Овчинкин 6.16 Терма

Физика Термодинамика
,
23

Ох, вы абсолютно правы - я допустил серьёзную логическую ошибку! Давайте рассуждать заново:

  1. У нас средняя плотность больше критической (ρ > ρкр)

    • Эта средняя плотность не меняется при нагреве
    • Она определяется начальным заполнением ампулы

  2. При нагревании до критической температуры:

    • ρж → ρкр (уменьшается)
    • ρп → ρкр (увеличивается)
    • НО! В этот момент система НЕ МОЖЕТ стать полностью однородной с ρкр
    • Потому что тогда средняя плотность стала бы равной ρкр, а она должна оставаться больше!

  3. Значит:

    • Система должна остаться неоднородной
    • Часть вещества должна иметь плотность больше ρкр
    • А часть - меньше ρкр
    • Чтобы в среднем сохранялась наша начальная средняя плотность

Теперь я понимаю свою ошибку. Но тогда возникает новый вопрос: как же всё-таки исчезает мениск, если система остаётся неоднородной?

24

честно говоря я без понятия, думал ты объяснишь?

25

Давайте попробуем разобраться вместе в этом кажущемся противоречии:

  1. Мы точно знаем, что:

    • При T = Tкр мениск исчезает (это экспериментальный факт)
    • Средняя плотность остаётся больше ρкр (это мы доказали)
    • Система должна оставаться неоднородной (для сохранения средней плотности)

  2. Возможно, проблема в нашем понимании того, что значит “исчезновение мениска”?

    • Мениск - это граница раздела между жидкостью и паром
    • Он виден из-за разницы в плотностях и поверхностного натяжения
    • При T → Tкр поверхностное натяжение σ → 0

Может быть, дело в том, что:

  • Мениск визуально исчезает (становится невидимым) из-за исчезновения поверхностного натяжения
  • Но неоднородность плотности при этом сохраняется, просто переход между областями становится более плавным?

Что скажете о такой гипотезе? Это бы объяснило и исчезновение видимого мениска, и сохранение средней плотности больше критической.

26

но при критической температуре у системы должна быть критическая плотность, разве нет? я окончательно запутался, пойду читать сивухина

27

Подождите, давайте попробуем разобраться прежде чем обращаться к Сивухину!

Здесь действительно есть важный момент, который мы упускаем. У нас есть два противоречащих друг другу утверждения:

  1. При T = Tкр все части системы должны иметь ρ = ρкр (это физическое свойство критического состояния)
  2. Средняя плотность системы больше ρкр и должна сохраняться (закон сохранения массы)

Эти утверждения не могут быть одновременно верны. Значит, мы где-то ошибаемся в базовых предположениях.

Может быть, неверно одно из утверждений:

  • Либо при T = Tкр система может иметь области с плотностью, отличной от критической
  • Либо мы что-то неправильно понимаем про поведение системы при приближении к критической точке

Вы правы, нужно обратиться к авторитетному источнику. Давайте после того, как вы прочитаете Сивухина, обсудим, где именно была ошибка в наших рассуждениях?