Термодинамика, Кто-то заявил, что термодинамика и МКТ никак не связаны Опции

[vps137]

Блин-клинтон... ну при чём здесь тургор? Это же внутреннее давление в клетке, которая "осмосирует" влагу из окружающей среды и держит её внутри себя, и только. Ну да, не даёт воде спуститься вниз. А что поднимает её вверх, то бишь по капиллярам. Вот в чём вопрос.

Явление, которое насыщает клетку влагой, называется осмосом. От клетки к клетке влага поднимается вверх, если дерево живое. Сухие сосны в соседнем лесу, которые мы называем здесь на Урале сухарами, даже при сильном ливне остаются сухими - никакая капиллярность не помогает оживить.
В живом растении, конечно, явление капиллярности проявляется. Напр. бамбук растет так быстро из-за своего строения клеток. Перегородки между его секциями, по-видимому, служат своего рода клапанами, которые удерживают воду.

Стоп, клетка расположена вплотную (?) к клетке - вот они и сосут друг у друга деля добытое пополам - вот и весь механизм.
Капилляры это поверхностный школьный взгляд. Капилляры из чего состоят - из клеток... получается, капилляры тут вообще ни при чём, они в не органике, которая работает на смачиваемости до 10 метров. Биология придумала свой, усовершенствованный механизм - тургор.
Всё просто!

Верно. Клеточные мембраны способны просачивать через себя воду до некоего предела, насыщения, и удерживать её внутри, когда соседние клетки тоже раздуваются от воды. В этом механизм внутриклеточного давления, тургора.

[Метафизик]

С атмосферой как-то не складыватся... , она может поднимать воду только на 10м,
а секвойи, например, вырастают аж до 110м.

Да, что-то у Вас не складывается с атмосферой...
По вашей логике на высоте, скажем, три метра из капилляра должен бить маленький фонтанчик...
Я уже предложил оставить деревья в покое, очень там всё сложно для наспех читающих википедию...

[mechanic]

По вашей логике на высоте, скажем, три метра из капилляра должен бить маленький фонтанчик...

А с какого бодуна? Сразу видно, что Занимательную физику Перельмана в руках не держали. Если будет бить фонтанчик, то можно будет постваить турбинкуи вы получите вечный двигатель первогот рода. который производит энергию из НИЧАВО.
Ай-я-яй. как не стыдно. если это вам не видно! О принципе причинности вам никто не поведал? Если какая-то причина заставила воду подняться по капилляру, то эта же причина не позволит воде самопроизвольно опуститься вниз.

Приведу пример из термодинамики. Белоконь на основании принципа причинности сформулировал постулат, являющийся обоснованием принципа существования энтропии (второго начала термостатики по Белоконю):

«Температура есть единственная функция состояния, определяющая направление самопроизвольного теплообмена, т.е. между телами и элементами тел, не находящимися в тепловом равновесии, невозможен одновременный самопроизвольный (по балансу) переход тепла в противоположных направлениях — от тел более нагретых к телам менее нагретым и обратно».

Обратите внимание на то, постулат Белоконя в отличие от постулата Клаузиуса не запрещает, принципиально, возможность самопроизвольного перехода тепла от более холодного тела к более нагретому, что происходит в открытых в 1951 году "необычных" (спиновых) термодинамических системах с отрицательной абсолютной температурой; не запрещает переход тепла в обоих направлениях в равновесных системах, а запрещает одновременный самопроизвольный переход тепла по БАЛАНСУ в противоположных направлениях. Последнее утверждение является следствием принципа причинности: если по какой-то причине теплота самопроизвольно переходит от более нагретого тела к более холодному, то эта же причина будет препятствовать переходу тепла в противоположном направлении.

[Anatoliy_]

на высоте, скажем, три метра из капилляра должен бить маленький фонтанчик...

Оспидя... , для тех, кто не понял. Если ртутный барометр покажет 735,5613 мм рт ст (техническая атмосфера), то водяной - 10,00028 метров водяного столба.

[Метафизик]

Оспидя... , для тех, кто не понял.
Если ртутный барометр покажет 735,5613 мм рт ст (техническая атмосфера), то водяной - 10,00028 метров водяного столба.

