Analyse eines Wasserstrahls durch Thermodynamik

Stellen Sie sich einen Wasserstrahl vor, der aus einem Rohr fließt. Ich bekomme einen Widerspruch, wenn ich versuche, die Situation zu analysieren.

  1. Verwendung der Thermodynamik: Wenn der Wasserstrahl nach unten fällt, bildet das Wasser einen feinen Strahl. Die Entropieänderung ist negativ, wenn die Unordnung des Systems abnimmt. Daher besteht bei höheren Temperaturen die Möglichkeit, dass Δ G für diesen Prozess ist positiv, was bedeutet, dass der Prozess nicht spontan ist.

  2. Verwendung von Fluiddynamik: Wenn der Wasserstrahl nach unten fällt, bildet das Wasser einen feinen Strahl. Seine Geschwindigkeit nimmt aufgrund der Anziehungskraft von der Erde zu und daher nimmt seine Fläche ab oder mit anderen Worten die Gleichung

    A 1 v 1 = A 2 v 2
    ist befriedigt.

Ich bekomme also einen Widerspruch, da mir die Thermodynamik sagt, dass dies nicht natürlich passieren sollte, während die Fluiddynamik das Gegenteil nahelegt. Was ist der Fehler?

Woher kommt die Idee, dass die „Unordnung“ der Flüssigkeit abnimmt? Im zweiten Fall, wenn Sie Tröpfchenbildung bekommen, passieren alle möglichen Dinge, und Ihre einfache Kontinuitätsgleichung gilt nicht mehr in der von Ihnen angegebenen Form.
@Pirx Wenn der Strahl nach unten fällt, nimmt sein Radius ab, daher seine äußere Oberfläche. Jetzt haben die Teilchen auf der Oberfläche mehr Energie, also wenn die Oberfläche abnimmt, wird die No. von Teilchen mit mehr Energie abnimmt. Das lässt mich vermuten, dass die Entropie des Systems abnimmt.
Unter Verwendung der Thermodynamik ist die Änderung der Entropie des Wassers in Abwesenheit von viskoser Dissipation Null und seine Änderung der freien Energie ist Null.
Ich sehe Ihr Argument für die Abnahme der Entropie nicht. In jedem Fall fällt als erstes auf, dass das betreffende System kein geschlossenes System ist, sodass alle möglichen interessanten Dinge passieren können.
@Pirx Ich denke, InquisitiveMind bezieht sich auf die Entropieänderung der Wasserpakete zwischen der Ober- und Unterseite des Strahls. Jedes Paket wird als geschlossenes System behandelt.
Aber das sind sie nicht, schon gar nicht, wenn der Strahl in Tröpfchen zerfällt.
Ihr Argument zur Abnahme der Entropie ist überhaupt nicht klar, wie @Pirx betont. Sie sollten eine explizite Berechnung zeigen. Was ist Ihr System? Hast du angenommen, dass es isoliert ist? Wessen Fläche schrumpft und warum? Wenn Sie ein flüssiges Paket betrachten, dann wird es, selbst wenn sein Radius abnimmt, entlang der Fallrichtung verlängert. Wenn Dichte und Temperatur der Flüssigkeit konstant bleiben, bleiben alle ihre thermodynamischen Eigenschaften, einschließlich ihrer Entropie, konstant, wie Chester Miller auf andere Weise herausstellte.
@Zero Ihr Kommentar ist eine Antwort auf meine Frage
@InquisitiveMind: Mein Thermo sagte Entropie H = ∫ D Q / T , und weder Q noch T ändern sich.
Gerne beantworte ich Ihre Frage unwissentlich :-) Wenn Sie das nächste Mal eine Frage stellen, stellen Sie sie gründlich.

Antworten (1)

Das Argument, dass die Entropie des Systems beim Ausströmen aus dem Rohr abnimmt, ist nicht gerechtfertigt. Stellen Sie sich ein Päckchen Wasser vor, wenn es aus dem Rohr kommt, bleiben seine thermodynamischen Mengen konstant.

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