فشار در گلوله غول پیکر آب شناور در فضا

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 847

سپاس: 524

جنسیت:

تماس:

فشار در گلوله غول پیکر آب شناور در فضا

پست توسط rohamjpl »

شنا در یک توپ آب در فضا
به نظر می رسد که آنها به این نتیجه رسیده اند که فشار درون یک توپ غول پیکر آب در فضا صفر است.
نقل از جواب دوم:
به عنوان یک نتیجه گیری ، شما می توانید در یک کره حباب آب شنا کنید ، به هیچ وجه احساس فشار نکنید ، در حرکت دست و پاهای خود کمی مشکل داشته باشید ، زیرا آب پر از حباب است ، با این حال تصور می کنم سخت تر است به همین دلیل حرکت کنید.
بنابراین ، خط پایین شنا در یک گلوله بزرگ آب تقریباً احساس می شود در فضا با سرعت کم شنا می کنید - تا زمانی که توپ آب به اندازه کافی بزرگ شود (2.68 کیلومتر). پس از آن احساس می کنید در یک استخر غول پیکر در یک سیاره دور شنا می کنید. برای کاربردهای عملی ، توپ آب کار نمی کند ، اما استخر ماه عالی است.
با این حال ، من هنوز در مورد یک چیز گیج شده ام. تا آنجا که من می دانم ، اگرچه علت فشار اینجا در سطح زمین ممکن است وزن گرانشی تمام هوای بالای ما باشد (و علت فشار بیشتر در اعماق اقیانوس وزن تمام آب بالای آن است) در سطح محلی ، فشار واقعاً دلیل حرکت تصادفی ذرات ، خرد شدن ذرات اطراف آنها و تحریک حرکت آنهاست.
از این گذشته ، به همین دلیل افزایش دما باعث بالا رفتن فشار می شود.
با فرض اینکه این گلوله آب غول پیکر بخاطر انسجام می تواند خود را در کنار هم نگه دارد ، آیا هنوز هم فشار ناشی از ... خوب نیست ، به سادگی خود مولکول های آب ، به طور تصادفی در همه جهات حرکت می کنند؟
برای کمک به خوانندگان ، و به عنوان پاسخی به انتقادات شخصی که پاسخ داده است (انتقاد با مهربانی گرفته شده ، حق با شماست ، باید توضیح دهم. گرچه می توانستید آن را به روشی بهتر بیان کنید ...) ، به همین دلیل است که من من این سوال را می پرسم:
سعی می کنم فشار را درک کنم.
من سعی می کنم بفهمم که آیا این امر اساساً ناشی از "تأمین" مایعات در محل ناشی از نیروهای گرانشی است یا از چیزی ذاتی برای خود مایع (حرکت تصادفی آن).
اگرچه من می دانم که در یک سطح محلی ، حرکت تصادفی ذرات دلیل فشار است ، آنچه که من سعی می کنم درک کنم این است که آیا حرکت تصادفی ناشی از چیز دیگری است یا ذاتی خود مایعات است.
به طور خلاصه ، من می خواهم بدانم که آیا فشار بدون جاذبه وجود دارد یا خیر ، و این بهترین آزمایش فکری است که می توانم برای توضیح منظورم از این موضوع انجام دهم.در یک سطح محلی ، حرکت تصادفی ذرات دلیل فشار است ،
حرکت تصادفی ذرات با دما اندازه گیری می شود. هرچه دما بیشتر باشد ، حرکت تصادفی شدیدتر است.
اگر بخواهیم در مورد علل صحبت کنیم ، علت فشار بر برخی از دیوارها قبل از هر چیز تعامل متقابل ذرات و دیواره است. این واقعیت که ذرات به طور تصادفی حرکت می کنند ، ثانویه است. درست است که در گازها افزایش فشار اغلب با افزایش این حرکت تصادفی همراه است ، زیرا افزایش فشار گاز تنها با قرار دادن انرژی قابل توجه انجام می شود. اما در مایعات ، می توان فشار را با مقدار ناچیز کار و بنابراین با تغییر ناچیز در شدت این حرکت تصادفی افزایش داد.
فشار چنین مایعی به دلیل اثر متقابل نیروی ذرات با دیواره ها و یکدیگر است ، لزوماً به دلیل حرکت تصادفی آنها نیست. کافی است که ذرات یکدیگر را فشار دهند یا بکشند. آنها مجبور نیستند به سرعت حرکت کنند. می توانید در آب بسیار سرد یا در یخبندان با دمای 1 درجه سانتیگراد فشار زیادی داشته باشید.
