چرا دود در هوا بالا می رود؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2132

سپاس: 3824

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamjpl »

چواب دیگه من
پاسخ قسمت اول: ما می دانیم که با این واقعیت که جعبه شتاب نمی گیرد، شیب فشاری وجود ندارد. حفاظت از نقض مومنتوم را می توان نقض بوت استرپ نامید. وقتی هیچ نیروی خارجی در داخل جعبه (مانند گرانش) وارد نمی شود، اگر گاز می تواند روی جعبه فشار بیاورد یا خیر، فقدان گرادیان را آشکار می کند. حتی بیشتر از لایه های گازی که شتاب نمی گیرند. در گرانش صفر، نمودار بدنه آزاد سیستم جعبه/گاز هیچ نیرویی ندارد. نمودار بدنه آزاد خود جعبه فقط دارای فشار تفاضلی از گاز است. تنها راه برون رفت از این امر این است که آن گرادیان وجود نداشته باشد.
اگر گرانش وجود داشته باشد، یک گرادیان فشار وجود دارد. و اگر جعبه را روی ترازو در خلاء قرار دهید، گاز به این ترتیب وزن خود را به سیستم کمک می کند. این کار را با استفاده از گرادیان فشار داخل جعبه انجام می دهد. (و اگر آن را در اتمسفر وزن کنید، به این صورت است که گاز داخل آن مانع از شیب فشار خارجی می شود که وزن جعبه کمتر از وزن آن به نظر برسد).
در مورد بخش دوم: حداقل می دانیم که چگالی در حال تغییر است (از جمله با فرض صفر جاذبه). برای یک لایه مشخص از n ثابت، v بین لایه ها متفاوت است. یا برای یک لایه معین از v ثابت، n بین لایه ها متفاوت است. این مهم است که در مدل مشخص شود که کدام یک است.
پس از یادگیری از آن، به این موضوع بیشتر نگاه کردم و این پاسخ را اضافه می کنم تا جزئیات بیشتری را برای هر کسی که علاقه مند است ارائه دهم.
سوال دو جانبه بود: آیا فشار در یک گاز ساکن با گرادیان دما یکنواخت است یا خیر، و اگر چنین است پس استدلال ساده در مورد انتشار که نشان می دهد فشار ممکن است یکنواخت نباشد چه اشکالی دارد.
پاسخ این است که فشار یکنواخت است و استدلال ساده در مورد انتشار نمی تواند به درستی برای غیر همسانگردی توزیع سرعت محاسبه شود. پس بیایید به آن استدلال کمی کاملتر نگاه کنیم.
فشار یکنواخت است زیرا گاز در تعادل مکانیکی قرار دارد و اگر فشار یکنواخت نبود یک جریان حجمی برای بازگرداندن تعادل مکانیکی وجود دارد.
در مدل کره سخت یک گاز، هیچ نیروی دوربردی بین مولکول‌ها وجود ندارد، و در این مورد فشار در جهت i'م صرفاً به دلیل شار تکانه است:
$P_i = \langle m v_i n v_i \rangle = m n \langle v_i^2 \rangle$
که در آن میانگین بیش از توزیع سرعت است (و m جرم یک ذره گاز است؛ n چگالی عدد است). از این رو ما آن را داریم
$P_x + P_y + P_z = n m \langle v^2 \rangle$
بنابراین مجموع فشارها در سه جهت با چگالی انرژی جنبشی متناسب است. در شرایط غیرتعادلی، تعریف استاندارد دما در این حوزه از فیزیک به گونه ای است که با انرژی جنبشی مرتبط است:
$T = \frac{1}{3 k_{\rm B}} m \langle v^2 \rangle.$.
در نتیجه اگر $P_x = P_y = P_z = P$ معادله حالت است
$P = n k_{\rm B} T$
در مورد گاز ساکن با گرادیان دما در هر مکان باقی می ماند. از این رو وقتی ادعا می کنیم که P یکنواخت است، ادعا می کنیم که nT یکنواخت است. بنابراین وضعیت این است که مناطق در دمای پایین تر چگالی بالاتری دارند و بنابراین نرخ انتشار معمولی (که متناسب با $n T^{1/2}$ است) در مناطق دمای پایین بیشتر خواهد بود. این نشان می دهد که انتشار در برابر گرادیان دما وجود دارد. با این حال، اگر گاز در وضعیت ساکن باشد، این امکان وجود ندارد، بنابراین وظیفه توضیح این است که چرا این انتشار اتفاق نمی افتد. پاسخ به سادگی این است که غیر همسانگردی توزیع سرعت در هر نقطه برای مقابله دقیق با این انتشار کافی است.
درسی اصلی که من از این موضوع می گیرم این است که استدلالی که به طور گسترده در ارائه های ساده نظریه جنبشی استفاده می شود، که در آن رسانش حرارتی با محاسبه شار انرژی در حین حرکت مولکول ها بین لایه هایی که توسط یک مسیر آزاد متوسط ​​از هم جدا شده اند، تخمین زده می شود، حتی به عنوان یک تصویر تقریبی بسیار ساده است. ، زیرا همان مدل همچنین نشان می دهد که خود مولکول ها به طور متوسط ​​در جهت معکوس پخش می شوند که ما می دانیم نادرست است. اما اگر مدلی یک پیش‌بینی را نادرست اعلام کند، نمی‌توانیم به پیش‌بینی‌های دیگر آن اعتماد کنیم. بنابراین فکر می‌کنم این تصویر نباید در ارائه‌های سطح پایه نظریه جنبشی ارائه شود. در عوض ما به مدلی نیاز داریم که مسائل مربوطه را در نظر بگیرد و در عین حال برای یک دوره ابتدایی تا حد امکان ساده باشد.
یک مدل بسیار بهتر که هنوز ناقص است اما به اندازه کافی برای اهداف آموزشی ساده است، این است که معادله بولتزمن را با عملگر BGK (Bhatnagar-Gross-Krook) در سمت راست انجام دهیم. به نظر می رسد که این رویکرد پیش بینی هایی را انجام می دهد که حس فیزیکی دارند. این مدل فرمول‌های معمولی برای ضرایب انتقال (انتشار، ویسکوزیته، هدایت حرارتی) را با فاکتورهای عددی دریافت می‌کند که تقریباً درست هستند اما در کمترین مرتبه در مسیر آزاد متوسط ​​دقیقاً درست نیستند. بنابراین این نظریه جایگزین نظریه چپمن-انسکوگ نمی شود که به طور قابل توجهی بیشتر درگیر است و برای یک دوره مقدماتی مناسب نیست. اما استفاده از عملگر BGK به عنوان اصطلاح برخورد در معادله بولتزمن منجر به یک راه حل آسان می شود، و این می تواند نشان دهد که چگونه رسانش حرارتی می تواند اتفاق بیفتد در حالی که سرعت ها به گونه ای توزیع می شوند که هیچ شار انتشاری خالصی از خود ذرات وجود ندارد یا با یا در مقابل گرادیان دما..I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست