de lucru mecanic transferat intrucat nu exista forta de interactiune reciproca la interactia intre recipient si mediu (paralela cu directia de deplasare relativa). Exista lucru mecanic doar daca sistemul termodinamic sufera actiunea unei forte de interactiune cu mediul coliniara cu deplasarea relativa fata de acesta: aceasta este o forta de frecare sau una reductibila la ceva de acest gen care face ca deplasarea incintei sa nu se mai efectueze liber.

Desi atletii aceia alearga foarte frumos, totusi randamentul prin care ei transforma lucrul mecanic efectuat in energie cinetica de translatie este destul de mic. Forta de rezistenta la inaintare nu este prea mare si totusi nu reusesc sa obtina decat viteze de deplasare realtiv modeste. Mult mai eficienta este depasarea cu ajutorul unei biciclete, unde amplitudinea miscarilor este mai redusa si se chetuie mai putina energie cinetica in mod inutil. Cum forta de rezistenta la inaintare este si ea mult mai mica, ciclistii pot ajunge destul de usor chiar si la viteze de doua ori mai mari decat atletii.

Daca la nivel teoretic lucrurile sunt clare si nu mai pot fi puse in discutie, in practica pot fi uneori mai nuantate. Transformarile cele mai importante din ciclurile motoarelor cu ardere interna (aprinderea, detenta) studiate in manuale sunt cat se poate de ireversibile. Ar fi bine daca am putea roti motorul in sens invers cu ajutorul manivelei si gazele arse, iesite prin teava de esapament s-ar intoarce prin cilindri direct in rezervor sub forma de benzina. Nici macar cvasistatice nu sunt, ciclurile respective fiind doar niste aproximatii care ne permit efectuarea unor calcule. In teorie, se poate considera ca recipientii sunt rigizi, dar in realitate ei sufera mici deformatii (elastice sau chiar plastice) atunci cand gazul din interior isi modifica presiunea. De regula, recipientii se construiesc din otel moale, cu putin carbon si cu restrictii la continului de sulf si fosfor (sau la alte elemente de aliere reziduale care ar putea induce o anumita fragilitate) tocmai pentru ca materialul trebuie sa prezinte o ductilitate pronuntata pentru a putea prelua socurile datorate variatiilor de presiune. La astfel de materiale alungirea determinata prin incercari mecanice poate fi mai mare de 20%. Apoi gazul respectiv se poate afla la presiune foarte ridicata, situatie in care masa lui nu mai este neglijabila. Spre exemplu, masa de gaz (aer) dintr-un recipient cu volumul de 4 m³, aflat la o presiune de 200 de atmosfere va fi ceva mai mare de o tona, caz in care nu ar fi indicat sa deschidem peretele mobil despartitor si sa lasam gazul sa se zbenguie liber intre peretii rezervorului, bazandu-ne pe faptul ca in teorie lucrul mecanic pe care il efectueaza este zero. Oricum ar fi, la o destindere libera in vid, gazul capata o energie cinetica la nivel macroscopic, generand o anumita presiune dinamica. De altfel recipientii au prescriptii riguroase de incarcare, aceasta trebuind sa fie uniforma (fara socuri) si destul de lenta. Componentele recipientului sunt intr-adevar dimensionate astfel incat sa reziste la solicitarea nominala din cerintele de proiectare, dar recipientul poate avea mici imperfectiuni (fisuri, lipsa de topire la imbinarile sudate, etc) care vor functiona ca si concentratori de tensiuni, devenind periculoase mai ales in cazul unor variatii bruste de presiune.

Edited by real32, 28 September 2016 - 19:40.

Ma mai gandeam.
Expansiunea in vid spune ca gazul in totalitatea lui va avea aceeasi temperatura. Asta nu neaga posibilitatea ca gazul care ajunge in incinta mica (sticla noastra) sa se incalzeasca in timp ce gazul in camera mare (atmosfera) sa se raceasca. Per total ramane aceeasi temperatura, dar in zona vidata gazul poate sa aiba temperatura mai mare decat zona din care provine.
Si cum ziceam mai sus, sticla n-are de unde sa stie ca am sau nu un piston de masa neglijabila undeva inaintea gatului ei.
Asa ca raman la varianta in care in sticla se va incalzi, cu ceva sub 100 C diferenta (pentru ca aerul incalzit are volum mai mare la aceeasi presiune si noi avem practic presiunea [atmosferica] constanta).

Ramane sa vad daca ma pot orienta pt. a imparti problema in transformari cunoscute.
(daca are cineva idei poate sa le puna ).

ps - oricum, eu cautam o solutie de racire, 10 grade era suficient, camera (de locuit) poate face parte din sistemul termodinamic

Zici sistemul termodinamic, dar uiti ca tu vrei sa obtii vid in sticla (sau unde doresti tu) ca sa iti atingi scopul. Adica aparatul care iti creaza vidul il excluzi din sistem, ori tocmai acolo e buba, ca acel aparat creaza caldura. Partea aia nu ai luat-o in calcul.
Cand zici de sistem faci calcul la tot sistemul, ori tu vezi doar o parte din el. Pur si simplu ignori intregul.

Am renuntat (deocamdata) la acest sistem, ma pricep prea putin la termodinamica