Jak wyjaśnić że urządzenia mechaniczne się psują? Myśle że ma to związek z II zasadą termodynamiki, entropią, ale nie jestem pewien?

Sądzę, że to dość dobre wyjaśnienie; w izolowanym układzie mechanicznym, w którym dochodzi do przepływu ciepła, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki entropia musi wzrastać - innymi słowy, całkowite nieuporządkowanie, jako następstwo szeregu procesów dynamicznych, termodynamicznych i cząsteczkowych wzrasta wraz z czasem i zależne jest od częstości i "natężenia" pracy danego układu. Znakomita większość urządzeń mechanicznych wykorzystuje procesy fizycznie nieodwracalne (po części z powodu małej wydajności własnej i uchybień natury technologicznej), czego implikacją jest szybszy wzrost entropii i, po odpowiednio długim czasie, wystąpienie szeregu czynników natury mechanicznej, które doprowadzają w końcu do awarii. Więcej tutaj:
http://pl.wikipedia.org/w...a_termodynamiki

Nieprawda, entropia nie jest miarą nieupożadkowania* układu, lecz miarą ilości mikrostanów realizujących makroskopowy stan układu wyznaczony przez energię wewnętrzna U, objętość V oraz liczbę cząstek V. Entropia ma się do awaryjności urzadzeń mechanicznych jak piernik do wiatraka. Co więcej entropia ukłądu nie rośnie w nieskończoność, tylko osiąga pewne maksimum wyznaczone przez więzy jakie nałożyliśmy na odpowiednie zmienne termodynamiczne (U,V,N). Entropia S(U,V,N) to po prostu pewna funkcja stanu układu.


* - chodzi o potoczny sens tego słowa, to znaczy nie powinno być one łączone z tym że po jakimś czasie ukłąd się rozpada.

Polecam lekturę, szczególnie pierwsze kilka zdań:
http://pl.wikipedia.org/w...(termodynamika)

A może dlatego że nie jesteśmy o toczeniu temperaturowym 0K, przez co wewnątrz strukturalne drgania atomów i cząsteczek powodują powolną gradacje struktur, i ułatwiają przebieg reakcji chemicznych osłabiającą materiał. Kolejna przyczyna może być oczywiste błędy konstrukcyjne, które albo bezpośrednio albo zmęczeniowo zniekształcają charakterystyki wytrzymałościowe. Zostaje też nieprawidłowe użytkowanie.

>Amon-Ra
Mam kilka zastrzeżeń co do twojej wypowiedzi:
'Znakomita większość urządzeń mechanicznych wykorzystuje procesy fizycznie nieodwracalne' ... 'czego implikacją jest szybszy wzrost entropii', nie wiedzę w tym sformułowaniu koniecznego związku wynikowego. Choć jak może uściślisz pojęcia: znakomita większość, procesy nieodwracalne(przydały by się przykłady) to zabrzmi jaśniej. Na podbudowę moich zarzutów przytoczę pierwszy lepszy przykład 'młynek do mięsa' gdzie tam zachodzą zjawiska nieodwracalne które wykorzystuje urządzenie mechaniczne jakim jest 'młynek do mięsa' (ścieranie się elementów jest sprawą kontrowersyjną bo młynek nie wykorzystuje zjawisk ścierania do działania, lecz jest to tylko efekt uboczny) ?

'w izolowanym układzie mechanicznym, w którym dochodzi do przepływu ciepła, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki entropia musi wzrastać ' to stwierdzenie jest dla mnie też nieco tajemnicze, definicja mówi że przyrost entropii równy jest czynnikowi całkującemu i przyrostowi ciepła, Ty mówisz o przepływie ciepła w układzie zamkniętym co brzmi tym bardziej podejrzanie. Przyznam że zarzuty Quantum Devil nie są całkowicie bezpodstawne. Jeśli czujesz potrzebę obrony chętnie wysłucham możliwe że my mamy złe wyobrażenia o problemu.

