Cтатья Черноуцана А. И. О ледниках, скороварках...

[alsak]

На сайте physbook.ru шло обсуждение статьи «Черноуцан А. И. О ледниках, скороварках и теореме Карно //Квант. — 1991. — № 3. — С. 39,42-44.»
Так как на сайта physbook значительно меньше посетителей, чем здесь, да и не все догадываются, что можно смотреть вкладки «обсуждение», то я решил продолжить его (обсуждение) на этом форуме. Приглашаю присоединиться всем желающим.

[alsak]

Материал с physbook.ru:

Вопрос пользователя Peter

Смотрим:
Снимем сосуд с термостата и теплоизолируем его (рис. 1, в), после чего будем медленно увеличивать давление до тех пор, пока оно не станет равным p₁ + Δp = 1,01 атм (для этого будем потихоньку подсыпать на поршень песочек). При этом температура системы понизится до значения T₂ = T₁ - ΔT, равного температуре плавления льда при давлении 1,01 атм.
То есть профессор утверждает, что ежели начать сжимать воду, то ее температура начнет понижаться.

Ответ Ruslanа 19:50, 17 июня 2010

Нет, профессор утверждает, что если сжимать равновесную смесь льда и воды, то температура смеси будет падать, это видно из фазовой диаграммы воды (см. рис.)
 

Ответ Peter'a Ruslan'у

Вы что, совсем читать не умеете? Где это Вы обнаружили "равновесную смесь льда и воды"? Внимательней надо быть. Смотрим там же пункт 1: "Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T₁, и передадим системе количество теплоты Q₁ = λm, необходимое для плавления ВСЕГО льда (λ — удельная теплота плавления)." То есть - в ёмкости находится вода. При температуре 0 градусов Цельсия. И профессор утверждает, что если эту воду сжать, то ее температура "автоматически" понизится (читайте пункт 2). В отсутствие теплообмена!!! (Так как у профессора черным по белому написано - "теплоизолируем его", то есть сосуд с водой.) Лучше всего, Руслан, проведите натурный эксперимент. А то со своими умозаключениями Вы еще и не то напридумываете.

Ответ Ruslanа 09:56, 18 июня 20

Цитата со статьи:
Давайте представим нашу воображаемую машину Карно в виде цилиндра с поршнем (рис. 1, а). Заложим в нее лед массой m под давлением p₁ = 1 атм при температуре t₁ = 0 °C (T₁ = 273 К). Постоянное давление будем обеспечивать грузом, лежащим на поршне. Чтобы подчеркнуть, что вода и лед находятся в равновесии, в уголке сосуда мы изобразили небольшое количество воды.
Во всем описанном цикле Карно рабочим телом является равновесная смесь воды и льда. И после первого шага так же остается равновесная смесь. И все рассуждения ведутся только для нее.

Ответ Peter'a Ruslan'у

Во-первых. Профессор сам пишет "Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T₁, и передадим системе количество теплоты Q₁ = λm, необходимое для плавления ВСЕГО льда (λ — удельная теплота плавления)." ВСЕГО ЛЬДА. Знаете, что такое удельная теплота плавления? Это теплота, которую надо передать единице массы льда, чтобы получилась вода. Раньше, в XVIII-XIX веках ее называли латентной, скрытой теплотой. И если льду массой m (при 0 градусов Цельсия и при давлении в 1 атмосферу) передать количество теплоты Q₁ = λm, то ВЕСЬ ЛЕД РАСТАЕТ. А Ваш профессор может рисовать в уголке все что ему вздумается - на то он и профессор.
Во-вторых, а зачем профессору понадобился груз, лежащий на поршне? Каждому нормальному человеку известно, что давление в 1 атмосферу обеспечивает воздух, атмосфера Земли. Грузиком же создается ИЗБЫТОЧНОЕ давление в 1 атмосферу. Знаете, что такое избыточное давление и чем оно отличается от абсолютного?
В третьих. Вы совсем запутались. Дело в том, что если сжимать воду, то ее температура не понизится, а немного повысится - совсем чуть-чуть. Пропорционально уменьшению объема воды. Если сжимать лед - то же самое, температура льда тоже немного повысится. Температура водно-ледовой смеси - не изменится, но при этом часть льда (совсем мизерная) расплавится. То есть выделенное тепло будет "потрачено" на фазовый переход.
В четвертых. График фазовых переходов лишь ПОКАЗЫВАЕТ, в каком агрегатном состоянии будет находиться вещество с химической формулой Н₂О при таких-то и таких-то давлении и температуре.

Ответ Peterу alsak 08:11, 19 июня 2010

Вы высказали свое мнение (причем эта тема уже обсуждалась на сайте newsland.ru, возможно и вами), услышали ответ. Чего вы добиваетесь здесь? Вам нужно этот вопрос обсуждать с автором статьи или на страницах журнала Квант.
А вы пытаетесь доказать, какой вы умный. Уровень знаний ваших оппонентов показывает их работа и достижения.
Черноуцан А.И. - заместитель главного редактора журнала Квант, автор достаточно хороших книг, по которым готовятся ученики к олимпиадам различного уровня.
А кто вы, Peter?

alsak - руководитель проекта physbook.

Ответ Peter'a alsak'у

То есть профессор Черноуцан - из касты неприкасаемых? И каждое его слово есть истина в последней инстанции? Про то, кто я такой, я уже сказал. Я - грамотный в техническом отношении инженер. Кстати, в журнал Квант я послал электронное письмо по этому поводу. Очень сомневаюсь, что получу на него ответ. А еще больше сомневаюсь, что и письмо и ответ будут опубликованы в журнале Квант. Ведь там же зам главного редактора - профессор А.И.Черноуцан.

Ответ Ruslanа 12:40, 19 июня 2010

1. Подвод теплоты при условии контакта с термостатом, поддерживающим температуру T₁ = 273 К, не нарушает фазового равновесия. Можно предположить, что после 1-го шага цикла остается бесконечно малое количество нерастаявшего льда, если Вам будет так понятнее.
2. Не стоит придираться к картинкам. И, если на то пошло, то сосуды на рисунках изображены закрытые, и нигде не говорится, что внутри них атмосферное давление.
3. Я не знаю, что будет с водой или льдам, если их сжимать. Вероятно, это довольно сложный вопрос. Но еще раз повторяю, что в этой статье речь идет о сжатии равновесной системы воды и льда.
4. Судя по всему, Вы не понимаете, что такое фазовое равновесие.

Ответ Peter'a Руслану

1. Эти досужие рассуждения про "оставшееся бесконечно малое количество нерастаявшего снега" - весьма весомый довод. Еще раз говорю. Если Вы - настоящий физик, проведите натурный эксперимент.
2. Если снаружи на поршень действует атмосферное давление, и поршень никуда не движется, то изнутри на поршень тоже действует давление, равное атмосферному.
3. Могу сказать со всей категоричностью - остывать ни лед, ни вода при сжатии не будут.
4. No comment...

Отдохнул я немного и подумал, что надо все разжевать. Профессор пишет: "1. Поставим цилиндр на нагреватель (термостат), имеющий температуру T₁, и передадим системе количество теплоты Q₁ = λm, необходимое ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ ВСЕГО ЛЬДА (λ — удельная теплота плавления)." Если Вы спросите у кого угодно, он вам скажет, что когда к Вам подходит грабитель, и отнимает ВСЕ деньги, то это означает, что у Вас денег не осталось ни копейки. Если плавится ВЕСЬ ЛЕД, это означает, что льда больше не осталось.
Профессор пишет: "2. При этом поршень с грузом немного опустится (рис. 1, б), так как объем льда больше, чем объем воды . На графике в координатах р, V (рис. 2) этому процессу соответствует линия 1—2." Почему поршень опускается? Потому что объем льда больше, чем объем воды. Потому что лед растаял и превратился в лед. Ни о какой равновесной ледово-водной смеси речь не идет.
И, что самое интересное, да даже бы в емкости была ледово-водная смесь и ее стали бы сжимать - все равно ни лед, ни вода от сжатия не охлаждаются. Кстати, под коньком лед плавится... Интересно, почему?

[Peter]

Только сейчас заметил
Фраза "Потому что лед растаял и превратился в лед", конечно, должна выглядеть так: "Потому что ВЕСЬ лед растаял и превратился в воду".

[Peter]

Хочу еще немного прокомментировать Руслана:
Ответ Ruslanа 09:56, 18 июня 20
Цитата со статьи:
Давайте представим нашу воображаемую машину Карно в виде цилиндра с поршнем (рис. 1, а). Заложим в нее лед массой m под давлением p₁ = 1 атм при температуре t₁ = 0 °C (T₁ = 273 К). Постоянное давление будем обеспечивать грузом, лежащим на поршне. Чтобы подчеркнуть, что вода и лед находятся в равновесии, в уголке сосуда мы изобразили небольшое количество воды.
Во всем описанном цикле Карно рабочим телом является равновесная смесь воды и льда. И после первого шага так же остается равновесная смесь. И все рассуждения ведутся только для нее.

Так вот, Руслан. Цикл Карно - это цикл Карно. Он действует исключительно для газов и, больше того исключительно для идеальных газов. Газовые законы не действуют для жидкостей и твердых тел. Никаких фазовых переходов в цикле Карно нет и никогда не было. Равно как и в цикле Отто, и в цикле Дизеля и т.д. и т.п.

