Дополнение к устройству, нарушающему второе начало термодинамики.

Дополнение к устройству, нарушающему второе начало термодинамики.
1.) Случай, когда шар сталкивается с массивной стенкой, масса которой бесконечно
велика. При столкновении с ней тангенциальная скорость шара не меняется, а нормальная
меняет знак. Это значит, что шар отскакивает от стенки зеркально: его скорость по
модулю не изменяется, а угол падения равен углу отражения. Удар шара о массивную
стенку сообщает ей конечный импульс, в то время как кинетическая энергия,
приобретаемая стенкой, пренебрежимо мала. Например, если удар шара нормальный, то
скорость шара v после удара становиться равной –v, а импульс шара получает приращение
-2mv. Чтобы общий импульс не изменился, стенка должна воспринять импульс MV = 2mv,
проявляющийся в конечной силе удара, действующей на стенку. При этом стенка
получает скорость V = 2mv/M, которая для массивной стенки бесконечно мала.
Бесконечно мала и кинетическая энергия, приобретаемая стенкой. Действительно, её
можно представить в виде MV2/2 = M/V * V/2, т.е. в виде произведения конечного
импульса MV на половину бесконечно малой скорости V/2.
2.) Случай, когда происходит центральный удар двух шаров массой m1 и m2. В случае
абсолютно упругого удара, шары деформируются и кинетическая энергия переходит в
потенциальную энергию упруго-деформированных шаров. В этот момент шары
аналогичны сжатым пружинам. Ввиду этого начинается обратный процесс перехода
энергии упругих деформаций в кинетическую энергию поступательного движения. Таким
образом, кинетическая энергия поступательного движения шаров снова принимает
исходное значение, каким оно было до удара. Скорости шаров после столкновения можно
легко вычислить из законов сохранения импульса тела и энергии. v1 и v2 со штрихом –
это скорости после столкновения.
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т.1. стр.157-162.
Когда сфера с молекулой внутри находится в сосуде, в котором создан глубокий вакуум,
то это замкнутая система. Молекула, ударяясь в стенки сферы, вызывает небольшие
смещения сферы относительно центра масс. Условия столкновения с обеими стенками для
молекулы одинаковые. Центр масс остаётся на месте. Рис.а. Рассмотрим случай, когда
молекула ударяется в стенку сферы, соприкасающейся с сосудом. Рис.б. Так как сфера
соприкасается с сосудом, то для молекулы в данном случае масса сферы равна массе
сосуда. Масса сосуда бесконечно велика относительно массы молекулы. Ситуация,
аналогичная случаю 1. Только молекула – это шар, а сфера с сосудом – массивная стенка.
Чтобы общий импульс не изменился, сосуд воспринимает импульс MV = 2mv. При этом
сосуд получает скорость V =2mv/M, которая для массивного сосуда бесконечно мала.
Также бесконечно мала и кинетическая энергия, приобретаемая стенкой. Молекула после
удара отскакивает зеркально: скорость по модулю не изменяется, а угол падения равен
углу отражения. Молекула, после столкновения со стенкой сферы, отскакивает с той же
скоростью. Сфера с сосудом остаются на месте. Их скорость равна 0. Отскочив, молекула
сталкивается с противоположной стенкой сферы. Рис.в. Этой частью стенки сфера не
соприкасается с сосудом. Поэтому в данном случае масса сфера для молекулы равна массе
сферы. Это аналогично случаю 2. Молекула – это один шар, а сфера – это другой шар. Для
простоты расчётов допустим, масса молекулы – 1, а масса сферы - 106. Скорость молекулы
500 м/с. Скорость сферы – 0. Подставляем значения в формулы и получаем скорость
молекулы -499,999 м/с. Молекула после удара отскочила со скоростью 499,999 м/с.
Скорость сферы после удара 0,001 м/с. То есть сфера, после удара молекулы, начнёт
двигаться от стенки сосуда со скоростью 0,001 м/с. Так как сфера находится в сосуде, в
котором создан глубокий вакуум, то нет внешних сил в виде ударов молекул,
воздействующих на сферу. Если геометрическая сумма внешних сил, действующих на
систему, равна 0, то импульс системы сохраняется, т.е. не меняется со временем. Это
имеет место, когда система замкнутая. А когда сфера отошла от стенки сосуда – это
замкнутая система. Рис.г. Поэтому центр масс системы сфера-молекула движется с
постоянной скоростью, пока снова не сталкивается с сосудом. Рис.д. Когда сфера
сталкивается с сосудом, то это уже не замкнутая система. Условия столкновения
молекулы с противоположными стенками снова разные. Происходит аналогичный
процесс, как при первом столкновении. Сфера получает дополнительный импульс от
молекулы и отскакивает с увеличенной скоростью. При каждом следующем столкновении
сфера будет увеличивать свою скорость. Скорость сферы будет увеличиваться, а скорость
молекулы уменьшаться. Но так как в сфере будет находиться множество молекул газа, то
скорость при каждом столкновении будет увеличиваться значительно больше. Скорость
молекул в сфере уменьшается. То есть температура газа уменьшается. Соответственно
температура сферы тоже понижается. Поэтому при каждом столкновении сферы с
сосудом, сфера будет получать какую-то часть тепла от сосуда. Всё как в статье
«Устройство, нарушающее второе начало термодинамики». И самое главное – законы
физики не нарушаются.