Фазовые переходы можно считать воистину критическими проявлениями, но они постоянная и неотъемлемая часть физического мира. Для нашей модели рассуждения о кристаллизации, то есть переходе в твёрдое состояние бессмысленны, но вот переход жидкости в пар, то есть газообразное состояние —теоретически возможен. При этом надо помнить два момента:
- это происходит по достижении определённой термодинамической температуры, но она определяется свойствами текущего состояния жидкости (наличием примесей в особенности) и априори неизвестна. Более того, она явна будет привязана к среде обучения и варьироваться в зависимости от неё. То есть если такой переход и возможен, то поначалу нужно научиться выявлять его по совокупности вторичных проявлений. Ну и собственно на подведение жидкости к точке фазового перехода требуется подвод энергии — для достижения определённого совокупного уровня кинетической энергии молекул и частиц.
В рамках нашей модели мы уже говорили, что в идеале плотность жидкости постоянна или является слабо убывающей функцией. То есть на физическом языке мы говорим о несжимаемой или практически несжимаемой жидкости, которая, конечно, не является идеальным газом/жидкостью, но её параметры больше соответствуют идеальным законам термодинамики. Так как в нашем случае внешние размеры трубы на отдельном участке неизменны, то объём жидкости постоянен, и мы говорим о так называемых изохорных процессах. В них $p/T = \mathrm{Const}$. Но нужно понимать, что изохорным его считать можно только локально. Причину напоминает нам слайд ниже.
Скороварка - самый простой практический пример для формально закрытых объёмов
Если параметры среды (давление) теоретически можно и сделать сколь угодно высокими (они достаточно абстрактны), то настоящая проблема лежит в том, что сам рост кинетической энергии означает рост скоростей и то, что всё большую роль начнут играть законы теории относительности: максимальный уровень энергии $mc^2$ для частицы ученика. Другими словами, достижение уровня энергии, соответствующей точке фазового перехода может оказаться просто нереализуемым.
Взято с http://fizmat.by/kursy/molekuljarnaja/izoprocess
- на само парообразование требуется значительная затрата энергии, и чем больше количество этого вещества, тем больше дополнительной энергии потребуется. Да и произойдёт это не моментально. То есть и с физической, и с педагогической точки зрения потребуются значительные дополнительные усилия и переход должно сопровождаться ростом турбулентности во время условного закипания. Да и процесс этот отнюдь не мгновенный. Только как это будет выглядеть с педагогической стороны — даже не могу пока предположить.
- Третьим, неупомянутым в силу очевидности моментом является то, что основные законы физики едины для газа и жидкости, просто метафорически понятие жидкости было ближе к педагогике, и построение модели началось с принятия как гипотезы того, что мы моделируем именно жидкость. Однако описав и подробно разобрав механизмы взаимодействия двух основных составных частей среды, мы выявили её плохую сжимаемость. Черта характерная именно для жидкости, а не газа.
Замечу, что никто не запрещает нам внедрить третий, нейтральный компонент в качестве основы. Тоже несжимаемый, электрически нейтральный и 100% магнитно-проницаемый компонент. Равно как и со 100% теплопроводностью.Поэтому возможность фазового перехода скорее интересна как интеллектуальное упражнение на выявление возможных противоречий в модели и допущениях (гипотезах) при её построении. За исключением верного замечания о том, то на многих участках траектории процесс действительно близок к изохорному и должна существовать прямая пропорциональность между давлением среды и термодинамической температурой на коротких участках. Зависимость, не несущая никаких новшеств в физическом плане, но на отношение $p/T$ стоит обратить внимание в поисках адекватной педагогической интерпретации, так как обе характеристики: и давление и температура пока получили только абстрактно–предварительную трактовку.
Комментарии
Отправить комментарий