Войти
ФлеймФорумОбщее

Трение, ЭМ излучение и второе начало термодинамики (2 стр)

Страницы: 1 2 3 4 Следующая »
#15
21:34, 9 окт. 2018

Delfigamer
> Где-то между молекулярной электродинамикой и физикой твёрдого тела.

Ты объясни на словах, где тут телега, а где лошадь и почему из одного следует другое и почему это должно быть интуитивно понятно, как сказал автор в #5. Мне вот видно, что для трения термодинамика вообще не нужна, оно и без неё отлично работает (не говоря уж о том, что классической физикой это, в принципе, не описывается).

#16
22:06, 9 окт. 2018

0iStalker
> для трения термодинамика вообще не нужна

Не нужна, но точка соприкосновения есть - невозможность перевернуть ось времени. Классическая механика времясимметрична (да и формализм квантовой тоже), можно инвертировать переменную времени и законы не изменятся. А вот на ускорении от силы трения облом - в прямом направлении времени ускорение всегда направлено против вектора скорости, при обратном направлении времени - в одинаковом направлении с вектором скорости.

#17
22:17, 9 окт. 2018

Dmitry_Milk
> А вот на ускорении от силы трения облом

Или на уравнении теплопроводности, например.

0iStalker

Вот движутся бильярдные шары по столу. Если бы их движение было абсолютно упругим (без трения), то двигались бы они бесконечно долго. В реальности же они, конечно, довольно быстро остановятся; суть трения в данном случае будет заключаться в том, что упорядоченная кинетическая энергия шаров перейдёт в неупорядоченную кинетическую энергию атомов и молекул шаров, воздуха и стола- т.е. возрастёт уровень хаоса в системе.
При этом есть микроскопически малая вероятность, что шары под воздействием молекул воздуха или стола вдруг начнут сами двигаться - это иллюстрирует, что второе начало термодинамики это не совсем закон природы, а что-то менее понятное. У Фейнмана этот момент хорошо разъясняется.
Когда мы представляем или моделируем, как молекулы болтаются в жидкости, мы полагаем что это движение абсолютно упругое, т.е. в отличие от бильярдных шаров молекулы никогда не остановятся. Но с "излучательным трением" оказывается что они таки когда-нибудь остановятся, если не будет притока энергии извне.

#18
22:23, 9 окт. 2018

Vit Nhoc
> . В реальности же они, конечно, довольно быстро остановятся; суть трения в
> данном случае будет заключаться в том, что упорядоченная кинетическая энергия
> шаров перейдёт в неупорядоченную кинетическую энергию атомов и молекул шаров

Ты сам читаешь, что пишешь?  Тут трение является причиной перехода энергии из одной формы в другую, а вовсе не термодинамика является источником трения

Vit Nhoc
Поскольку трение – следствие второго начала термодинамики

это не следует ни из чего, и тем более про это нет ни у Фейнмана, ни у Сахарова, ни у Лившица с Ландау.

#19
22:34, 9 окт. 2018

0iStalker
> а вовсе не термодинамика является источником трения

Тем не менее интересен ответ на вопрос "а что является источником трения"? А также на вопрос "почему сила трения всегда направлена против вектора скорости"?

И даже могу предложить ответ со словом, которое Vit Nhoc употребил, но не раскрыл глубже: "неупругие". Конкретнее - неупругие столкновения атомов и молекул. А неупругие столкновения атомов и молекул - это процесс перевода атомов в возбужденное состояние с последующим излучением. А там, где излучение - там уже и термодинамика рядом трется, как асимметрия вероятностей излучения/поглощения фотонов и механического взаимодействия атомов и молекул.

#20
23:01, 9 окт. 2018

Dmitry_Milk

Я даже готов принять ответ в виде "0iStalker, ты балбес, - см. том X, стр. Y". А интерпретации это скользкая вещь, и отнюдь не очевидная.

#21
23:05, 9 окт. 2018

Я думаю, если б существовало нужное "том X, стр. Y", то второй закон термодинамики давно занимал бы место рядом с теплородом.

#22
0:02, 10 окт. 2018

Vit Nhoc
> мы понимаем что оно обусловлено переходом упорядоченной кинетической энергии
> ладони в неупорядоченную кинетическую энергию молекул воздуха
  Сам то ты в это веришь?