Feler404 napisał/a

A może dlatego że nie jesteśmy o toczeniu temperaturowym 0K, przez co wewnątrz strukturalne drgania atomów i cząsteczek powodują powolną gradacje struktur, i ułatwiają przebieg reakcji chemicznych osłabiającą materiał.

A czymże jest szybsze tempo reakcji chemicznych i degradacja struktur cząsteczkowych, jeżeli nie wzrostem entropii pod wpływem przepływu ciepła? Nie zapominajmy, że, aby zainicjować pracę maszyny, potrzebna jest energia, z racji różnorakich czynników część tej, lub wytworzonej przez urządzenie energii zutylizowana zostaje w postaci ciepła - wzrostu temperatury i wzrostu entropii tym samym.

Feler404 napisał/a

Na podbudowę moich zarzutów przytoczę pierwszy lepszy przykład 'młynek do mięsa' gdzie tam zachodzą zjawiska nieodwracalne które wykorzystuje urządzenie mechaniczne jakim jest 'młynek do mięsa' (ścieranie się elementów jest sprawą kontrowersyjną bo młynek nie wykorzystuje zjawisk ścierania do działania, lecz jest to tylko efekt uboczny) ?

Maszynka do mięsa jest bardzo dobrym przykładem na poparcie mojej tezy . Efektem ubocznym jej pracy jest wzrost jej wenętrznej temperatury (chyba nie muszę doprecyzowywać), druga zasada termodynamiki rozwiązuje za nas resztę problemu.

Feler404 napisał/a

tajemnicze, definicja mówi że przyrost entropii równy jest czynnikowi całkującemu i przyrostowi ciepła, Ty mówisz o przepływie ciepła w układzie zamkniętym co brzmi tym bardziej podejrzanie.

Co w tym podejrzanego? Przepływ ciepła w układzie to zwiększanie temperatury pewnych elementów kosztem ciepła (energii ujmując abstrakcyjnie) innych. Faktycznie, słowo przepływ powinienem był zastąpić sformułowaniem przyrost, chociaż moja interpretacja nie ograniczała się tylko do samego urządzenia, ale także do źródła jego energii (?)... Skrót myślowy, możliwe, że niekoniecznie poprawny. Nie o całkowitą poprawność tu jednak chodzi, a o intuicyjne zrozumienie zjawiska. Matematyczny formalizm nie jest substytutem logicznego rozumowania - poza poprawnym rozpisaniem równań, trzeba także umieć formułować stwierdzenia nienaukowe, udostępniające wiedzę specjalistyczną laikom.

Jeżeli gdzieś jest błąd w moim rozumowaniu, proszę o dokonanie niezbędnej korekty - mimo wszystko nie wymagaj od studenta pierwszego roku fizyki (i to biernego, niestety, bo na zdrowotnym urlopie ) wiedzy na poziomie roku trzeciego, lub nawet wyżej .

Twoja kultura logicznego myślenia jest na tyle wysoki poziomie że będziesz musiał mi wybaczyć wymagania które nijak mają się do możliwości studenta pierwszego roku. Jednak jesteś pasjonatem.

Wracając do meritum pewne rzeczy się wyklarowały jednak musimy jeszcze uzgodnić kilka niejednoznacznych sformułowań.

'A czymże jest szybsze tempo reakcji chemicznych i degradacja struktur cząsteczkowych, jeżeli nie wzrostem entropii pod wpływem przepływu ciepła? ' A czymże jest przyrost entropia jeśli nie przyrostem tempa reakcji chemicznych i degradacji struktur cząsteczkowych ? Relacja zwrotna nie pozwala na poziomie jednoznacznych definicji określić priorytetu stwierdzeń. Osobiście miałem nico inną definicje potoczną entropii. Ciepło jako średnia prędkość(częstotliwość) drgań układu molekularnego i entropii jako jako szybkość przekazywaniu energii(kinetycznej) do środowiska. Chcąc uściślić rozumowanie trzeba dodać założenie o bez stratności układów mechanicznych. Czyli kolejna(a może i fundamentalna) przyczyna psucia się urządzeń to nie 100% sprawność.

Do drugiego cytatu to chyba zostałem nienależycie zrozumiany więc spróbuje inaczej: napisałeś że 'Znakomita większość urządzeń mechanicznych wykorzystuje procesy fizycznie nieodwracalne ' na co zarzuciłem ci że tak nie jest(a ściślej zarzuciłem ci błąd w formułowaniu implikacji) stawiając ci przykład młynka do mięsa mówiąc że nie wykorzystuje on zjawisk nieodwracalnych lecz tylko przez nie idealność struktur i warunków pracy zachodzą w tym urządzeniu procesy nieodwracalne(nie powiedziawszy tego dosłownie). Implikowanie poprawnego wniosku z niepoprawnej przesłanki jest ryzykowne szczgólnie jeśli niejestesmy pewniu wniosku (tego dotyczył mój zarzut).

Co do trzeciego cytatu. Mając układ zamknięty ja dodam do siebie mały układ zamknięty w którym przepływ ciepła(energii) jest zawsze taki sam, a entropia takiego układu jest stała(oczywiści mówiąc o entropii globalnie). Przyrost jest o niebo adekwatniejszym słowem jednak wtedy czy możemy wtedy mówić o układzie zamkniętym ? I nie chodzi tu bynajmniej o matematyczny formalizm tylko o brak sprzeczności w sformułowaniach. Bo cóż naradzi się nam za intuicja jeśli będzie uformowana na sprzecznych przesłankach. Choć może masz racje że nasza anamnezytyczna intuicja umie sobie radzić pewnymi nie do końca poprawnymi sformułowaniami języka potocznego.

Cytat

Maszynka do mięsa jest bardzo dobrym przykładem na poparcie mojej tezy Wink. Efektem ubocznym jej pracy jest wzrost jej wenętrznej temperatury (chyba nie muszę doprecyzowywać), druga zasada termodynamiki rozwiązuje za nas resztę problemu.

To, ze układ się rozpada i psuje wynika z tego, iż powstają napręzenia w konstrukcji urżadzenia a tym samym osłabienie materiału, jakies przerwania jego spójności etc. Ten sam efekt maiłby miejsce nawet gdyby młynek nie wymieniał ciepła z otoczeniem.

Pozatym entropia zależ od pracy mechanicznej wykonanej nad układem, gdyż jest funkcją energii wewnętrznej.

Aha jeszcze jedno, entropia nie określa szybkości przepływu energii czy ciepła, gdyż wyznacza ona tylko możliwe stany równowagi (tzn. takie, które sa niezmienne w czasie nie nie łączą się ze zmianami objętości podukłądów, wymianą ciepła czy czastek).

A oto ścisła definicja entropi.

Istnieje funkcja(zwana entropią) zależna od parametrów ekstensywnych U,V,N dla każdego złożonego układu, zdefiniowana dla wszystkich stanów równowagi (każdy stan opisany jest prze U,V,N), która ma tą właśność, że układ po usunięci w nim więzów dąży do takiego stanu U,V,N, który maksymalizuje ją jako funkcję możliwych stanów(U,V,N), które da się zrealizować za pomocą odpowiednich więzów.

http://en.wikipedia.org/w...istical_entropy

hastic napisał/a

Jak wyjaśnić że urządzenia mechaniczne się psują? Myśle że ma to związek z II zasadą termodynamiki, entropią, ale nie jestem pewien?

Ja mysle ze zmeczenie materialu. Kazde urzadzenie mechaniczne wykozystuje do pracy zjawiska jak: tarcie, sprezystosc i to wlasnie te procesy Powoduja zmeczenie.

Zrob kola zebate w maszynie z pumeksu, a zobaczysz co ile bedzie trzeba je zmieniac albo tlok do silnika z

Quantum Devil napisał/a

To, ze układ się rozpada i psuje wynika z tego, iż powstają napręzenia w konstrukcji urżadzenia a tym samym osłabienie materiału, jakies przerwania jego spójności etc. Ten sam efekt maiłby miejsce nawet gdyby młynek nie wymieniał ciepła z otoczeniem.

Mówiąc ciepło masz na myśli energię ?