by 
Τα Κονκόρντ ταξίδευαν με 700 m/s.
Σε μια πτήση είχαν ένα δοχείο 22,4 λίτρων με ήλιο σε πίεση μιας ατμόσφαιρας και θερμοκρασία 273 Κ.
Το δοχείο ήταν τέλεια θερμομονωτικό και είχε σταθερό όγκο.
Όταν αποβιβάστηκαν τι συνέβη με τη θερμοκρασία του ηλίου;
Έμεινε ίδια, αυξήθηκε ή ελαττώθηκε;
Τι να απαντήσουμε;
Καλησπέρα Γιάννη. Πιθανόν είναι κρίσιμος παράγοντας το πλήθος των μορίων και των κρούσεων. Επίσης όταν ένα μόριο συγκρούεται στη φάση της επιβράδυνσης με το μπροστινό πχ τοίχωμα του δοχείου χάνει κινητική ενέργεια ως προς τη γη παρά το ελαστικόν της κρούσης Το τεράστιο πλήθος των κρούσεων έχει ως αποτέλεσμα την γρήγορη μεταφορά μεταφορικής κινητικής ενέργειας από το αέριο στο δοχείο και το αεροπλάνο. Βέβαια αυτά που γράφω είναι μια πρόχειρη εκτίμηση.
Δημήτρη έκανα ανάλογες σκέψεις.
Τώρα σκέφτομαι κάτι άλλο.
Σε κάθε περίπτωση ή δεν αλλάζει η θερμοκρασία ή αλλάζει μόνο θεωρητικά και μη μετρήσιμα.
Ένας παρατηρητής βρίσκεται μέσα στο δοχείο που κινούμενο δεξιά επιβραδύνεται.
Βλέπει κάθε μπαλάκι να δέχεται δύναμη D’ Alembert. Είναι σαν ένα βαρυτικό πεδίο προς τα δεξιά.. Δυο εικόνες:
Στην πάνω εικόνα τα μόρια είναι μαζεμένα κυρίως δεξιά. Τα μόρια έχουν συνολικά μικρότερη δυναμική ενέργεια και μεγαλύτερη κινητική.
Στην κάτω εικόνα τα μόρια είναι μαζεμένα κυρίως αριστερά. Τα μόρια έχουν συνολικά μεγαλύτερη δυναμική ενέργεια και μικρότερη κινητική.
Αν η D’ Alembert μηδενιστεί την πάνω στιγμή η κινητική ενέργεια θα διατηρηθεί στα 68 J.
Αν Αν η D’ Alembert μηδενιστεί την κάτω στιγμή η κινητική ενέργεια θα διατηρηθεί στα 57 J.
Ποια εικόνα είναι πιο πιθανή;
Βρήκα εύκολα την πάνω εικόνα αλλά όχι εύκολα την κάτω.
Αν τα μπαλάκια ήταν 60 αντί 6 η ταλαιπωρία θα ήταν μεγαλύτερη.
Αν ήταν 600 δεν θα τα κατάφερνα.
Αν ήταν 6.000 σίγουρα η D’ Alembert θα έπαυε όταν η κινητική είναι 68 J και όχι όταν είναι 57 J.
Επομένως όταν ένα δοχείο που περιέχει 6.000 μπαλάκια επιβραδύνεται τότε είναι προφανές ότι όταν θα σταματήσει και θα εξαφανιστεί η D’ Alembert θα έχει μεγαλύτερη κινητική ενέργεια από αυτήν που είχε όταν εκινείτο με σταθερή ταχύτητα.
Η μέση λοιπόν κινητική ενέργεια αυξήθηκε. Πόσο;
Πάμε πάλι στα 6 μπαλάκια:
Όπως βλέπουμε πριν αρχίσει η επιβράδυνση του δοχείου με τα 6 μπαλάκια η κινητική ενέργεια ήταν 52 J και έγινε 68 J. Αύξηση κατά 16 J.
Καλημέρα Γιάννη.
Νομίζω ότι η μελέτη με την βοήθεια του βαρυτικού πεδίου, αποδιδόμενο στη δύναμη d΄Alembert, είναι λογική. Ας την δοκιμάσουμε για το αέριο που αρχικά έχει εσωτερική ενέργεια 3360J. Να υποθέσουμε ότι το αεροπλάνο επιβραδύνεται ομαλά και σταματά σε χρόνο 35s; Τότε έχει επιτάχυνση μέτρου α=20m/s2 και η αποδιδόμενη δυναμική ενέργεια (h=x=0,25m) είναι ίση με U=max= 0,2J!!!
0,2J στα 3360J.
Ασήμαντη αύξηση εσωτερικής ενέργειας (άρα και θερμοκρασίας…), μη μετρήσιμη…
Καλημέρα Διονύση.
Ακριβώς είναι μη μετρήσιμη.
Αυτό το x είναι μάλλον της τάξης του 0,5 cm.
Το πεδίο είναι λογικά της τάξης του 0,2g.
Αν συγκριθεί με τα 3.360 J έχουμε αύξηση 0,00002%
Αντίστοιχη αύξηση έχουμε στη θερμοκρασία. Μη μετρήσιμη.
Έτσι οι φίλοι που είπαν ότι η θερμοκρασία μένει σταθερή είχαν δίκιο.
Η κατάσταση διαφοροποιείται στην περίπτωση σφοδρής κρούσης του δοχείου με τοίχο όπου οι επιταχύνσεις είναι πολύ μεγαλύτερες.
Ακριβώς Γιάννη.
Στην σφοδρή κρούση, έχουμε την πολύ μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας!
Τότε η κινητική ενέργεια του αερίου, εξαιτίας της κίνησης του αεροπλάνου θα προκαλέσει μεγάλη αύξηση της εσωτερικής ενέργειας… Αρκεί στην εξίσωση με την “δυναμική ” ενέργεια βάλουμε πολύ μικρότερο χρόνο, οπότε αυξάνεται η επιτάχυνση και η δύναμη D’ Alembert…
Ακριβώς Διονύση.
Διονύση για να γλυτώσω υπολογισμούς με τον βαρομετρικό νόμο προσέφυγα στην ΤΝ.
Για δοχείο ύψους 1 m στο βαρυτικό πεδίο της γης το κέντρο μάζας μετατοπίζεται κατά 0,1mm. Δηλαδή πολύ λιγότερο. Έτσι η μεταβολή της θερμοκρασίας είναι 20.000 φορές μικρότερη από την προηγούμενη εκτίμηση.
Δηλαδή ο ορισμός του αμελητέου και μη μετρήσιμου!
Γιάννη προγούμενα έβαλα 0,25m για να το πολ/σω με το 4!!!
Προφανώς τα μεγέθη είναι ακόμη μικρότερα!
Ας προσθέσω μόνο ότι κατά το φρενάρισμα, μπορεί κάποια μόρια να… παρεκτραπούν!!! οπότε τελικά κάποια επιπλέον οργανωμένη ενέργεια να μετατραπεί σε ανοργάνωτη…
Αλλά τελικά δεν νομίζω να αξίζει τον κόπο, να μιλάμε για αύξηση θερμοκρασίας…
Δεν αξίζει τον κόπο και καλώς δεν κάνουμε τέτοιους υπολογισμούς.
Εγώ εκτίμησα σε μισό πόντο (πολύ λιγότερο από 25 πόντους) τη μετατόπιση του κέντρου μάζας και μου την έβγαλε ένα δέκατο του χιλιοστού!!
Kαλο μεσημερι σε ολους.Καταλαβαινω οτι η ερωτηση ειναι αν θα εχουμε μεταβολη θερμοκρασας η οχι, Διαβαζω στην αρχικη ερωτησ稔 Έμεινε ίδια, αυξήθηκε ή ελαττώθηκε;¨” Η θεωρια θα δωσει την απαντηση οχι μια μετρηση , Έμεινε ίδια σημανει μεταβολη ακριβως μηδεν οχι περιπου μηδεν. Σε μια θεωρητικη ερωτηση θεωρουμε οτι εχουμε απεριοριστες δυνατοτητες ακριβεας στην μετρηση, Δεν απανταμε λεγοντας οτι αυτο που βρισκουμε δεν υπαρχει επειδη ειναι μη μετρησιμο.
Καλημέρα Κωνσταντίνε.
Και εσύ δίκιο έχεις.
Κυριολεκτώ παρά το ότι χρησιμοποιώ φράση του Νασρεντίν Χότζα.
Καλό μεσημέρι. Προτείνω και μια καθαρά θερμοδυναμική αντιμετώπιση. Σύστημα: Το αέριο. 1ος νόμος για την φάση της επιβράδυνσης του αερίου: ΔU = Q + W = Q – |W|. Q = 0 λόγω των μονωτικών τοιχωμάτων του δοχείου. Στην διάρκεια του φαινομένου δεν υπάρχει μεταβολή κάποιας εκτατικής παραμέτρου του συστήματος (πχ dV = 0). Άρα δεν υπάρχει θερμοδυναμικό έργο W=0. Συνεπώς ΔU = 0 και Τ = σταθ. Η δύναμη που ασκεί το δοχείο στο αέριο κάνει έργο που αντιστοιχεί στην μετατόπιση του κέντρου μάζας του αερίου. Η θέση όμως του κέντρου μάζας δεν είναι θερμοδυναμική παράμετρος του συστήματος , οπότε το έργο αυτό δεν είναι θερμοδυναμικό έργο. Επηρεάζει μόνο την μεταφορική κινητική ενέργεια του συστήματος.