Простой опыт с газом (воздухом)

#74915 Sopov :

Из сосуда с сжатым воздухом он выходит через открытый патрубок.

В средней части патрубка в центре струи через отверсите в стенке введена головка обычного жидкостного термометра. 

Напротив выходного патрубка (т.е. на выходе струи) расположена головка другого термометра.

Что они должны показывать?

Опыт ваесьма простой.

В средней части покажет такую же температуру как и в сосуде. Напротив выходного патрубка более низкую. 

Верно?

#74977 Sopov :

Я после скажу.

Прежде хочу увидеть ответ от ZAMa/

А вот экспериментальное подтверждение. 

#74915 Sopov :

Из сосуда с сжатым воздухом он выходит через открытый патрубок.

В средней части патрубка в центре струи через отверсите в стенке введена головка обычного жидкостного термометра. 

Напротив выходного патрубка (т.е. на выходе струи) расположена головка другого термометра.

Что они должны показывать?

Если закон Бернули верен, то из равенства преобразования потенциальной энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию потока можно сделать вывод что температура воздуха в балонне и в потоке остается неизменной, потенциальная энергия сжатия на это не расходуется.  Если в середину потока ввести термометр, то под действием папора воздуха  термометр нагреется, часть кинетической энергии потока будет потеряна. Непосредственно на выходе напор будет слабее и термометр на выходе нагреется меньше. Термометры покажут разную температуру.  Если термометр отодвинуть на некоторое расстояние от выходного отверстия, то разность температур окажется значительно больше.

#75643 zam :

#75638 Бабу :

#74915 Sopov :

Из сосуда с сжатым воздухом он выходит через открытый патрубок.

В средней части патрубка в центре струи через отверсите в стенке введена головка обычного жидкостного термометра. 

Напротив выходного патрубка (т.е. на выходе струи) расположена головка другого термометра.

Что они должны показывать?

Если закон Бернули верен...

Закон Бернулли верн, но он не имеет никакого отношения к заданному вопросу. 

Раз закон Бернулли верен, то на изменение температуры воздуха в сосуде с сжатым воздухом и в потоке потенциальная и кинетическая энергия не будет расходоваться. При внесении термометра в поток он станет нагреваться, Термометр как инородное тело ослабит поток, трение между ними повысит температуру. Часть кинетической энергии потока будет преобразованна в тепло, первый и второй термометры покажут повышение температуры, но температура второго термометра будет меньше первого.

#75654 Бабу :

При внесении термометра в поток он станет нагреваться

Вы бы почитали предыдущие сообщения темы. Особое внимание обратите на термины «эффект Джоуля-Томсона» и «инверсная температура».

Эффект Джоуля — Томсона — это изменение температуры газа при его медленном прохождении через пористую перегородку или вентиль (дроссель)
из области высокого давления в область низкого, в условиях полной теплоизоляции (адиабатический процесс).

Изменение температуры связано с изменением расстояний между молекулами газа и, следовательно, их потенциальной энергии взаимодействия.

 Температура не меняется когда это происходит в идеальном газе (где молекулы не взаимодействуют друг с другом). Вики.

Закон Бернулли справедлив для идеальног газа где молекулы не взаимодействуют друг с другом, но не выполняется для реальных газов согласно эффекта Джоуля — Томсона. На выходе из вентеля (вне патрубка) газ охлаждается.

#75638  Бабу :

Если закон Бернули верен, то из равенства преобразования потенциальной энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию потока можно сделать вывод что температура воздуха в балонне и в потоке остается неизменной, потенциальная энергия сжатия на это не расходуется.  Если в середину потока ввести термометр, то под действием папора воздуха  термометр нагреется, часть кинетической энергии потока будет потеряна. Непосредственно на выходе напор будет слабее и термометр на выходе нагреется меньше. Термометры покажут разную температуру.  Если термометр отодвинуть на некоторое расстояние от выходного отверстия, то разность температур окажется значительно больше.

Термометр как инородное тело ослабит поток, трение между ними повысит температуру. Часть кинетической энергии потока будет преобразованна в тепло,

 

#75780 givigudze :

Sopov — молодец !   5+ за разоблачение ученых с ихними теориями и эффектами дефектов.

Товарищи учёные, не сомневайтесь, милые:
Коль что у вас не ладится — ну, там, не тот аффект, —
Мы мигом к вам заявимся с лопатами и с вилами,
Денёчек покумекаем — и выправим дефект!

(Высоцкий)

#75801 givigudze :

Есть современные системы для расчетов — почему бы не освоить их (или хотя бы одну) и расчитывать необходимые процессы.

Зачем все так усложнять...

Еще из школьного купса Физики понятно, что в движущейся среде термометр покажет более низкую температуру, чем в той же самой среде (с той же самой температурой), но находящейся в состоянии покоя.

Не помню точно, ветер толи со скоростью 2 м/сек понижает показания термометра на 1°С, толи со скоростью 1 м/сек — на 2°С

Может. И до температуры выше тысячи может, если астероид войдет в плотные слои атмосферы.

Кончай путать божий дар с яичницей.

При аварийном всплытии подлодки вентили и клапаны системы продувки главного балласта иногда замерзали и забивались льдом когда слишком шустро открывали задвижки и вентили.

#74915 Sopov :

Из сосуда с сжатым воздухом он выходит через открытый патрубок.

В средней части патрубка в центре струи через отверсите в стенке введена головка обычного жидкостного термометра. 

Напротив выходного патрубка (т.е. на выходе струи) расположена головка другого термометра.

Что они должны показывать?

Опыт весьма простой.

А пока хочу увидеть предположения. Особенно от модераторов.

По замыслу Сен-Венана, массовый расход газа через сопло пропорционален, как плотности газа, вылетающего из сопла, так и перепаду давления между баллоном и срезом сопла. 
ИМЕННО ТАК !   Не пропорционален перепаду давления между баллоном и окружающей средой, а пропорционален перепаду давления между баллоном и срезом сопла !!!  
При этом давление на срезе сопла чудесным образом устанавливается на таком уровне, при котором массовый расход газа через сопло — максимален ! 
Смелая гипотеза, толком не обоснованная и не подтвержденная экспериментально, но очень-очень красивая — в духе принципов «наименьшего действия» и «наименьшего времени».  
Априори предполагается, что давление газа на срезе сопла, конечно же, меньше давления газа в баллоне. Соответственно, и плотность газа на выходе из сопла меньше плотности газа на входе в сопло.  Как принято говорить в таких случаях, «это истина, не требующая доказательств».
Но, если нет доказательств, то это всего-лишь гипотеза, а вовсе неистина.
Сегодня мало кто из газодинамиков помнит о критерии Сен-Венана, определяющего характер истечения газа (докритический или сверхкритический). Ему на смену пришел «порог скорости звука», который математически абсолютно идентичен экстремуму массового расхода Сен-Венана.
По сути, и в интерпретации Сен-Венана и в интерпретации современной энтальпийной парадигмы мы имеем физическую модель, в рамках которой ускорение газовой струи в сопле происходит исключительно за счет убыли энтальпии (теплосодержания).     
 И ничего страшного, что в реальности не наблюдается ни падения давления, ни падения плотности, ни понижения температуры газа при его разгоне в сужающемся сопле.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

Помимо всем известного процесса дросселирования (эффект Джоуля-Томсона), существует другой газовый эффект, сопровождающийся охлаждением стравливаемого газа — "выхлоп", в ходе которого сжатый воздух выпускается из баллона в некий герметичный «мешок», который постепенно увеличивается в объеме в условиях атмосферного давления.
Холодильный КПД выхлопа, с учетом суммарного охлаждения газа в мешке и в баллоне, лишь немного уступает холодильнму КПД поршневого детандера (при начальном давлении в баллоне в пределах 10 бар).  
Но в ходе всего процесса выхлопа мгновенная температура газа на выходе из патрубка баллона равна мгновенной температуре газа в баллоне.
Другми словами, никакого охлаждения газа при его прохождении через выпускное сопло (патрубок) не наблюдается.
Это реальное экспериментально подтвержденное явление, которое, если вдуматься, не стыкуется с энтальпийной моделью истечения, в рамках которой разгон газовой струи происходит исключительно за счет убыли энтальпии (теплосодержания) газа в самой струе:
---прирост кинетической энергии газовой струи возможен только за счет охлаждения самой струи---

Газ уже был охлаждён вместе с баллоном после его закачки. А при выпуске отберает тепло у сопла, раструба предметов на которые направлена струя и.т.д, сам же при этом нагревается. Тоже самое и с газом остающимся в баллоне, сам баллон охлаждается, газ нагревается, подтягивается внешнее тепло и всё выравнивается или просто происходит теплообмен баллон газ если баллон изолирован. Поэтому и нет изменения температуры самой струи если производится замер температуры именно её, а не чего то ещё. Все эти же процессы происходят в холодильных установках, тепловых насосах и.т.д. Есть хорошие и показательные зависимости давления и температуры кипения фреонов. Все как обычно, как провели эксперимент и как трактовали.
Приведу пример приборов  уже распростанённых пирометров и инфракрасных камер, чего они измеряют.

Парадоксальность процесса истечения газа через сужающееся сопло состоит в том, что согласно гипотезе Даниила Бернулли, давление газа в струе должно падать, а согласно гипотезе Пуассона при падении давления должна понижаться температура газа в струе, поскольку скоротечный процесс прохождения газа через сопло можно считать адиабатным. 
Но в реальности никакого понижения температуры газа при его прохождении через сужающееся сопло не наблюдается.
Стало быть, и падение давления тоже отсутствует. 
Но если эту реальность признать, то процесс истечения газа через сопло является не только адиабатным, но и изотермическим, и ещё изобарическим.  
Разгон газа в сопле происходит не за счет перепада давления в самой струе, а за счет перепада давления между баллоном и окружающей средой.
А это значит, что для вычисления скорости струи, вылетающей из сужающегося сопла, подходит формула Торричелли для несжимаемой жидкости:
                                       U = (2x(P1-Р0)/p)^0,5,
где Р1 — давление газа в баллоне, р — плотность газа в баллоне, Р0 — давление окружающей среды.

#76623 ФАНТ :

Ну да, как в песне:      То ли дождик, то ли снег?     То ли слёзы, то ли смех?

Это мокрый термометр показывает пониженное значение температуры воздушной струи. 

вот кстати да, интересный пример и прибор, психрометрический гигрометр. В одной энергетической среде, но с добавление одному мокрой ватки, температура уменьшается.  Как не вспомнить фразу — измени условия и всё изменится.

И какова физика процесса испарения воды с ватки. Физика влияния на это испарение уже содержащейся воды в воздухе. Физика уменьшения этого содержания в зимнем холодном воздухе.

Так же при рассмотрении этих процессов мы забываем, что находимся в среде газов и паров под давлением, равным давлению 10 метрового столба воды.