Wir wissen, dass der Druck in Flüssigkeiten mit der Tiefe zunimmt. Wir wissen auch, dass Druck nichts anderes ist als die Änderungsrate des Impulses pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit, während der Stöße verschiedener Moleküle untereinander und auch mit den Wänden des Behälters. Wenn nun der Druck mit zunehmender Tiefe zunimmt, muss die Anzahl der Kollisionen pro Zeiteinheit in größerer Tiefe zugenommen haben (unter der Annahme einer inkompressiblen Flüssigkeit).
Dies impliziert, dass die durchschnittliche molekulare kinetische Energie von Molekülen in der Tiefe größer ist als die durchschnittliche molekulare kinetische Energie im Flachwasser. Ist es wahr? Ich finde keine Literatur, die diese Idee bestätigt, also brauche ich eine Bestätigung dafür.
Wenn die durchschnittliche molekulare kinetische Energie in der Tiefe größer ist, was ist dann dafür verantwortlich? Wie passiert es eigentlich?
Bedeutet dies auch, dass die Wassertemperatur in der Tiefe höher ist als die Temperatur im Flachwasser, weil die durchschnittliche molekulare kinetische Energie in der Tiefe größer ist? Bedeutet dies, dass Wasser selbst einen Temperaturgradienten entwickelt? Auch wenn seine frühere Temperatur gleichmäßig verteilt war?
Kann die Druckänderung ohne Dichteänderung und ohne Temperaturänderung erfolgen? Wenn NEIN, wie passiert es dann in idealen inkompressiblen Flüssigkeiten, die wir studieren und überall gelehrt werden?
Anmerkung 1: Da wir hier von einer idealen Flüssigkeit sprechen, ist sie inkompressibel, sodass die Variation der Dichte mit der Tiefe ignoriert werden kann (es sei denn, der Leser glaubt, dass die Variation der Dichte unverzichtbar ist. In diesem Fall bitte ich den Leser, dies auch zu tun Bitte kommentieren Sie, wie dann Druckschwankungen mit Tiefen in idealen inkompressiblen Flüssigkeiten auftreten können).
Anmerkung 2: Ich habe ähnliche Fragen auf Stack Exchange gesehen, auf die die meisten Antworten sagen, dass in der Tiefe das Gewicht der darüber liegenden Flüssigkeit zunimmt, die Kraft zunimmt und daher der Druck zunimmt. Ich bin nicht gegen diese Idee, aber das ist das makroskopische Verständnis dieses Phänomens. Ich bitte um ein mikroskopisches Verständnis dieses Phänomens.
- Dies impliziert, dass die durchschnittliche molekulare kinetische Energie von Molekülen in der Tiefe größer ist als die durchschnittliche molekulare kinetische Energie im Flachwasser. Ist es wahr? Ich finde keine Literatur, die diese Idee bestätigt, also brauche ich eine Bestätigung dafür.
Die Zunahme des Wasserdrucks mit der Tiefe ist darauf zurückzuführen, dass das Gewicht des gesamten Wassers oben auf das Wasser unten drückt. Sie ist nicht das Ergebnis einer Erhöhung der kinetischen Energie der Wassermoleküle. Sie denken vielleicht an den Druckanstieg, der auftritt, wenn ein festes Gasvolumen erhitzt wird, dh wenn die Temperatur des Gases ansteigt. Dabei ist am Beispiel eines idealen Gases die Druckerhöhung proportional zur Erhöhung der mittleren kinetischen Energie der Moleküle
- Wenn die durchschnittliche molekulare kinetische Energie in der Tiefe größer ist, was ist dann dafür verantwortlich? Wie passiert es eigentlich?
Siehe Antwort auf Q1.
- Bedeutet dies auch, dass die Wassertemperatur in der Tiefe höher ist als die Temperatur im Flachwasser, weil die durchschnittliche molekulare kinetische Energie in der Tiefe größer ist? Bedeutet dies, dass Wasser selbst einen Temperaturgradienten entwickelt? Auch wenn seine frühere Temperatur gleichmäßig verteilt war?
Siehe auch hier die Antwort auf Q1.
- Kann die Druckänderung ohne Dichteänderung und ohne Temperaturänderung erfolgen? Wenn NEIN, wie passiert es dann in idealen inkompressiblen Flüssigkeiten, die wir studieren und lernen?
Ja, die Druckänderung erfolgt ohne Dichteänderung (und ohne Temperaturänderung). Obwohl die Dichte des Wassers mit der Tiefe zunimmt, tut sie dies nur um einen äußerst geringen Betrag. Ich habe auf diesem Austausch SE gelesen, dass am Grund des tiefsten Ozeans die Dichte nur um etwa 5% zunimmt. Daher kann es hinsichtlich der Druckänderung vernachlässigt werden. Die Zunahme des Drucks mit der Tiefe ist ausschließlich auf das Gewicht des darüber liegenden Wassers zurückzuführen.
Anmerkung 2 ... Ich bin nicht gegen diese Idee, aber das ist das makroskopische Verständnis dieses Phänomens. Ich bitte um ein mikroskopisches Verständnis dieses Phänomens.
Druck ist ein makroskopisches, kein mikroskopisches Phänomen für Flüssigkeiten im Gegensatz zu Gasen. Aber wenn der Druck zunimmt, verringern sich die intermolekularen Abstände zwischen den Wassermolekülen unten aufgrund der Kraft (Gewicht) des Wassers oben. Diese Abnahme ist jedoch äußerst gering und führt nicht zu einer signifikanten Zunahme der Dichte des Fluids.
Hoffe das hilft.
Bob D
Devansh Mittal
Bob D