http://www.bioticregulation.ru/pump/pump4_r-2.phpНаглядная физика
Биотический насос действует так: водяной пар, испарившийся с поверхности леса, конденсируется в атмосфере, из-за этого давление влажного воздуха падает и возникает разрежение, воздух затягивается снизу вверх, чтобы скомпенсировать это разрежение, давление воздуха у поверхности в области подъема падает, и туда затягивается воздух из соседних областей. Если эти соседние области — океан, то на континент будет поступать воздух, обогащенный влагой.
Физика насоса проста. Нужно иметь представление о том, что такое идеальный газ, что такое диффузия и что такое динамический поток газов, а также как зависит концентрация водяного пара от температуры (закон Клапейрона-Клаузиуса). Все эти явления могут быть наглядно проиллюстрированы с использованием интерактивных Flash моделей. Вы можете изменять и измерять давление газа, заставлять воду испаряться, а газовые смеси — диффундировать или образовывать динамический поток. Вы можете также изучить основные компоненты атмосферной циркуляции над лесом, вырубками или пустыней, включая или выключая различные атмосферные процессы. Все модели выполнены для нашего сайта С.К. Бурученко.
Диффузия и динамический поток газов — разные явления
При проблемах с просмотром Flash кликните здесь для бесплатной установки последней версии Flash Player.
Если какой-то регулятор начнет бесконтрольно ездить, щелкните по нему мышкой.
Сцена I. Динамический поток газа (ветер)
Предлагаемые параметры: Na = 45; Na = 1; T = 5 К.
Динамический поток возникает, когда есть разница давления газа (пространственный градиент). Молекулы сталкиваются друг с другом и, не встречая сопротивления в области меньшего давления, ускоряются по направлению в эту область. Давление газа пропорционально его концентрации (числу молекул в заданном объеме) и температуре.
Задайте предлагаемые значения для чисел молекул, нажмите звездочку слева от копирайта (apply settings), а затем задайте температуру. Теперь нажмите звездочку справа от копирайта. Перегородка исчезнет. Газ быстро начнет распространяться из левой части сосуда в правую. Засеките время, когда в правой части появятся 22 синие молекулы. Оно будет порядка полуминуты. Затем переходите к Сцене II и сравните это время с характерным временем диффузии.
При конденсации водяного пара происходит падение давления и возникает динамический поток (ветер), направленный в область конденсации.
Сцена II. Диффузия газов
Предлагаемые параметры: Na = 45; Nb = 45, T = 5 К.
Диффузия — перемешивание различных газов — происходит в отсутствие градиента давления. Это медленный процесс. Попробуйте замерить время, в течение которого в правой части сосуда окажутся 22 синих молекулы. При заданных значениях это может занять десять и более минут, по сравнению с динамическим потоком. Чтобы ускорить процесс, увеличьте начальную температуру.
В этой модели мы наблюдаем молекулярную диффузию. В атмосфере диффузия имеет турбулентную природу — хаотические атмосферные вихри перемешивают газы намного быстрее, чем столкновения молекул. Тем не менее, оцененные турбулентные диффузионные потоки для основных газов воздуха во много раз меньше динамических потоков, генерируемых силой испарения.
Если у Вас есть вопросы, Вы можете задать их здесь.
Регуляторы числа молекул для левой и правой частей сосуда. Подвиньте регуляторы вниз до упора, а затем нажмите
на звездочку слева от копирайта.
Текущее число молекул в сосуде отображается на желтых шкалах.
Регулятор и шкала температуры. Можно изменять температуру от 1 до 101 градуса Кельвина.
Индикаторные шкалы давления газа в двух частях сосуда.
Индикаторы числа красных и синих молекул в правой и левой частях сосуда.
Индикатор динамического потока газа. Появляется, когда число молекул в одной половине сосуда существенно больше, чем в другой, и исчезает при
выравнивании числа молекул.
Текущая разность между общим числом молекул в левой a и правой b частях сосуда.
Наверх