Научный, технический и т.п. ликбез, часть II

AGRESSOR> И вот еще. Вот тут в одной теме вчера-позавчера я упомянул, что плутоний, обмениваясь нейтронами, греется. А греясь - сжимается. Это из учебника. Но не сказано - почему? Если разогрев есть увеличение энергии частиц, расширение области их колебаний, то все нормальные вещества должны расширяться. Почему плутоний сжимается?
При нагревании некоторые вещества сжимаются в фазовых переходах. Это не очень нормальные вещества, но есть такие, да. Самый бытовой из примеров - вода. Холодный лёд плавает на поверхности горячей воды. Людей это не удивляет... а должно бы.

То есть, если возьмём воду из-под крана и начнём её охлаждать, то сначала она начнёт нормально сжиматься, потом, по приближению к 4С, всё менее и менее, и в момент перехода через ноль она затвердеет и резко - на 10%! - расширится. Если совсем грубо и "на пальцах", то в жидкости молекулы могут быть ориентированы как угодно, а замораживание фиксирует их "концы" друг относительно друга, создавая менее плотную упаковку.

У веществ бывает несколько способов построиться в решётку ("фаз" или "аллотропных модификаций"), предпочтительность построения в тот или иной порядок зависит в том числе от температуры. Может оказаться так (хотя такое нечасто), что менее плотная фаза менее устойчива, что при повышении температуры колебания молекул вышибают их из одной конфигурации в другую, более плотную.
(Например, такая фигня у чистого олова: при комнате оно металл в бета-фазе, а при понижении температуры (до -13С где-то) ему выгодно встать в более рыхлую альфа-фазу (которая ещё и полупроводник). Поскольку разница в энергиях для фаз очень невелика, олово легко переохладить до -30-40С... и тогда спонтанный переход малой части вещества в другую фазу вызывает красивейший эффект - оловянную чуму, на красивом блестящем металле появляется серая сыпь, и весь металл, что контактирует с серым порошком - тоже превращается в серый порошок. В своё время это погубило много конструкций и людей).

У плутония, НЯЗ, семь твёрдых фаз. Не помню фазовой диаграммы плутония, но там есть и переходы с повышением плотности, и с понижением (если идти по температуре вверх). Это очень ненормальное вещество.
Не у каждого металла бывает хотя бы пара-тройка твёрдых фаз...

AGRESSOR> Так. А ведь теоретически вполне возможна такая ситуация, что колеблющаяся молекула (или атом?) более холодного вещества догоняет и бьет в задницу молекулу (атом) более теплого, когда последняя удаляется. В лобовую было бы выполнение закона, а тут получится, что более холодная частица догоняет и своим ударом УСКОРЯЕТ более быструю теплую частицу. При этом, в нарушение второго закона термодинамики, она отдает ей свою энергию!
Нет. И да.
В смысле - это всё правильно, но термодинамика - наука, построеная целиком на статистике, вне статистики она не существует. Нельзя нарушить закон вне зоны его применения. Второе начало термодинамики нарушается сплошь и рядом в масштабе нескольких молекул, почти всегда в масштабе десятков и сотен, редко для тысяч... а в объёме чайника (порядка 10²⁵ молекул) не нарушается никогда.
Ты называешь молекулу "тёплой", а с точки зрения ТД это чистая бессмыслица: частица может быть быстрой, а вот понятие температуры применимо лишь к огромному числу частиц (температура есть производная энтропии по энергии, а какая ещё "энтропия" у единичной частицы или пары частиц?). То, о чём ты говоришь, называется "флуктуации", и это не нарушение.

Вот математик тебе скажет: если ты честно бросаешь монетку, то половина будет решек, а половина - орлов. Ты можешь попробовать это оспорить, выкинув три решки подряд. Или в более долгой серии 20 решек и 5 орлов. Только математик за опровержение эти факты не примет: закон применим только к большим системам (зато для них работает с отличной точностью).
Ты не можешь бросить монетку один раз и ожидать, что приземлится половина решки.

Конечно, тут есть ещё одна оговорка (из-за которой Второй закон некоторые называют постулатом): монетки должны быть честными. В нашим мире мы пока не видели других, но строго доказать честную игру со стороны Вселенной мы тоже не можем.

Зато, если понять енту немудрёную суть, то очень смешно выглядят изобретатели всяческих нарушений Второго закона и вечных двигателей на этой основе. Почему-то людям кажется, что если результат падения монеток разделить на три, потом помножить на пять, помножить на три, раделить на пять, прибавить и отнять единицу, то может получиться что-то иное, кроме 1/2.
Мол, вот смотрите: я как-то раз выкинул подряд десять решек, а в другой раз - десять орлов, и нужно всего-то мелочь: орлы всегда выкидывать в одном казино, а решки - в казино через дорогу.
До людей не доходит, что единичные выигрыши могут быть любыми, только вот казино на этом не проигрывает...

Конечно, если мы кидаем монетку достаточное число раз, и если Вселенная играет честно.


___
Чисто для полноты картины можно сказать, что область применимости у ТД, как и любой теории, постоянно проверяется и уточняется. Например, в одной работе недавно было показано, что в одномерной системе из достаточно большого числа частиц при определённых условиях ТД не работает: у этих частиц не бывает температуры.
Бонусов строителям ВД2 это всё равно не даёт: в той области, где мы живём и работаем, ТД очень даже рабочая штука.

Татарин> Чисто для полноты картины можно сказать, что область применимости у ТД, как и любой теории, постоянно проверяется и уточняется. Например, в одной работе недавно было показано, что в одномерной системе из достаточно большого числа частиц при определённых условиях ТД не работает: у этих частиц не бывает температуры.

Если говорить об эффектах размерности для температуры - то давно известны и другие любопытные нетривиальные эффекты. Например, в скачке уплотнения температура может очень-очень ненадолго (что тоже самое - в очень-очень тонком слое) заметно превышать температуру торможения


Татарин> Зато, если понять енту немудрёную суть, то очень смешно выглядят изобретатели всяческих нарушений Второго закона и вечных двигателей на этой основе. Почему-то людям кажется, что если результат падения монеток разделить на три, потом помножить на пять, разделить на три и на пять, то может получиться что-то иное, кроме 1/2.

Ну так это, строго говоря, факт хоть и кажущийся очевидным, однако мало ли чего бы могла учудить природа? Ну вот всё это умножение натуральных и действительных чисел, тут всякая коммутативность оказалась. А для кучи других мат. объектов её нет
А прикинь, что было бы, если бы этим физ. объектам соответствовали не действительные, а комплексные числа, или, прости господи, вовсе кватернионы (у них и умножение уже некоммутативно)?

Татарин>> Чисто для полноты картины можно сказать, что область применимости у ТД, как и любой теории, постоянно проверяется и уточняется. Например, в одной работе недавно было показано, что в одномерной системе из достаточно большого числа частиц при определённых условиях ТД не работает: у этих частиц не бывает температуры.
Fakir> Если говорить об эффектах размерности для температуры - то давно известны и другие любопытные нетривиальные эффекты. Например, в скачке уплотнения температура может очень-очень ненадолго (что тоже самое - в очень-очень тонком слое) заметно превышать температуру торможения
Не, тут фишка в том, что второе начало вообще не работает. Не происходит усреднения по микросостояниям в итоге, нет диссипации, возмущение существует бесконечно.

Fakir> Ну так это, строго говоря, факт хоть и кажущийся очевидным, однако мало ли чего бы могла учудить природа? Ну вот всё это умножение натуральных и действительных чисел, тут всякая коммутативность оказалась. А для кучи других мат. объектов её нет
Fakir> А прикинь, что было бы, если бы этим физ. объектам соответствовали не действительные, а комплексные числа, или, прости господи, вовсе кватернионы (у них и умножение уже некоммутативно)?
Так чего прикидывать-то? И такое бывает. И всё равно, пусть распределения там хоть и иные, пусть и сложны, и нелинейны, всё равно термодинамика там есть.
Это самое главное.

Не надо понимать аналогию буквально.

Татарин> Не, тут фишка в том, что второе начало вообще не работает. Не происходит усреднения по микросостояниям в итоге, нет диссипации, возмущение существует бесконечно.

Дык я понял

А говорю тебе о другой фишке, но тоже интересной
Вот если взять трёхмерный объект, и сделать его двумерным - ну типа как там у Лукьяненки где-то "плоскостное" оружие истребителей было, вот им долбануть - то температура типа как раз! - и возрастёт
Добавочной энергии не подводили, а эффект как бы повышения температуры есть, и качество энергии... м-м... ну не сказать, чтобы растёт - но изменяется

Татарин> Так чего прикидывать-то? И такое бывает. И всё равно, пусть распределения там хоть и иные, пусть и сложны, и нелинейны, всё равно термодинамика там есть.
Татарин> Это самое главное.

Ну так а прикинь - составить некую совершенно искусственную умозрительную модель, в которой что-то типа термодинамики бы тоже было, но при некоторой хитрой последовательности манипуляции пропадало ?

Fakir> А говорю тебе о другой фишке, но тоже интересной
Fakir> Вот если взять трёхмерный объект, и сделать его двумерным - ну типа как там у Лукьяненки где-то "плоскостное" оружие истребителей было, вот им долбануть - то температура типа как раз! - и возрастёт
Ну правильно, ты ж перераспределяешь энергию по степеням свободы. Теплоёмкость уменьшилась, а тепла столько же.

Fakir> Ну так а прикинь - составить некую совершенно искусственную умозрительную модель, в которой что-то типа термодинамики бы тоже было, но при некоторой хитрой последовательности манипуляции пропадало ?
Не очень представляю, как это, но звучит понтово.

Татарин> Ну правильно, ты ж перераспределяешь энергию по степеням свободы. Теплоёмкость уменьшилась, а тепла столько же.

Я-я Так вот, так и у бабочекв ударной волне нечто схожее и происходит

GOGI> кто знает, я чего на ТЭЦ может быть нужен анализ природного газа на гелий?

Может оный попутно получать собираются - из отходящих газов.

GOGI> кто знает, я чего на ТЭЦ может быть нужен анализ природного газа на гелий?

А зачем при проектировании мощных энергосистем (кроме АЭС) учитывают аргон в воздухе?

Ник

GOGI>> кто знает, я чего на ТЭЦ может быть нужен анализ природного газа на гелий?
shon13> Может оный попутно получать собираются - из отходящих газов.

если уж и собирать-то точно не из отходящих газов...

GOGI> кто знает, я чего на ТЭЦ может быть нужен анализ природного газа на гелий?

Добывают его так. ЕМНИП, если в природном газе содержится гелий, то добытчик обязан его выделять. Выкидывать/не обращать внимания на него запрещено по закону.
Видимо датчики стоят на ТЭЦ, чтобы знать - кому настучать по голове, за недобычу гелия.

GOGI>> кто знает, я чего на ТЭЦ может быть нужен анализ природного газа на гелий?
bashmak> Добывают его так. ЕМНИП, если в природном газе содержится гелий, то добытчик обязан его выделять. Выкидывать/не обращать внимания на него запрещено по закону.
bashmak> Видимо датчики стоят на ТЭЦ, чтобы знать - кому настучать по голове, за недобычу гелия.

Да ну! Гелий IMHO настолько ценный продукт, что газ с высоким его содержанием используют именно для его получения. И ни на какие ТЭЦ он не идет. А если содержание низкое, нерентабельное - то и заморачивать ТЭЦ его добычей не имеет смысла.
Кроме того -купила частная ТЭЦ газ - как ты ее обяжешь этот гелий добывать?

Все таки настаиваю на версии, что инертный газ влияет на калораж и, соотвественно, на расход газа. А отсель -на цену
Или ты точно знаешь?

Ник

Wyvern-2> Да ну! Гелий IMHO настолько ценный продукт, что газ с высоким его содержанием используют именно для его получения. И ни на какие ТЭЦ он не идет. А если содержание низкое, нерентабельное - то и заморачивать ТЭЦ его добычей не имеет смысла.

Добывать должна не ТЭЦ, а тот кто качает. Рентабельно-не рентабельно никого не колышит: положено - добудь. У нас точно также предписывается количество скважин - не важно, что не рентабельно. Положено - сверли.

Wyvern-2> Кроме того -купила частная ТЭЦ газ - как ты ее обяжешь этот гелий добывать?

Нет, ее могут обязать сообщать, что она купила газ с гелием.

bashmak> Видимо датчики стоят на ТЭЦ, чтобы знать - кому настучать по голове, за недобычу гелия.
Да ну, мы же не единственные потребители с газопровода. И вообще с какой стати мы как потребитель должны контролировать поставщиков по их обязательствам перед государством.
Для учета тоже вряд ли, там его от силы может 0,1%, ничего у нас не измеряют с такой точностью, даже на отпуске электроэнергии приборы стоят класса 0,5.
Кстати, пока его не считают, просто письмо попалось на глаза с указанием на то что нужно приобрести прибор для измерения его содержания в газе.

bashmak>> Видимо датчики стоят на ТЭЦ, чтобы знать - кому настучать по голове, за недобычу гелия.
GOGI> Да ну, мы же не единственные потребители с газопровода. И вообще с какой стати мы как потребитель должны контролировать поставщиков по их обязательствам перед государством.
"Патамучта" (С)
Видимо, по неизвестной нам причине, контроль на магистралях более сложен. Или как дополнительная ступень.
Но версия Башмака мне кажется очень близкой к истине: гелия в газе слишком мало, чтобы как-то повлиять на горение. И он действительно очень дорог.

Татарин> Но версия Башмака мне кажется очень близкой к истине: гелия в газе слишком мало, чтобы как-то повлиять на горение. И он действительно очень дорог.

Тогда чтобы GOGI не нажился тайно, установив соответствующее оборудование. Неучтёнка в чистом виде, "несуществующий по документам" гелий — даже налогов ведь не заплатит.

з.ы. А приборчик можно поставить и после этого оборудования, чтобы никому лишних проблем не создавать. Кстати, если там какое-нибудь молекулярное сито поставить (гелий же мелкий) с эффективностью экстракции 1%, то на 1000 м³ газа с содержанием 0.1% гелия будет 0.01 м³ добычи. По $5/м³ это 5 центов добычи с тыщи кубов газа.

GOGI> Для учета тоже вряд ли, там его от силы может 0,1%, ничего у нас не измеряют с такой точностью, даже на отпуске электроэнергии приборы стоят класса 0,5.

Скорее даже меньше. Но, гелий легко детектировать. У нас все вакуумное оборудование на протечки проверяется гелием, соответсвенно после протечки содержания гелия снаружи практически 0, а обнаруживается запросто небольшим приборчиком. Тем более вам содержание(цифра) скорее всего не важно - важно "содержание гелия выше ХХХ".

Татарин> Но версия Башмака мне кажется очень близкой к истине: гелия в газе слишком мало, чтобы как-то повлиять на горение. И он действительно очень дорог.
Ну допустим нашли мы в газе 0,1% гелия. И что потом? ЕМНИП единственное в России производство гелиевого концентрата находится в Оренбурге. Что, весь газ через Оренбург перегонять?

GOGI> Ну допустим нашли мы в газе 0,1% гелия. И что потом? ЕМНИП единственное в России производство гелиевого концентрата находится в Оренбурге. Что, весь газ через Оренбург перегонять?

Добытчик заплатит штраф

Вариант номер 2: детекторы положены по технике безопасности. Поскольку гелий лезет через любую дырку, может получится большая концентрация гелия в помещении.

Татарин>> Но версия Башмака мне кажется очень близкой к истине: гелия в газе слишком мало, чтобы как-то повлиять на горение. И он действительно очень дорог.
GOGI> Ну допустим нашли мы в газе 0,1% гелия. И что потом? ЕМНИП единственное в России производство гелиевого концентрата находится в Оренбурге. Что, весь газ через Оренбург перегонять?
Так это применимо к любой причине, по которой этот гелий хотят обнаруживать.
Ну обнаружат, а дальше?

GOGI>> Ну допустим нашли мы в газе 0,1% гелия. И что потом? ЕМНИП единственное в России производство гелиевого концентрата находится в Оренбурге. Что, весь газ через Оренбург перегонять?
bashmak> Добытчик заплатит штраф
bashmak> Вариант номер 2: детекторы положены по технике безопасности. Поскольку гелий лезет через любую дырку, может получится большая концентрация гелия в помещении.
Это вря-ад ли. И именно потому, что гелий пролезет через любую дырку.
Очень сложно себе представить помещение, в котором может создастся равновесная опасная для человека атмосфера.

А по условиям задачи - и вовсе невозможно, в принципе. Ну сам подумай. Это ж как минимум половину воздуха нужно на гелий заменить. Энтропия растёт в сторону уравнивания концентраций, и гелий будет просачиваться оттуда, где его больше, туда, где его меньше.
Я так понимаю, что ТЭЦ всё-таки работает на природном газе с примесью гелия, а не на гелии с примесью природного газа.

...правда, можно ещё предположить, что присутсвие следов гелия в горячих частях всяких там турбин-шмурбин может вести к гелиевому охрупчиванию и потере прочности.

GOGI> Если б гелий так просто лез и концентрировался при этом, не мучались бы сжижением газа для извлечения его. Да и вообще, один котел сосет 200 тонн воздуха в час из окружающего пространства, там такая вентиляция
Это точно. Такой хитрый гелий напоминает мышку из анекдота про чукотскую мышеловку.

bashmak>> Вариант номер 2: детекторы положены по технике безопасности. Поскольку гелий лезет через любую дырку, может получится большая концентрация гелия в помещении.
Татарин> Это вря-ад ли. И именно потому, что гелий пролезет через любую дырку.

У сверхпроводящих товарищей, которые постоянно с гелием работают, везде стоят такие детекторы, поскольку гелий может скопится именно наверху - там где ты дышишь. Правда они в основном работают с жидким гелием, соответсвенно немного жидкого гелия == много гелия газообразного