#23
0:07, 10 окт. 2018

Dmitry_Milk
> Я думаю, если б существовало нужное "том X, стр. Y", то второй закон
> термодинамики давно занимал бы место рядом с теплородом.

Ну, например, можно вывести второе начало термодинамики из 2 закона Ньютона, как функцию состояния системы во времени, как-то вот так http://www.liceolocarno.ch/Liceo_di_Locarno/Internetutti/ferrari/… i/entropy.pdf  но штука в том, что не похоже на то, что само по себе трение как-то должно зависеть от времени - а зависит от взаимодействия электронных оболочек соприкасающихся поверхностей, - http://elementy.ru/novosti_nauki/431515/Sverkhprovodimost_umensha… _silu_treniya

#24
4:23, 10 окт. 2018

Dmitry_Milk
> Не нужна, но точка соприкосновения есть - невозможность перевернуть ось времени.
Это неправильная идея.
Более близкое к истине объяснение звучит так. Очевидно, что само по себе пространство симметрично относительно поворота. Однако, из этого не следует симметрия конкретных систем. Например, на поверхности Земли сила тяготения задаёт явное различие между верхом и низом. На земле, если человека перевернуть вверх ногами, то он будет вести себя совсем не так, как если поставить его ногами вниз. Особый объект - планета Земля - создаёт в своей окрестности особые условия, где пространство становится анизотропным.
Точно так же, анизотропия времени - это следствие того, что текущая точка находится в окрестности особого события, а именно - возле Большого Взрыва. Именно из-за того, что у Большого Взрыва энтропия страшно занижена по сравнению с вакуумом, в истории Вселенной возникает переходный период, где по мере удаления от особого события энтропия возвращается в равновесное значение.
Подобно тому, как воспринимаемый нами верх/низ - это градиент гравитационного потенциала в пространстве, асимметрия будущего/прошлого - это градиент энтропии по времени.

Dmitry_Milk
> при обратном направлении времени - в одинаковом направлении с вектором скорости
При обратном направлении вектор трения может быть направлен куда угодно. Например, трение может внезапно собрать тепло из пола, очистить масло от пыли и бактерий и одним пинком отправить бутерброд прямо в твою неуклюжую руку.

0iStalker
> Ну, например, можно вывести второе начало термодинамики из 2 закона Ньютона,
> как функцию состояния системы во времени, как-то вот так
Ну если тебе надо прям формулы вывести, то, как по мне, это уже слишком много стараний ради одного поста на форуме по бомжеванию.
Хотя можно написать численную симуляцию, где из игрушечного взаимодействия молекул волшебным образом возникнет эффект трения.

#25
5:35, 10 окт. 2018

Delfigamer
> На земле, если человека перевернуть вверх ногами, то он будет вести себя совсем
> не так, как если поставить его ногами вниз.

#26
8:31, 10 окт. 2018

Delfigamer
> Ну если тебе надо прям формулы вывести,

Ну кто-нибудь, наверное, уже вывел, - если это т.н. "очевидная вещь" ?  Мне вот совсем не очевидно, - термодинамика описывает параметры макросистем, в терминах  масса/температура/давление, а  формулы для описания трения частиц - выводятся через квантовую электродинамику, и если статистика у вас автоматом приводит к термодинамике, то зачем тогда придумали квантовую механику?

Delfigamer
> Хотя можно написать численную симуляцию, где из игрушечного взаимодействия
> молекул волшебным образом возникнет эффект трения.

И как это докажет первопричинность второго начала?

#27
8:56, 10 окт. 2018

0iStalker
> термодинамика описывает параметры макросистем, в терминах масса/температура/давление,
Добавлю, что термодинамика - абстрактная, условная категория. В реальности нет ни температуры ни давления - это условности, придуманные для удобства обсчёта наблюдаемых макросистем. Масса, тем не менее, есть, и я немного не понял зачем она в перечне (логичнее было бы упомянуть "плотность").