[Ruslan]

Так вот, Руслан. Цикл Карно - это цикл Карно. Он действует исключительно для газов и, больше того исключительно для идеальных газов. Газовые законы не действуют для жидкостей и твердых тел. Никаких фазовых переходов в цикле Карно нет и никогда не было. Равно как и в цикле Отто, и в цикле Дизеля и т.д. и т.п.
Цикл, описанный профессором, посему предлагаю называть по имени аффтора - цикл Черноуцана.

Боюсь, что после этих слов, Вам придется назвать неучем самого Карно. Наивный Карно полагал, что в его цикле можно использовать любое рабочее вещество и даже доказал теорему, которая сейчас формулируется следующим образом:

коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по циклу Карно, зависит только от температур нагревателя и холодильника, но не зависит от устройства машины, а так же от вида используемого рабочего вещества.

[Peter]

Называть неучем Карно я не хочу и не буду. Сади Карно много и прилежно учился. Кроме того, он некоим образом мой коллега - военный инженер. Об этом можно прочитать в моей статье. Статью можно найти на сайте letitbit.tv/files/35990/reflexion_sur_la_theorem_carnot.rar Для скачивания на халяву, т.е. бесплатно, надо выбрать внизу малоприметную надпись "<- Другой способ загрузки", а на появившемся окне - "Скачать" под рисунком, где "Медленно и мало". Кроме того, могу выслать статью на любой e-mail любому желающему.

А вот рассуждения Карно действительно довольно наивны, так как они соответствовали уровню знаний того времени. Вам, наверно, и невдомек, что самой передовой теорией теплоты в то время была теория теплорода, в трудном бою одержавшая победу над теорией флогистона. Кстати, периодической таблицы Менделеева еще не существовало и в помине. Так как Менделеев родился через два года после смерти Карно.

Если хотите, могу Вам прислать один из вариантов трактата Карно - на французском языке в формате *.pdf, чтобы Вы лично могли убедиться в том, что именно писал Карно и как именно он "доказывал" свою теорему. Кстати, в моей статье есть ссылка и на русский перевод его "Reflections..." - Бурсиана и Круткова.
Да и вообще лучше бы было, если бы Вы не верили всему тому, что написано в учебниках СЛЕПО, а пытались соотнести то, что там написано, со своими наблюдениями.

[Ruslan]

А вот рассуждения Карно действительно довольно наивны, так как они соответствовали уровню знаний того времени. Вам, наверно, и невдомек, что самой передовой теорией теплоты в то время была теория теплорода, в трудном бою одержавшая победу над теорией флогистона. Кстати, периодической таблицы Менделеева еще не существовало и в помине. Так как Менделеев родился через два года после смерти Карно.

Если хотите, могу Вам прислать один из вариантов трактата Карно - на французском языке в формате *.pdf, чтобы Вы лично могли убедиться в том, что именно писал Карно и как именно он "доказывал" свою теорему. Кстати, в моей статье есть ссылка и на русский перевод его "Reflections..." - Бурсиана и Круткова.
Да и вообще лучше бы было, если бы Вы не верили всему тому, что написано в учебниках СЛЕПО, а пытались соотнести то, что там написано, со своими наблюдениями.

Доказательства этой теоремы самого Карно я не видел - в французском не силен, чтобы читать его трактаты.
Но я открыл 2 основных институтских учебника физики - 1) Сивухин, Термодинамика и молекулярная физика и 2) Ландау и Лифшиц, Статистическая физика. В первом приводится доказательство этой теоремы с позиции общей физики, во втором - с позиции современной теоретической физики. Им Вы тоже не верите? Может тогда напишите свой курс физики, по которому мы все и будем учиться?

[Peter]

Статью мою прочитайте. Там все написано - про все ныне существующие "доказательства" теоремы Карно.

[alsak]

Снимем сосуд с термостата и теплоизолируем его (рис. 1, в), после чего будем медленно увеличивать давление ....
То есть профессор утверждает, что ежели начать сжимать воду, то ее температура начнет понижаться.

А где вы прочитали, что начали сжимать воду? Обратите внимание, в статье в п.1 идет ссылка на линию 1-2 графика (сжатие при постоянном давлении), в п.3 — на линию 3-4 графика (расширении при постоянном давлении). В пункте 2 говорится про увеличение давления, а это соответствует линии 2-3 графика, где объем системы НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ.

[Peter]

ЧИТАЙТЕ    ОРИНИНАЛ    ВНИМАТЕЛЬНЕЕ.
В пункте 1 сказано - растаял ВЕСЬ ЛЕД. В русском языке слово ВЕСЬ означает "полностью", "без остатка". Поэтому во втором пункте идет речь о сжатии воды.

Кроме того, Вы правильно подсказывате про еще один профессорский ляп. Дело в том, что при повышении давления и вода, и лед немного уменьшаются в объеме. Не так круто, как газы, но все же уменьшаются. Поэтому объем системы не может остаться без изменений.