А кто не понял?

[Anatoliy_]

Я уже предложил оставить деревья в покое, очень там всё сложно для наспех читающих википедию...

Согласен, уже в зубах навязло. И можно поставить точку цитатой (о секвойях ) из учебника Мякишева Г.Я. для старших классов Физика. Молекулярная физика. Термодинамика. 2010, стр. 262, 263:

Любопытно, а может ли вода с растворенными в ней веществами подниматься к верхушкам высоких деревьев за счет поверхностного натяжения (высота, например, секвойи более 100 м). Радиус капилляров в древесине от 0,01 до 0,3 мм. Значит, в самых тонких капиллярах вода не поднимается выше 1,5 м. За счет атмосферного давления она может подняться не выше 10 м, даже если на конце трубки создать вакуум. Не может высоко поднять воду и осмотическое давление, благодаря которому давление в растворе больше, чем в чистой жидкости.
Остается единственное предположение: вода в капиллярах находится в растянутом состоянии, но не разрывается из-за притяжения ее молекул. По мере испарения воды с листьев сила притяжения поднимает ее вверх. Прямые измерения показали, что давление в капиллярах древесины действительно отрицательно и может достигать -25 атм.

[ahedron]

Не понял, а кто держит самую верхнюю молекулы, что нижние подтягиваются к ней?
Мякишев не биолог, а капилляры состоят из клеток, а мы живём в 21-м веке, поэтому ближе к истине тургор, хоть это и не всем понятно.
Последний абзац Мякишева как сказка на ночь для дебилов: ну вот так - верьте... потому что я сам не знаю как...

[vps137]

Не понял, а кто держит самую верхнюю молекулы, что нижние подтягиваются к ней?
Мякишев не биолог, а капилляры состоят из клеток, а мы живём в 21-м веке, поэтому ближе к истине тургор, хоть это и не всем понятно.
Последний абзац Мякишева как сказка на ночь для дебилов: ну вот так - верьте... потому что я сам не знаю как...

Полностью понять явление тургора, наверное, можно из свойств липидного бислоя мембран растений. Они действительно сказочные - ведь на этом держится вся жизнь. Не даром 21 век провозглашен веком биологии.

[Метафизик]

Цитата(Метафизик @ 20.6.2018, 18:17) *

Я уже предложил оставить деревья в покое, очень там всё сложно для наспех читающих википедию...

Согласен, уже в зубах навязло. И можно поставить точку цитатой (о секвойях ) из учебника Мякишева Г.Я. для старших классов
Физика. Молекулярная физика. Термодинамика. 2010, стр. 262, 263:
Цитата

Любопытно, а может ли вода с растворенными в ней веществами подниматься к верхушкам высоких деревьев за счет
поверхностного натяжения (высота, например, секвойи более 100 м). Радиус капилляров в древесине от 0,01 до 0,3 мм.
Значит, в самых тонких капиллярах вода не поднимается выше 1,5 м. За счет атмосферного давления она может подняться не выше 10 м,
даже если на конце трубки создать вакуум. Не может высоко поднять воду и осмотическое давление,
благодаря которому давление в растворе больше, чем в чистой жидкости.
Остается единственное предположение: вода в капиллярах находится в растянутом состоянии,
но не разрывается из-за притяжения ее молекул. По мере испарения воды с листьев сила притяжения поднимает ее вверх.
Прямые измерения показали, что давление в капиллярах древесины действительно отрицательно и может достигать -25 атм.

Теперь мне браться за разъяснение, что такое вакуум и какой он бывает? Гоните сюда и Мякишева, он уже заражен альтизмом, но
неуч еще тот...
--25 атмосфер, это секвойя должна быть 250 метров высотой? ,то похоже на правду...

[Метафизик]

Механик, Анатолий! На вас вся надежда!
Поднапрягитесь, изучите и растолкуйте (и сами просветитесь), какой вакуум над 10-ти метровым столбом воды?
Если вы считаете, что там пустота, значит вы вообще не понимаете МКТ. От слова совсем...
Признаете это?

[Anatoliy_]

Механик, Анатолий! На вас вся надежда!
Поднапрягитесь, изучите и растолкуйте (и сами просветитесь), какой вакуум над 10-ти метровым столбом воды?
Если вы считаете, что там пустота, значит вы вообще не понимаете МКТ. От слова совсем...
Признаете это?

На учебник Мякишева Г.Я. наткнулся случайно, пытаясь найти что-нить интересное о поверхностной энергии жидкостей. И эти минус 25 атмосфер меня тоже озадачили, мягко говоря. Что это за такие "прямые измерения"?
Точку поставить не получилось, зато расшевелил аудиторию, а то в форуме сейчас спячка какая-то... старожилы общаются, по инерции, а молодёжи более интересны инстаграммы и прочие телеграммы, лишь бы себя показать и побольше лайков получить.
Но вернёмся к Вашему, как сейчас модно говорить, сабжу.
1. Над 10-тиметровым столбом воды, как и над 760-тимиллиметровым столбом ртути и т.п., конечно же нет абсолютного вакуума, если такой вообще где-то есть. Пары воды, редкие молекулы материала стенок сосуда, космические частицы и прочие нейтрино. Короче то, что называют Эфиром, плюс перечисленный "мусор".
2. МКТ не интересовался и не знаю, и моё необразованное впечатление, что там везде броуновский хаос, кроме кристаллов. И то при нуле... по Кельвину .
Я инженер-электронщик по профессии и лучше подождать, что скажет mechanic, который большой дока в термодинамике.

PS
И "в заключении" он сказал... видимо доставляют воду на большую высоту не капиллярный эффект, атмосферное давление, осмосы и тургоры, а всё же сами ЖИВЫЕ клетки растений. Как?... пока неизвестно. И вообще живые клетки умеют делать многое, например, баланс редких металлов даже в нашем с вами организме не соблюдается.

[Метафизик]

лучше подождать, что скажет mechanic, который большой дока в термодинамике.

Подождем. Его мать...

[Метафизик]

Пока ждем Механика, предлагаю уточнить понятие КАПИЛЛЯРА.
Если неофиты (наспех нахватавшиеся википедии) думают, что капилляры это маленькие трубочки, то это не совсем так...

Капиллярами являются любые малые пространства, расположенные промеж твёрдых тел.
Так например, сплошные волокна нитей (например льняных или хлопковых), скрученные в достаточно тугой жгут.
Или достаточно плотно сотканные в плоский ремень...
Трещины в кирпичах, камнях или в штукатурке также - капилляры...

Попутно разъясню еще раз для неофитов, спешащих засвидетельствовать свою никчёмную поспешность:
- В разорванном столбе жидкости (для воды Н=10м) нет сколь-нибудь значительного вакуума. 1 атм это не вакуум, это смех...
там пары жидкости, количество которых сильно зависит от температуры...
- В капилляре вакуум на порядки более высокий. В капилляре (помним обсуждаемую хипотезу?) вообще нет молекул воздуха.
По определению. Молекулы воздуха в капилляре не помещаются, они туда не влезают по размерам...
- в открытом капилляре (который не трубочка) жидкость может подняться на любую высоту (в разумных пределах) под
действием именно атмосферного давления...
- существуют капилляры настолько плотные, что в них не может залезть даже жидкая молекула... далее идут твёрдые тела...

[Равшан]

- в открытом капилляре (который не трубочка) жидкость может подняться на любую высоту (в разумных пределах) под
действием именно атмосферного давления...

Мне кажется это чушь. Эффект капиллярного подъема жидкости обусловлен, на мой взгляд, только явлением смачивания. Атмосферное давление тут ни при чем. Достаточно тонкие капилляры самозаполняются жидкостью одинаково во всех направлениях. Что такое смачивание? Как оно работает на молекулярном уровне?

[Anatoliy_]

предлагаю уточнить понятие КАПИЛЛЯРА.

А стоит ли? Ведь дело скорее не в капиллярах, а в аномальных свойствах тонких, в диапазоне нанометров, слоёв воды на границе раздела фаз, L. Fumagalli et al. "Anomalously low dielectric constant of confined water", 2018.

Диэлектрическая постоянная ɛ воды на границе раздела фаз была предсказана меньшей, чем у объемной воды (ɛ≈80), потому что вращательная свобода диполей воды неожиданно уменьшается вблизи поверхностей, однако экспериментальные данные отсутствуют. Мы сообщаем о локальных емкостных измерениях для воды, заключенной между двумя атомарно-плоскими стенками, разделенными разными расстояниями до 1 нм. Наши эксперименты показывают наличие межфазного слоя с исчезающе малой поляризацией, что его внеплоскостность ɛ составляет всего ~ 2. Полагают, что электрически мертвый слой имеет толщину от двух до трех молекул.
Эти результаты дают очень необходимую обратную связь для теорий, описывающих водно-опосредованные поверхностные взаимодействия и поведение воды на границе раздела фаз, и показывают способ исследования диэлектрических свойств других жидкостей и солей в условиях крайней локализации.
Электрическая поляризуемость воды на границе раздела фаз определяет силу опосредуемых водой межмолекулярных сил, которые в свою очередь влияют на множество явлений, включая поверхностную гидратацию, ионную сольватацию, молекулярный перенос через нанопоры, химические реакции и макромолекулярную сборку, и это лишь некоторые. Таким образом, диэлектрические свойства межфазной воды вызывали большой интерес многие десятилетия, и, тем не менее, четкого понимания не было. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что вода проявляет слоистое структурирование вблизи поверхностей, предполагая, что она может образовывать упорядоченные (льдоподобные) фазы в условиях окружающей среды. Предполагается, что такая упорядоченная вода проявляет небольшую поляризуемость из-за поверхностного выравнивания молекулярных диполей воды, которые затем трудно переориентировать, применяя электрическое поле. Несмотря на огромное количество литературы, посвященной этому предмету, диэлектрическая постоянная межфазной воды и ее глубина остаются практически неизвестными, поскольку измерения сложны.

Нашёл ещё одну статью с интригующим названием "Molecular transport through capillaries made with atomic scale precision", 2016, но она показалась мне неинтересной, т.к. в ней в основном о создании нанокапиллярных устройств для экспериментов.

[Метафизик]

Несмотря на огромное количество литературы, посвященной этому предмету,
диэлектрическая постоянная межфазной воды и ее глубина остаются практически неизвестными, поскольку измерения сложны.

Ясно, что дело темное...
Щас Механик разъяснит...

[mechanic]

Ясно, что дело темное...
Щас Механик разъяснит...

Прям Щас. Когда-то Никита Сергеевич Хрущов сказал, что один дурак может задать столько вопросов, что десять умных не ответят. А что тогда делать, есои вопросы задают не дураки? Перед тем как ПИ содал эту тему я выразился в том смысле, что термодинамика и статистическая физика изучают одни и те же явления с различных точек зрения. Термодинамика рассматривает макроскопические явления, исходя из постулатов, основанных на общечеловеческом опыте. Это , в основном первое и второе начало термодинамики, а также третье начало. Вся равновесная (классическая термодинамика представляет математическое развитие этих начал, то есть следствия из них. Термодинамика не использует для своего построения никаких других гипотез и теорий. в частности теорий строения вещества. В термодинамике рассматриваются два вида передачи энергии: теплота и работа. При этом изменение энергии положения тел вкючены в состав внешней работы термодинамических систем. Термодинамика не учитывает гравитационных сил взаимодействия тел в виду их малости, поэтому она не распространяется на системы галактического масштаба (верхняя граница), а также термодинамика не распространяется на явления, происходящие в микро мире. Естественно, что при таком условии термодинамика с одной стороны не может объяснить все явления природы, но зато все ее утверждения в областях на которые она распространяется имеют силу, равную ее началам. Говоря простым образным языком термодинамика очерчивает красные линии ирасставляет флажки: вот это делать можно , а вот это - НИЗЯ, потому, что нарушаются законы термодинамики. Требовать от термодинамики большего нельзя, она занимается энергетическими балансами на макроскопическом уровне, а механизмами происходящих процессов занимается молекулярная теория, точнее статистическая физика. Она изначально основана на теориях строения вещества, является важным рычагом для развития науки, но ее выводы не всегда верны и точны, так как покоятся на менее прочном фундаменте.
Этой длинной тирадой я пытаюсь отмахнуться от вопросов, на которые термодинамика принципиально не может дать ответа, а молекулярная физика порой садится в лужу по указанной выше причине.

Механик, Анатолий! На вас вся надежда!
Поднапрягитесь, изучите и растолкуйте (и сами просветитесь), какой вакуум над 10-ти метровым столбом воды?

Это как раз несложный вопрос. Над десятиметровым столбом воды вакуумравен примерно одной физической атмосфере. Примерно потому. что над водой имеется давление ее пара, зависящее от температуры. Абсолютный вакуум в земных условиях недостижим. Теретичеси он недостижим и в глубоком космосе, так как в каждом куб см пространства находятся атомы межзвездного водорода. Мне в инженерной практике приходилось проектировать пожарные автомобили, где вакуум необходим для забора воды из естественных водоемов. Вакуум до 8,5 м. вод. ст. создавался газовым эжекторным насосом, использовавшим выхлопные газы автомобиля.

[Patent]

Не понял, а кто держит самую верхнюю молекулы, что нижние подтягиваются к ней?
Мякишев не биолог, а капилляры состоят из клеток, а мы живём в 21-м веке, поэтому ближе к истине тургор, хоть это и не всем понятно.
Последний абзац Мякишева как сказка на ночь для дебилов: ну вот так - верьте... потому что я сам не знаю как...

Смачиваемость, осмос и т.п. мы изучаем на процессах происходящих просто с материалами. С НЕживыми материалами!
А почему бы не пойти по естественному пути.
Чем отличается живая клетка от мёртвой? Тем, что она сама как-то шевелится, что-то в ней движется - по её команде или просто по некой программе, которую в неё заложили.
Следовательно, почему мы не должны думать, что клетки могут работать как отдельный насос?
Что то там в верхней части у неё расширилось и втянулось, а потом в нижней части сжалось и передалось с системой клапанов не вниз, а вверх. И т.д.

[ahedron]

Только так и работает: нижняя клетка получает воду через капилляры/смачиваемость/капиллярность... на какой-то высоте это уже не работает, а работает просто верхняя клетка отсасывает воду у нижней - тут не нужны сильные напряжения. И да, клетки-насосы или просто, - работает осмос. Ничего сложного.
Вроде разобрались... я - да.

[mechanic]

Я тоже так думаю. Отвечу. на скорую руку, Patent . По моему мнению, разница между столкновениями биллиардных шаров или других макроскопических объектов существенна. Для простоты мы работаем по физической модели, рассматривая шары как абсолютно твердые тела, а их соударения как абсолютно упругие удары. Это позволяет в практической работе делать технические расчеты на основании простых уравнений законов сохранения импулься и механической энергии. Эти расчеты учитывают работу так называемых консервативных сил, которая в замкнутом цикле равна нулю. Потери энергии, вызванные действием диссипативных сил мы во многих случаях пренебрегаем. В реальных процессах диссипативные силы приводят к рассеиванию механической энергии и превращению ее в другую форму теплоту. Эта энергия потеряна необратимо. Ее невозможно превратить в работу. При столкновении макроскопических тел происходит частичное проникновение одного тела в другое, частичное разрушение кристаллической решетки и изменение кинетической энергии атомов, молекул или элементарных частиц. Термодинамика эти потери (по балансу) учитывает и закон сохранения энергии не нарушается. В микромире ситуация иная. Атомы, молекулы. элементарные частицы непосредственно между собой не сталкиваются, а испытывают при сближении действие сил притяжения и отталкивания электромагнитной природы. А это консервативные силы, суммарная работа которых по балансу) равна нулю. Вот почему хаотическое движение вышеуказанных материальных точек никоим образом не нарушает закон сохранения энергии. Разумеется, речь идет об изолированной термодинамической системе, к которой закон сохранения энергии и относится.