وقتی فشار یک آب مایع افزایش می یابد ، مثلاً با حرکت دادن پیستون در یک سرنگ مسدود شده پر از آب ، افزایش دمای آب بسیار ناچیز است و معمولاً فراموش می شود.
اکنون به سوال من - جاذبه نیز برای فشار لازم نیست. آنچه برای افزایش فشار لازم است ، بدن دیگری است که گاز یا مایع را به حجم کمتری فشار می دهد. بر روی زمین ، این بدن با گرانش خود زمین است ، اما همان فشار در یک ظرف بسته مانند ایستگاه فضایی بین المللی به سادگی با مقاومت کافی در برابر فشار و فشار کافی گاز حاصل می شود. در آنجا جاذبه موثری وجود ندارد ، اما به دلیل دیواره هایی که اجازه خروج گاز را نمی دهند ، فشاری نزدیک به 100kPa وجود دارد.با فرض اینکه این گلوله آب غول پیکر بخاطر انسجام می تواند خود را در کنار هم نگه دارد ، آیا هنوز هم فشار ناشی از ... خوب نیست ، به سادگی خود مولکول های آب ، به طور تصادفی در همه جهات حرکت می کنند؟
این یک فرض کاملا غیر واقعی است و نشان دادن آنچه اتفاق می افتد باید به توضیح چگونگی کمک کند.
نیروهای منسجم باعث ایجاد کشش سطحی می شوند که می تواند اختلاف فشار بین کره آب و خارج را حفظ کند. اختلاف فشار ناشی از کشش سطحی بین یک مایع داخلی و سطح گاز و گاز به عنوان فشار لاپلاس شناخته می شود. فشار لاپلاس برای یک کره با معادله داده می شود$\Delta P = \gamma \frac 2R
$جایی که ΔP اختلاف فشار بین سطوح منحنی است ، $\gamma
$ کشش سطحی مایع است و R شعاع کره است. ما می توانیم در خلا of فضا فرض کنیم که فشار خارجی 0 است ، بنابراین اگر فرض کنیم فقط نیروهای منسجم در حال کار هستند ، مقدار ΔP نشان دهنده فشار کل درون کره است.
حال اگر به کشش سطحی آب نگاه کنیم ،$\gamma_{\text{water}}=71.97 \ \frac{\text{mN}}{\text{m}}
$ (من فرض می کنم شرایط استاندارد را نشان می دهم ؛ اما واقعاً به دلایل زیر ، فکر نمی کنم بتوانید کشش واقعی سطح مایع را در خلا of فضا) و معادله فشار لاپلاس ، می توان بخشی از این مشکل را مشاهده کرد. فرض کنید شعاع کره 2 متر باشد ، زیرا این کوچکترین شعاعی است که حتی می توانید آن را شنا کنید.
$\Delta P = \frac {2}{2 \ \text{m}} \cdot71.97 \ \frac{\text{mN}}{\text{m}} = 71.97 \frac{\text{mN}}{\text{m}^2}
$فشار اتمسفر 1.4 میلیون بار بیشتر است (و فقط با افزایش شعاع کمتر می شود مگر اینکه گرانش را در نظر بگیرید). بنابراین برای توضیح این جنبه ، اگر یک گلوله غول پیکر آب بتواند فقط از طریق انسجام خود را در کنار هم نگه دارد ، در واقع احساس فشار برای شنا در داخل آن احساس نمی شود.
اما این احتمالاً همه گیجی شما را که مربوط به همان چیزی است که در ابتدا ذکر کردم برطرف نمی کند. فرض غیرواقعی بیشتر این است که آب در این شرایط به عنوان مایعات باقی می ماند. به دلیل انسجام نمی تواند خود را به عنوان آب مایع در این فشارها حفظ کند. همانطور که در جواب دیگر ذکر شد ، می خواهد مراحل را تغییر دهد. همه اینها به اثرات ترمودینامیکی سیال بستگی دارد ، نه به اندازه اثرات منسجم. بسیار آسان است که ببینید در فشار کم ، (مانند خلا of فضا با حداقل نیروی منسجم) حتی نمی توانید یک فاز مایع از آب داشته باشید.hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile260 smile072
تصویر

ارسال پست