Состояние шока, 200-летний закон поставлен под сомнение
Фото: Shockwave Promo. YouTube
TEPLOKARTA 23.12.2019 5 414

Исследование показало, что классические законы, используемые для прогнозирования свойств газовых смесей, не работают в довольно распространенной и важной с практической точки зрения ситуации

Согласно новому исследованию, проведенному группой из Университета Нью-Мексико, многовековые законы о поведении газовых смесей не работают при воздействии ударных волн.

Это открытие может оказать потенциальное влияние на все, что касается смесей газов, подверженных ударной волне, например, при их сгорании в двигателе. Это также относится к обычным и ядерным взрывам, сверхзвуковым струям, газоохлаждаемым ядерным реакторам и инерционному синтезу.

Результаты были опубликованы недавно в статье «Dalton's and Amagat's Laws Fail in Gas Mixtures with Shock Propagation» журнала Science Advances.

Исследование включало предварительное смешивание двух газов с совершенно разными свойствами: легкий гелий и гексафторид тяжелой и вязкой серы. Группа исследователей определило характеристики свойств полученной смеси, которые полностью соответствовали классической теории, а затем была введена ударная волна.

Температура и давление среды, ускоренной ударной волной, были измерены в течение нескольких миллисекунд - это достаточное значение, чтобы сравнивать интервалы времени, связанные с прохождением ударной волны. Исследователи обнаружили, что температура и давление после ударного сжатия не совпадают с теми, которые должны были бы соответствовать одному из двух классических теоретических законов - Дальтона или Амага.

Закон частичных объемов французского физика Эмиля Амага от 1880 года гласит, что общий объем газовой смеси равен сумме парциальных объемов, которые занимал бы каждый газ, взятый при той же температуре и давлении, что и смесь газов. А в 1802 году ученый Джон Далтон заявил, что общее давление в нереакционноспособной газовой смеси, при постоянной температуре и объеме, равно сумме парциальных давлений составляющих газов.

«Исследование показало, что классические законы, используемые для прогнозирования свойств газовых смесей, не работают в довольно распространенной и важной с практической точки зрения ситуации».

Причиной разногласий является то, что ни один классический закон не может точно описать то, что происходит на молекулярном уровне. Простые соображения о временных масштабах из кинетической молекулярной теории и о том, как на них влияет ударное ускорение, дают, по крайней мере, качественное объяснение экспериментальных наблюдений.

Хотя это и существенный первый шаг, окончательные последствия еще не определены, и требуются дальнейшие исследования. Возможные воздействия могут означать изменение конструкции таких механизмов, как двигатели, которые учитывают влияние ударных волн на свойства газовой смеси.

«Работа показала, что классическая теория газовых смесей не работает в ударно-ускоренных и, возможно, других сжимаемых потоках». «Необходимо провести эксперименты с большим количеством газовых смесей и более широким диапазоном условий, чтобы оценить масштабы проблемы и разработать теорию, объясняющую наблюдения».

 

Источник: State of shock: 200-year-old law about gas mixtures called into question

Комментарии

Комментарий пользователя Facebook

Леонид Консалтинг

Молекулярно-кинетическая теория давно нуждается в основательной проработке. Многие процессы и явления, которые мы давно научились использовать, не имеют научного объяснения. Например: принцип работы трубы Ранка.

Полагаю, что явления в жидкостях тоже нуждаются в переосмыслении. Скорей всего, во всех процессах, связанных с нетвердым агрегатным состоянием вещества, современная наука упускает какие-то динамические нюансы среды. И чем выше энергия молекул, тем эти эффекты сильнее, а их влияние важнее.

Жаль, что мы не успели закончить исследования в этой области на уже готовом оборудовании. Теперь, оно просто пылится ... а могло бы дать интересные практические результаты!

Комментарий пользователя Facebook

Alex Poliakoff

Я очень рад за американских исследователей, которые обнаружили, что температура и давление газов иногда не совпадают с классическими теоретическими законами Дальтона или Амага. Интересно, у кого хватит смелости опубликовать подтверждение, что законы термодинамики, основанные на постулатах Сади Карно, заявляющие о росте эффективности тепловых машин только при росте температуры и давления, тоже ошибочны!!! причем все 200 лет от своего формулирования...

Комментарий пользователя Facebook

Леонид Консалтинг

Alex Poliakoff, Карно, его цикл, принципы и тепловые машины, это же еще не вся термодинамика! Речь идет о многофазных средах и процессах в них. Тем более, динамических. Извините, если немного менторский тон. Но! Современная термодинамика никак не объясняет процессы выделения холодного потока в трубе Ранка, например. Но существует множество приспособлений и технических устройств, которые работают на этом принципе. В том числе, в промышленной энергетике.

Есть и другие процессы, которые современная термодинамика не объясняет. Это не говорит о том, что надо все сломать. Но переосмыслить нужно обязательно!

Комментарий пользователя Facebook

Родригос Фелдман

...почитайте внимательней необходимые и достаточные условия области применения постулатов Карно и прочих. Режим обучения с применением ЕГЭ иногда играет злую шутку с НЕКОТОРЫМИ западными физиками.

Комментарий пользователя Facebook

Alex Poliakoff

Родригос Фелдман, Леонид Консалтинг, я говорю конкретно об ошибочности цикла Карно и 2 начала термодинамики. И патенты, и публикации есть международные, и двухфазное рабочее тело, и работающие устройства, и моделирование для цикла с КПД 75%. Но большинство молится на классическую термодинамику и умозаключения (даже не исследования!!!) 200-летней давности. Ни я, ни тем более изобретатель нового термодинамического цикла ЕГЭ не сдавал. Но создавал советскую термодинамику, тепломассообмен и климатическую технику.

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности