Цинк растворяется в серной кислоте

nadezhda

Цинк растворяется в серной кислоте на открытом воздухе
Процесс - изобарный или изохорный или то и другое вместе?
Работа как я понимаю не производится

Lene81

Изобарный, конечно. И работа производится — над атмосферой. Если ты проведешь эту реакцию в резиновом шарике, то он растянется, а работа превратится в запас энергии растяжения шарика.

tester1

Имхо надо уточнить, что считать рабочим телом:
1. только цинк
2. цинк и кислоту
3. цинк, кислоту и выделяющийся газ
4. цинк, кислоту и всю атмосферу Земли
5. вообще всю Землю
также описать условия эксперимента. например
1. сосуд с кислотой теплоизолирован или термостат поддерживает постоянную температуру
2. газа выделяется так мало, что он не вносит вклада в изменение атмосферного давления или там его выделилось столько, что масса атмосферы увеличилась вдвое
от всех этих условий зависит то, какой будет процесс. в некоторых случаях даже масса системы не сохраняется
но если кратко отвечать и сделать наиболее разумное приближение, то есть считать, что рабочее тело это цинк+кислота+газ, цинка растворилось мало и поэтому температура постоянна и давление атмосферы не меняется, то
давление в рабочем теле постоянно (процесс изобарный а вот объём рабочего тела растёт (процесс не изохорный).

tester1

И работа производится — над атмосферой. Если ты проведешь эту реакцию в резиновом шарике, то он растянется, а работа превратится в запас энергии растяжения шарика.
верно. но даже если водород будет надувать шарик, то он всё равно будет поднимать слой атмосферы, поэтому работа над атмосферой будет производиться и в этом случае

nadezhda

И работа производится — над атмосферой
мне это кажется крайне натянутым утверждением.
Я понимаю когда тепло выделяется в окружающую среду, но вот чтобы работа производилась над атмосферой ....
И, кстати, как ее можно измерить? Ключевой вопрос.

Lene81

И, кстати, как ее можно измерить? Ключевой вопрос.
1 атм * на объем выделившегося водорода.

Sergey79

но вот чтобы работа производилась над атмосферой
ну в окружающую атмосферу влили лишний газ против атмосферного давления. Представь, что есть ванна с водой. И в дне есть дырка. Попробуй через эту дырку закачать в ванну еще немного воды. Придется приложить усилия. Вот это оно и есть.
А работа совершенная над атмосферой - это p*V, как мне кажется. Где p - атмосферное давление, а V - объем выделившегося газа.

tester1

мне это кажется крайне натянутым утверждением.
Я понимаю когда тепло выделяется в окружающую среду, но вот чтобы работа производилась над атмосферой ....
И, кстати, как ее можно измерить? Ключевой вопрос.
представь, что у тебя есть стакан, в стакане 2 см кислоты налито, туда бросают цинк и сразу закрывают невесомым поршнем вплотную к жидкости
выделяется водород и начинает двигать поршень вверх
в результате воздух поршнем вытесняется из стакана, т.е. поднимается вверх на высоту стакана минус 2 см. при поднятии имеющих массу тел над этими телами совершается работа против силы тяжести, потенциальная энергия тела растёт. так и тут потенциальная энергия атмосферы выросла чутка. плюс воздух вытесняется из стакана с движением, так что приобретает и кинетическую энергию, это тоже работа над атмосферой, так что её энергия увеличивается и от этого. думаю, трением воздуха об воздух можно пренебречь
понятно объяснил?

tester1

ну в окружающую атмосферу влили лишний газ против атмосферного давления. Представь, что есть ванна с водой. И в дне есть дырка. Попробуй через эту дырку закачать в ванну еще немного воды. Придется приложить усилия. Вот это оно и есть.
я тоже так сперва думал, но имхо аналогия неверна, потому что в стакане изначально уже атмосферное давление, и его преодолевать не нужно
более точная аналогия: в ванне вода, в дне дырка, к дырке носиком подсоединён заполненный водой шприц, на который давят снизу с постоянной силой (плотность воды)*же*(высота столба воды в ванне). поршень в покое. потом ты берёшь и рукой двигаешь поршень вверх, при этом вода из шприца переходит в ванну. какую работу ты совершил? вот как надо рассуждать, имхо.

tester1

надо ещё такую задачу вспомнить в связи с этим, потому что после выделения водорода произойдёт его подъём в верхние слои атмосферы:
на дне стакана прилип к дну пузырёк, еле держится за дно. потом он всплывает на поверхность и соединяется с атмосферой. что произошло с энергией воды, пузырька, атмосферы?

nadezhda

если бы там был поршень, вопрос бы о работе и не стоял, это классический случай.
Отсутствие поршня создает другую ситуацию. Выделяющийся водород включается в хаотическое движение прилежащих к поверхности молекул атмосферных газов не увеличивая ни их средней кинетической энергии, ни потенциальной энергии в гравитационном поле.
Мне кажется так.

nadezhda

вообще, о работе можно, на мой взгляд, говорить там где имеется макроскопическое движение (в данном случае - поршень, при этом понятно, что он будет иметь дело с микроскопическим движением молекул водорода и газов атмосферы). Если его нет и все движения микроскопичны, то говорить можно лишь о тепловой форме передачи энергии

tester1

чтобы облегчить рассмотрение процесса, можно его разбить на два:
сначала растворяется весь цинк, водород находится под невесомым поршнем и двигает поршень - это первый процесс
потом, когда выделение водорода прекратилось, поршень убирают. смешивание водорода с атмосферой - второй процесс

tester1

вообще, о работе можно, на мой взгляд, говорить там где имеется макроскопическое движение (в данном случае - поршень, при этом понятно, что он будет иметь дело с микроскопическим движением молекул водорода и газов атмосферы). Если его нет и все движения микроскопичны, то говорить можно лишь о тепловой форме передачи энергии
ну вот маленький пузырёк всплывает со дна стакана - это, по-твоему, макро или микро?
кстати, почему ты меня в сосите нахуй послал вообще ни за что?

nadezhda

ну вот маленький пузырёк всплывает со дна стакана - это, по-твоему, макро или микро?
конечно макро, микро это то что сопоставимо с габаритами отдельных молекул
кстати, почему ты меня в сосите нахуй послал вообще ни за что?

здесь это не обсуждается, считай, что с тобой говорит совершенно другой человек

tester1

ну так и при растворении цинка в кислоте пузырьки вполне себе обычные размеры имеют. если ты видел или делал эту реакцию, то должен бы знать по идее.

nadezhda

в моем примере первый процесс невозможен в принципе, а как абстракция эта стадия изменит энергетический расклад реального процесса.
Я вот думаю, что работы тут в принципе нет никакой, а вся разница энергии уходит в тепло.
Но тогда чем бы это отличалось от реакции в закрытом сосуде (без поршня, запаянном например) - вот в чем вопрос (кажется)

tester1

в моем примере первый процесс невозможен в принципе, а как абстракция эта стадия изменит энергетический расклад реального процесса.
почему же?

tester1

1 атм * на объем выделившегося водорода.
я с этим не согласен, аргументация выше

nadezhda

ну потому что часть энергии уйдет в работу расширения, проблематичность которой я здесь предположил.
Т.е. замена отсутствия поршня его наличием с последующим удалением не корректна

tester1

так и так появляющийся газ будет отодвигать атмосферу, чтобы появиться
изначально пузырёк появляется и раздувается около цинка, поднимая воду, а она поднимает атмосферу

nadezhda

он не будет ее отодвигать (т.е. не будет совершаться некое макроскопическое движение он будет перемешиваться с ней (микроскопическое движение молекул)

Sergey79

более точная аналогия: в ванне вода, в дне дырка, к дырке носиком подсоединён заполненный водой шприц, на который давят снизу с постоянной силой (плотность воды)*же*(высота столба воды в ванне). поршень в покое. потом ты берёшь и рукой двигаешь поршень вверх, при этом вода из шприца переходит в ванну. какую работу ты совершил? вот как надо рассуждать, имхо.
нет. в этой модели вопрос не в том какую работу я совершил, а какая работа была совершена над водой. Она была поднята на такую-то высоту.

tester1

нет. в этой модели вопрос не в том какую работу я совершил, а какая работа была совершена над водой. Она была поднята на такую-то высоту.
но не вся масса, а только вновь добавленная. можно мыслить так, что из шприца воду взяли и положили наверх сразу на поверхность ванны
и значение атмосферного давления тут ни при чём на начальном этапе появления пузырька, имхо

Yakoffsax

на открытом воздухе
Процесс - изобарный или изохорный
на открытом воздухе очевидно, что изобарный. если бы были ограничения по объему, то не писали бы "на открытом воздухе".

Sergey79

но не вся масса, а только вновь добавленная
А есть разница? Поднять сто кг на 1 см или один кг на сто см?
Это же жидкость, она растекается.
 
значение атмосферного давления тут ни при чём

ну надуй воздушный шар на глубине 10 метров под водой, думаешь легко будет?

tester1

ну надуй воздушный шар на глубине 10 метров под водой, думаешь легко будет?
чтобы аналогия была верна, надо надувать его водой с помощью шприца, воду брать с той же глубины
и по-моему, усилия буду одинаковые в двух ситуациях:
1. опускаем руки, сдутый шарик и шприц в тазик с водой. не вынимая ничего из тазика, наполняем шприц и вставляем его в горло шарика, нажимаем на поршень, вода переходим в шарик. зажимаем горло, снова наполняем и так далее, пока не наполним шарик
2. то же самое делаем на глубине 10 м под водой
дело в том, что если ты, задержав дыхание, нырнёшь на глубину 10 м, то давление воздуха в твоих лёгких будет не (давление столба воды)+(1 атмосфера а (чуть-чуть)+(1 атмосфера т.к. тело предохраняет тебя от давления.
поэтому, мне кажется, дышать на глубине через трубку, идущую на поверхность воды, должно быть тяжелее, чем дышать из баллона, в котором воздух под давлением (давление столба воды)+(1 атмосфера)
зы: говорю как теоретик, с аквалангом никогда не нырял :)

nadezhda

на открытом воздухе очевидно, что изобарный. если бы были ограничения по объему, то не писали бы "на открытом воздухе".
очевидно. Но не очевидно (мне) что при этом он не является еще и изохорным, поскольку не совсем ясно можно ли игнорировать выделяющийся на открытом воздухе водород.

tester1

уточни, что считаешь рабочим телом. с этого надо начинать.

nadezhda

ну рабочее тело это вроде бы для тепловых машин и оно должно иметь переменный, но ограниченный объем. В моем примере нет главного - ограничения по объему. Т.е. о рабочем теле говорить нельзя, мне так кажется

var24

на открытом воздухе очевидно, что изобарный. если бы были ограничения по объему, то не писали бы "на открытом воздухе".
очевидно. Но не очевидно (мне) что при этом он не является еще и изохорным, поскольку не совсем ясно можно ли игнорировать выделяющийся на открытом воздухе водород.
Как ты себе представляешь одновременно изобарный и изохорный процесс, при котором еще и увеличивается количество моль газа? У тебя тогда система должна одновременно охладиться, что очевидно неправильно.

Sergey79

чтобы аналогия была верна, надо надувать его водой с помощью шприца, воду брать с той же глубины
да нет же.
Взял ты с собой в бассейн на глубину 10м баллон с газом под давлением в 1000* атмосфер. Подставил к баллону шарик и надул его. Какая была совершена работа над водой в бассейне? Насколько увеличилась ее потенциальная энергия? Зависит ли ответ от механизма надувания шарика, если итог - на дне бассейна находится шарик, надутый до заданного объема и вытесняет собой воду в бассейне?
*Водород в кислоте удерживается химическим взаимодействием. Когда взаимодействие рушится, он переходит из объема жидкости в объем газа. Что соответствует как если бы водород был сжат до жидкого состояния огромным давлением.

nadezhda

может быть так
но пожалуй главная трудность это определить что такое в данном случае "система", тогда автоматом определится что есть ее объем.
Мне это не очень удается. Не кажется очевидным ни включение в нее водорода, ни исключение его из рассмотрения (в этом случае объем системы действительно постоянен)

var24

но пожалуй главная трудность это определить что такое в данном случае "система", тогда автоматом определится что есть ее объем.
Вообще без этого задача не будет являться корректно поставленной, т.к. понятия "работа" и "передача теплоты" относятся как раз к границе системы.

nadezhda

кажется это просто незамкнутая система

tester1

Какая была совершена работа над водой в бассейне?
небольшая и не зависящая от толщины слоя воды над шариком. работа против веса вытесненной шариком воды при поднятии этого объёма чутка вверх (на радиус шарика или типа того)
Насколько увеличилась ее потенциальная энергия?

шарик круглый, считать трудно. давай примем модель с поршнем? тогда всё проще
Зависит ли ответ от механизма надувания шарика, если итог - на дне бассейна находится шарик, надутый до заданного объема и вытесняет собой воду в бассейне?
нет

Sergey79

небольшая и не зависящая от толщины слоя воды над шариком
Представь, ты опустился в поршне-батискафе на дно моря и встал на якорь. У тебя там есть домкрат, чтобы двигать поршень. Сколько тебе нужно потратить сил чтоб увеличить объем батискафа? Тебе же нужно действовать против давления воды, то есть A=p1(V2-V1). А если то же самое у поверхности воды? A=p2(V2-V1).
итогом надувания чего-то под водой станет поднятие этого объема воды на всю высоту - от места надувания до поверхности воды. То есть A=pV, пренебрегая зависимостью потенциальной энергии от формы, если расстояние от места надувания до поверхности бассейна много больше линейных размеров объекта.

tester1

Представь, ты опустился в поршне-батискафе на дно моря и встал на якорь.
не понял, нарисуй картинку плиз

tester1

Представь, ты опустился в поршне-батискафе на дно моря и встал на якорь.
не понял, нарисуй картинку плиз
апд: сейчас сам нарисую

Sergey79

tester1

Представь, ты опустился в поршне-батискафе на дно моря и встал на якорь. У тебя там есть домкрат, чтобы двигать поршень.
вот так?

tester1

так, картинки у нас совпали, поэтому можно начать обсуждать по существу
Представь, ты опустился в поршне-батискафе на дно моря и встал на якорь. У тебя там есть домкрат, чтобы двигать поршень. Сколько тебе нужно потратить сил чтоб увеличить объем батискафа?
а это зависит от того, какое давление воздуха в батискафе

Sergey79

а это зависит от того, какое давление воздуха в батискафе
пусть изначально давление воздуха совпадает с давлением воды за бортом, но объем батискафа нужно увеличить в 1000 раз.
Это чтоб была аналогия с пресловутым выделением водорода

tester1

пусть изначально давление воздуха совпадает с давлением воды за бортом, но объем батискафа нужно увеличить в 1000 раз.
ах вот оно что... хм. мне надо подумать.
если давление в батискафе поддерживается постоянным по мере работа домкрата, потому что оператор домкрата подпускает воздух из спрятанного в батискафе баллона, то это одна ситуация
а если при увеличении объёма в 1000 раз количество моль воздуха остаётся постоянным, то надо ещё и газовые законы учитывать, и это другая ситуация (которая не годится для аналогии)

tester1

надо сделать два рисунка - до работы домкрата и после, и обозначения вводить на рисунках. тогда можно будет писать формулы и всё станет ясно. но я не успеваю - надо уходить из дома сейчас. нарисую, когда приду (ну или ты нарисуй, если не влом, только лучше по моему рисунку - он крупнее)
в любом случае, думаю, ты согласен считать глубину моря много большей размеров батискафа и до, и после расширения, чтобы считать, что в окрестности батискафа и до и после расширения давление воды постоянно

Sergey79

конечно согласен. Только не вижу смысла в формулах, бо они есть A\simeq p(V2-V1 ничего другого просто нет. Наличие изначального давления воздуха в батискафе пренебрежимо мало влияет на результат при необходимости расширения в 1000 раз.
Вот точно:
Если начальный объем батискафа V0, и все линейные размеры пренебрежимо малы по сравнению с глубиной погружения, то
A=p*V0*\int_1^1000 (1-1/x)dx=p*V0*(999-3*ln(10=p*V0*992~pV, где V - это конечный объем
Поэтому ответ в задаче про водород - это ~pV, где V - это конечный объем выделившегося водорода.
Естественно, кинетическая энергия всплывающих пузырьков водорода, в свою очередь, перейдет в нагрев атмосферы. Но так или иначе работа будет одна, просто часть уйдет на увеличение кинетической энергии, а часть - потенциальной.

tester1

с этим ты согласен? у нас такая ситуация?
если давление в батискафе поддерживается постоянным по мере работа домкрата, потому что оператор домкрата подпускает воздух из спрятанного в батискафе баллона, то это одна ситуация

Sergey79

а какое давление воздуха в твоем баллоне?

natunchik

Чуваки, чуваки, а можно я встряну с альтернативным но гораздо более понятным определением работы?
Надув шарик на глубине 10 метров, сколько работы вы из него сможете извлечь, сдувая его через 100% эффективную турбину у которой выход в воду на той же глубине? Вот это — работа, всё остальное ушло в тепло.

tester1

а какое давление воздуха в твоем баллоне?
бесконечное, неверное.... ну то есть неважно, какое, лишь бы баллон мог обеспечить поддержание давления при увеличении объёма цилиндра из-за поднятия поршня вверх
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: