Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Он, конечно, не горит, так как на тех ", 'ах, где происходит его свечение (около 100 километров над земной поверхностью), воздух ' еи в миллион раз, да и, вероятно, в этой зоне д отсутствует 'чего же метеор раскаляется7 Обычный отвеж от "я о воздух. Но метеор не трется об окружающую ',: — 'он увлекает прилегающие слои воздуха с собой.
, Лучио-правдоподобным представляется следующее Ние: метеор нагревается нотому, что потерянная вие воздушного сопротивления энергия его дви"": преврашается в теплоту. Это представление речит и фактам„и теории. Если бы утраченная "" ческая энергия мегеора прямо превращалась '"лоту, т. е. если бы ускорялось беспорядочное "'ние его молекул, то метеор нагревался бы 'ом во всей его массе.
Между тем наблюдается )!ание только поверхностного слоя метеора, внутри ",: остается холодным, как лед. рстоятелен такой взгляд также и теоретически. '' ение движения тела вовсе не обязательно должно 'вОждаться его нагреванием: энергия движения превратиться и в другие виды энергии. Движение ~;.':брошенного вверх, замедляется, однако тело не ,,ается: кинетическая энергия переходит в лотенную энергию поднятого тела. В случае метеора 731 часть потерянной им >нергии движения переход и в вихревое движение воздуха, прилегающего к метеор> Остальная часть действительно преобразуется в т п. лоту„но каку Каким образом замелление движещ х молекул может поролнть то ускоренное бесиорядочщ:с их движение, которое называется теплотой» На э»; ~ вопрос приведенное объяснение не дает ответа. В действительности явление нагревания метео;.; происходит следующим образом.
Нагревается перво. начально ие сам метеор, а тот воздух, который метеором сжимается впереди при стремительном двих нии через атмосферу: нагревшийся возлух передас ~ свою теплоту поверхностному слою метеора. Раскопа. ется воздух при уплотнении по той же причине, пс какой разогревается он в возду>пном огниве: вследс>в~х адиабатного сжатия; воздух сжимается быстро летящим метеором так стремительно. что возникающих теплота не успевает распространиться вовне.
Сделаем примерный расчет того, до какой температуры может нагреться воздух, сжимаемый в»о1лшимся в атмосферу метеором. Физика установи и следующую зависимость межлу участвующими в п(ч . цессе факторами: ҄— Т;= 7;. --' — 1 Формула эта представляет вилоизменение уже знакомой нам (см. ответ к в. 1ЗО) формулы для случая алп абатного расширения. Укажем смысл обозначений; 1; начальная температура газа (в кельвинах): Т>--конечная температура газа (в кельвинах); р„;р, отношение конечного и начального значений давлен>п газа; х -- отношение лвух теплоемкостей газа. Для воздуха: А.=1,4 и (А — 1)~'А.=-0,29.
Выполняя расчет, примем Т; — температуру возд>ха в его высших слоях - - равной 200 К. Что касае ~ > отно>пения р„>р>, то будем считать, что воздух упло~- няется от 0,00000! ло 100 ат, т. е. указанное отногпепн равно 1Ов. Подставляя зги значения в формулу, полу ш. ҄— 200=200(10")» ~»=40000 К. Расчет наш. опирающийся на предположительны данные, ие претендует на точность: он оценивает линч. порядок искомой величины. 232 'фтак, мы приицзи к закзцочению, что козлу х. "' 'Тняемый метеором, должен нагреться до несколь"::десязков тысяч гралусов.
Оценка, основанная иа "', нии яркости метеоров, приводит к нолобному ,'."язазультату, от !0000 до 30000 градусов. Наблгодая "' ор. мы. собственно говоря, видим не его самого ';::,бывает очень мелок, величиной с орех или горов раскаленный им возлух, объем которого колько тысяч раз больше ::,,~вязанное относится, по существу, и к нагреванию ~:и артиллерийских снарядов: они также униотняют "",,х впереди себя, нагревают его и на| реваются от "„сами.
Разница лишь в том, гго скорость метеора раз больше. Что касается различия в плотности ""''ха на большой высоте и близ земной поверхности, ~~адо имез ь в виду. что величина нагревания зависит ' о от отношения конечной и начальной плот'; Й, а не от абсолютной их величины. "~~кается разъяснить одно обстоятельство: почему. :," енно, нагревается воздух. когда он цолвергается 'тню? Рассмотрим конкретно пример воздуха, уц,' яемо|о лвижуп1имся метеором. Молекулы воздуха, "Фкиваю)циеся на камень, который лвижется им ', речу, отскакиваю~ назад со скоростью.
большей, '-гя первоначальная. Вспомните. что лелает тенчтобы заставить мяч отскочить с возможно "'цзей скоростью: он не пассивно жлез удара о раке~- г.";::,а сам уларяет в летягций мяч, стараясь„как "рят игроки„«броси гь на мяч весь свой веса " ая молекула отскакивает от лвижуще~ося навстре, -Каетеорцого камня, как мяч от ракетки, она ретает часть знергии ударяющего тела. Возраста;еЖе кинетической знерг'ии молекул и есть то, что '~кяззумеем пол словами «повышение температуры». 4: оиятно, что газ расширяющийся.
молекулы котояк отскакивают от отступающей преграды со ско„, ю меньшей, нежели первоначальная„должен поть свою температуру' он отлает преграде часть и теплового движения своих молекул. -6 Частота туманов в фабрично-заволских райо° нах, ~ле воздух засорен частицами лыма„нахо„:себе простое обьяснение в законах молекулярной фп,'й", Мы уже говорили (в. 150), что лавленне насышаюпара близ в о г н у т о й поверхности жидкости ЗЗЗ должно быть меньше, чем близ плоской при той температуре. Подобно эзому, давление насыщающе о пара близ выпуклой поверхности жидкости должно быть больше, чем близ поверхности плоской. Причп;„, та, что молекулам легче освободиться от жидкож имеющей выпуклую поверхность, чем покинуть плосху», поверхность жидкости (при одинаковых температурах; Что же должно произойти с очень выпуклой имеющей форму крошечного шарика) каплей воды внесенной в пространство, которое насыщено водян~ч паром? Она будет испаряться в такой атмосфер, и если капля достаточно мала.
то вся превратп1с, в пар, несмотря на то, что пространство было прежде насыщено им, теперь оно сделается перепас .~- щенным. Легко понять вытекающее отсюда следствие: пар может начать сгущаться в капли только в том слу а;. если он перенасыщен. В пространстве„нормальп. насыщенном водяными парами, молекулы его не мо~~ ~ собираться в капельки, потому что зти первые — - раз)жется, чрезвычайно мелкие -- капли должны были бы тотчас же испариться.
Иначе обстоит дело, если воздух, насыщенны ~ паром, содержит частицы пыли или дыма. Как ш малы зти частицы сами по себе, они велики по сравнению с молекулами; оседая на них, молекулы води сразу же образуют довольно крупные капли. Та ю ~е капли значительного радиуса имеют уже не настольк искривленную поверхность, чтобы вода должна бьс, испариться. Отсюда понятно, почему присутствие чз стиц дыма в воздухе должно способствовать сгущеьшь пара в капельки, т.
е. образованию туманов. Чисв; подобных частиц в воздухе промышленных цен ~ !1ов огромно. В то время как в воздухе над вершинамп Альп их содержится всего несколько сотен на кубичс;- кий сантиметр, в воздухе Лондона их насчитываегся до !40000, а в Глазго — - даже до 470000. 27 яу Дым, пыли, и туман разнятся по состоянш 2 У и размерам частиц, взвешенных в воздухе (пл~ в другом газе). Если частицы эти твердые-- мы имес пьщь или дым, если жидкие- имеем туман.
Пыль от дыма отличается размерами частиц. Часп'- цы пыли крупнее; их поперечник — около 0,0~ и 0,00! см. Частицы же дыма бывают поперечнико зз4 О! см; такой малости достигают, например, табачного дыма, поперечник которых, следова"о, всего в 1О раз крупнее поперечника атома ' 'рода (а объем-- в 1000 раз).
„".угое отличие дыма от пыли, вытекающее из ' 'наковости размеров частиц, состглп в том, что ' 'нки оседают с возрастающей скоростью, между ";:,,;как частицы дыма или оседают с постоянной ью (еслп диаметр их не меныпе 0,00001 см) .:,:::же вовсе не оседают (если диаметр их мены не '1 см). В последнем случае скорость так называ:.'о броуновского движения этих частиц больше и их оседания Скорость теплового движения молекул данного ° вещества определяется температурой этого ве"',,:на и не зависит от того, в каком состоянии оно тся,- в твердом, жидком илп газообразном. 'ому молекулы водяного пара, жидкой воды и льда ~.
'одинаковой температуре движутся с одинаковой тью (точнее говоря, обладают одинаковой ки'вской энергией: молекулы льда не тождественны 5!скулами воды и пара). Вот ответ, который, вероятно, представляется ° многим бесспорно правильным: ', инус 273 С есть температура абсолютного нуля "'"'такой температуре поступательная скорость мо"'л равна нулкх Следовательно, при — 273 С водо- молекулы. как и всякие другие. находятся : ое.» вет, однако, неверен, потому что температура ютного нуля не — 273, а — 273,15' С жели же эти 0,15 градусов могут иметь здесь ','ко-нибудь существенное значение? Ведь при таких нх температурах молекулы, наверное, едва движут- -,'::"Й разница в 0,15 С картины не меняет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
