Der Druck in einer Tiefe h , der von einer ruhenden Flüssigkeit der Dichte ρ auf die Wände des Behälters ausgeübt wird, ist gegeben durch ρgh . Das heißt, es nimmt mit der Tiefe zu. Dieser Druck entsteht nach allgemeiner Meinung durch Kollisionen von Fluidpartikeln, die sich in thermischer Bewegung befinden, mit der Wand des Behälters.
Wenn dies jedoch zutrifft, sollte, da der Druck mit der Tiefe zunimmt, dies auch die Größe der thermischen Bewegung der Partikel sein (gibt es einen anderen Grund für den Druckanstieg?). Daher sollte auch die Temperatur, ein Maß für die thermische Bewegung, mit der Tiefe zunehmen. Dies wird jedoch nirgendwo beobachtet.
Meine Meinung ist, dass der Druck, der von einer Flüssigkeit auf die Behälterwände ausgeübt wird, darauf zurückzuführen ist, dass das System der Flüssigkeitspartikel durch die Schwerkraft (ähnlich wie Sandkörner) zur Seite gegen die Behälterwand geschert wird in einen Tumbler gefüllt) und nicht vollständig durch thermische Agitation von Partikeln. Die Wände des Behälters verhindern, dass die Flüssigkeitspartikel verdrängt werden und das gesamte System seine Form verliert. Daher gibt es Kraft und damit Druck auf die Wand. Ist diese Ansicht berechtigt?
Wenn meine Ansicht gerechtfertigt ist, welcher Anteil des Gesamtdrucks auf die Wand wird dann durch die thermische Bewegung von Partikeln beigetragen (da es möglicherweise nicht möglich ist, vollständig zu leugnen, dass aufgrund thermischer Bewegung einige Kräfte auf die Wand wirken)?
Jemand könnte argumentieren, dass der horizontale Druck auf die Wände nicht auf vertikale Gravitationskräfte zurückzuführen sein kann, die keine horizontale Komponente haben. Aber ich denke, eine Flüssigkeit, die nicht in einem Gefäß eingeschlossen ist (dh wenn die Wand plötzlich verschwinden würde), ist ähnlich wie ein Haufen kleiner Partikel (wie in Sandkörnern), die aufgrund fehlender hoher Ordnung (gesehen) aus der Form gedrückt werden in Gitterstrukturen), unter der Schwerkraft und der Normalkraft, die von der Oberfläche, auf der der Haufen ruht, bereitgestellt werden.
Bitte verzeihen Sie mir die ausführliche Beschreibung. Ich wollte nur meinen Standpunkt klarstellen.
PS 1: Ich bin hier auf eine Frage mit einer für mich relevanten Antwort gestoßen:
Druck in Flüssigkeiten, insbesondere Horizontaldruck
Dieser Teil der Antwort von @bright magnus befasst sich mit dem Problem:
Zurück zu Ihrer ersten Frage, um zusammenzufassen. Der horizontale Druck in Flüssigkeiten ergibt sich aus zwei Faktoren - der kinetischen Energie der Moleküle (die sie chaotisch in alle Richtungen bewegen lässt) und der Erdanziehungskraft (da Moleküle durch die Schwerkraft nach unten gezogen werden und seitlich nach Flucht suchen).
Aber der Bruchteil des Beitrags der beiden Faktoren wird nicht diskutiert. Wenn es tatsächlich zwei Faktoren gibt, die wie erwähnt zum horizontalen Druck beitragen, warum scheint dann die Ableitung des Druckausdrucks in einer Tiefe h in einer statischen Flüssigkeit den "kinetischen Energiefaktor" nicht zu berücksichtigen?
PS 2: Wie ich in einem Kommentar zur Antwort von @FGSUZ betonte, ist mir bewusst, dass die Flüssigkeitsschichten in thermischem Kontakt und daher im thermischen Gleichgewicht stehen (was jemand denken könnte, ist der Grund, warum es keine Temperaturschwankungen gibt). Wenn jedoch das Wärmebewegungsmodell angewendet wird, sollte überall der gleiche Druck herrschen, da das gesamte System die gleiche Temperatur hat, was nicht der Fall ist. Daher möchte ich nur wissen, wie gültig dieses thermische Agitationsmodell im Gegensatz zu dem von mir vorgeschlagenen Modell ist.
Nach dem Pascalschen Gesetz wirkt der Druck in alle Richtungen, daher würde ich keinen Unterschied zwischen horizontalem und vertikalem Druck machen. Die Änderung (in der Hydrostatik) wird nur von Ihnen vorgegeben Formel.
Okay, mehr Druck sollte mehr Temperatur bedeuten, aber diese Temperaturänderung ist für die meisten praktischen Fälle völlig vernachlässigbar. Nehmen Sie einfach ein Buch und drücken Sie es gegen zwei andere Bücher (die alle die gleiche Temperatur haben). Dann nochmal Temperatur messen. Sie werden mit Sicherheit keine signifikanten Änderungen feststellen.
Das liegt daran, dass Sie eine sehr makroskopische Kraft erzeugen, die eine kleine elastische Verformung erzeugt . Sobald Sie aufhören, die Kraft auszuüben, befreit sich das Material und nimmt die gleiche ursprüngliche Form an. Diese wird kaum in kinetische Energie der einzelnen Moleküle übertragen. Sie müssten irgendwie normale Schwingungsmoden anregen, wenn Sie das Material erwärmen möchten. So funktioniert eine Mikrowelle.
Obwohl der Druck mit der Temperatur zunimmt, hängt nicht jeder Druck damit zusammen. Tatsächlich ist nur für ein ideales Gas der Druck proportional zu T. Man kann Druck auf einen Kristall oder im Prinzip auf flüssiges Helium ausüben durch Kompression. Die Rückstellkraft beruht auf der elektronischen Pauli-Abstoßung. Bei endlicher T erhöht sich die Wärmebewegung zum Druck und verursacht eine Wärmeausdehnung, die bei konstantem Volumen Druck verursacht. Bei höherer T übernimmt der Dampfdruck.
Der hydrostatische Druck entsteht durch Kompression unter der Wirkung der Schwerkraft. Temperaturschwankungen spielen keine Rolle, wenn sich das Wasser frei ausdehnen kann.
Stellen Sie sich die Flüssigkeit im Behälter als Kontinuum vor. Angenommen, die Zustandsgleichung der Flüssigkeit ist . Der Druck nimmt mit der Tiefe zu, und die Zustandsgleichung besagt dann, dass mindestens einer von muss sich ändern. Wenn der Behälter einer Umgebung mit konstanter Temperatur ausgesetzt ist, hat die Flüssigkeit im Gleichgewicht auch überall die gleiche einheitliche Temperatur erreicht. Das bedeutet, dass sich allein die Dichte der Flüssigkeit ändert (sie nimmt mit der Tiefe zu). Der Fehler in Ihrer Argumentation besteht darin, dass Sie angenommen haben, dass die Dichte gleichmäßig ist. In größeren Tiefen hat sich also, obwohl die Geschwindigkeitsverteilung der Moleküle gleich geblieben ist (weil die Temperatur gleichmäßig ist), die Anzahldichte der Moleküle erhöht, was zu einem größeren Druck führt.
Chemomechanik
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