¿Aire caliente para aumento-de un estadístico-punto de vista mecánico
Pregunta #6329 pregunta si, y por qué el aire caliente sube. El consenso respuesta es sencilla: - el aire caliente es menos denso que el aire frío - por lo tanto, por el director de la flotabilidad, se eleva. Sin embargo, es un termodinámicos explicación en vez de estadística-mecánico. Me gustaría hacer la misma pregunta de estadística-mecánico punto de vista.
Además, mientras que la flotabilidad argumento tiene sentido para mí para un entorno de volumen de aire caliente, no tiene sentido para mí por un sin cubierta de volumen.
Para un entorno de volumen H de aire caliente, la estadística-mecánica explicación para el aumento parece sencillo. Como el aire en un recinto cerrado, el volumen se pone más caliente, $PV=nRT$ dice que se expande, pero su presión disminuye. El aire por debajo de H se encuentra a una temperatura más baja, pero mayor que la presión de H. por Lo tanto, el promedio de la energía cinética por unidad de volumen es mayor por debajo de H que en H. por Lo tanto, si hay una barrera por debajo de H, más impulso sería transferida a la barrera desde abajo que desde arriba. Lo mismo sería cierto para el muro encima de la H; pero debido a que la presión atmosférica es inferior a una mayor altitud, la energía que se transfiere iba a ser menos. Por lo tanto el contenedor de ascenso.
Sin embargo, para nuestro completamente abierto-ejemplo de gas, no hay ninguna barrera, -- y una inexistente barrera no puede absorber cualquier tipo de impulso! Así que ahora vamos a reconsiderar el problema, pero esta vez sin una barrera que rodea la bañera de la región de H.
He aquí mi explicación. Por favor, haga agujeros en él :-)
Antes de que se calienta, el aire en la región de espacio H tenía la misma temperatura y presión que el aire circundante. A continuación, algunas agente que se añade energía a H a calentar las moléculas. Ahora las moléculas de H son más caliente que sus alrededores. Sin embargo, la densidad del número de moléculas de H no ha cambiado, es decir, no estamos todavía en equilibrio.
Con las moléculas de H de repente se mueve más rápido (y, como de costumbre con los gases, se mueven en direcciones aleatorias), todos de los límites de la H va a experimentar un gradiente de difusión. En todos los límites, más moléculas dejará H de entrar. Para ser claro, estos límites de H no tienen ninguna barrera física real de cualquier tipo; son meramente teóricas límites.
La energía de las moléculas de H por lo tanto dejan de H en todas las direcciones. Arriba, abajo y hacia los lados. Son reemplazados por un número más pequeño de menos energía que las moléculas de fuera. Cuando eso ocurre, la densidad del número de moléculas de H disminuye. En algún punto, alcanzar el equilibrio térmico, pero con la mayoría de la energía de calor después de haber abandonado la región H.
Así que ¿adónde ha ido? El aire por debajo H originalmente era más cálido y a una presión mayor que la del aire por encima de H. por lo tanto, el gradiente de difusión en el límite por encima de H será más pronunciado que el gradiente en el límite por debajo de H. por lo tanto, más calor la energía fluirá hacia arriba que hacia abajo. Sin embargo, definitivamente habrá de calor la energía que mueve tanto a abajo y a los costados de H.
Conclusión: mientras que el aire caliente tiende, en general, para mover hacia arriba, también se mueve hacia abajo y hacia los lados.
Es esta una conclusión correcta y el razonamiento?