#28
9:21, 10 окт. 2018

0iStalker
> Ну кто-нибудь, наверное, уже вывел, - если это т.н. "очевидная вещь" ?
Вот вообще ни разу не один порядок сложности. Это как если утверждать, что "в механизме работы машины тьюринга нет ничего сложного" => "в интернете должен быть детальное описание Core i7 со схемами и чертежами".
Несколько ссылок в гугле говорят, что детальный вывод пока ещё слишком сложен для современной математики, и ограничиваются эмпирическим описанием. Иллюстративный пример - статья в википедии:

When two macroscopically smooth surfaces come into contact, initially they only touch at a few of these asperity points. These cover only a very small portion of the surface area. Friction and wear originate at these points, and thus understanding their behavior becomes important when studying materials in contact. When the surfaces are subjected to a compressive load, the asperities deform through elastic and plastic modes, increasing the contact area between the two surfaces until the contact area is sufficient to support the load.

The relationship between frictional interactions and asperity geometry is complex and poorly understood. It has been reported that an increased roughness may under certain circumstances result in weaker frictional interactions while smoother surfaces may in fact exhibit high levels of friction owing to high levels of true contact.


Есть немного более детальное описание - http://galileo.phys.virginia.edu/classes/152.mf1i.spring02/Viscosity.pdf
Я его не читал, так что сделаю вот что - выхвачу фразу из контекста:
As will become clear later, the coefficient of viscosity η can be viewed in two rather different (but of course consistent) ways: it is a measure of how much heat is generated when faster fluid is flowing by slower fluid, but it is also a measure of the rate of transfer of momentum from the faster stream to the slower stream.

Вопрос - а почему импульс движется именно в направлении от быстрого потока к медленному? А потому что так растёт энтропия.
С твёрдым трением я придумаю такое объяснение. Слипание шероховатостей - это образование связей между близлежащими молекулами. Почему они образуются? Потому что у этих связей отрицательная потенциальная энергия. А поскольку системы всегда движутся по градиенту потенциала (где он имеет смысл) - то при встрече шероховатостей молекулы тут же падают в связь и получают взамен прибавку к кинетической энергии - нагреваются. А потом это тепло уходит от шероховатостей вглубь материала - потому что энтропия. А когда брусок проезжает дальше, и приходит время эту связь разрывать - то оказывается, что всё тепло от слипания уже ушло, и работу по вытаскиванию молекул из потенциальной ямы - по разрыванию связей - приходится выполнять внешней силе, которая и работает против трения. А если таковой силы нет - то эти натяжения и разрывы связей будут постоянно тянуть брусок против направления движения.
Получается такой цикл - молекула А подъезжает к молекуле Б, образуется связь АБ с выделением тепла, тепло расходится по материалу, молекула А проезжает мимо и стремится уйти в сторону, связь АБ тянет молекулу А обратно и забирает энергию на разрыв. Ключевая роль второго начала термодинамики заключается в том, что, если бы тепло не рассасывалось по степеням свободы, то разрыв АБ только вернёт на место ту энергию, которая выделилась в ходе образования АБ. А поскольку второе начало есть, то энергию на разрыв приходится каждый раз брать по-новому из общей кинетической энергии бруска.
#29
9:34, 10 окт. 2018

0iStalker
> термодинамика описывает параметры макросистем, в терминах
> масса/температура/давление
Именно за счёт того, что начальных параметров хватает только на то, чтобы задать вероятностное распределение состояний (а не одно точно определённое) - конечное положение системы тоже оказывается распределением, на котором термодинамика просто включает закон больших чисел.

Если ты мне скажешь "на стоящую на рельсах машину на полном ходу несётся товарный состав" - я не смогу сказать, в каком положении после этого окажется бампер от этой машины. Однако, я могу утверждать с довольно высокой степенью уверенности, что машину сплющит по оси рельс.
Так же и с термодинамикой - начальные условия дают только часть информации о системе, соответственно, на выходе получается целый спектр возможных исходов. Просто так получается, что в этом спектре, под критерий "тепловое равновесие" попадает намного больше вариантов, чем остальных; вот и получается, что на практике, в большинстве ситуаций кипяток остывает, лёд тает и прочее в том же духе.

Страницы: 1 2 3 4 Следующая »
ФлеймФорумОбщее

Тема в архиве.