De kinetische gastheorie en de energie van moleculen

[cock]

Dag Jan van de Velde,

Een astronaut in gewichtloosheid zal aan spier atrofie lijden. Dit komt omdat hij niet tegen de zwaartekracht ingaat. Het lichaam, zelfs als het stilstaat, oefent een kracht en arbeid uit op de aarde en omgekeerd. Arbeid heeft toch iets te maken met energie. Zonder energie geen arbeid In "gewichtloosheid" is die arbeid er niet, met als gevolg spier atrofie, want de spieren werken minder. Nu zijn er weinig gelijkenispunten tussen je lichaam en meubilair, maar meubilair zal in gewichtsloosheid wel minder spanning ondergaan als gevolg van de zwaartekracht. Onder spanning staan is dat geen vorm van arbeid?

Nog een kleine apologie. Ik heb kracht altijd gezien als iets dat energie nodig heeft, en die energie omzet, bv. mechanische energie in warmte. maar ik ben filosoof van opleiding, en geen fysicus, maar ik doe mijn best, en probeer het te begrijpen. Vanuit die filosofie doe ik soms boude beweringen. Ik stel echter prijs om mijn denkbeelden te toetsen aan uw kennis.

Groeten

[Marko]

Dag Jan van de Velde,

Een astronaut in gewichtloosheid zal aan spier atrofie lijden.

Dat is een biologisch fenomeen, gedreven door fysiologische processen in het lichaam en heeft in de verste verte niets te maken met het onderwerp van deze discussie.

Arbeid heeft toch iets te maken met energie.

,

Arbeid is de energie die gepaard is gegaan met verplaatsing. Dus ja, het heeft er iets mee te maken. Maar het heeft weer niets te maken met wat je eerder stelde: "zonder energie geen kracht." Dat blijft bolle onzin, hoeveel woorden je er ook aan spendeert.

Nog een kleine apologie. Ik heb kracht altijd gezien als iets dat energie nodig heeft, en die energie omzet, bv. mechanische energie in warmte. maar ik ben filosoof van opleiding, en geen fysicus, maar ik doe mijn best, en probeer het te begrijpen. Vanuit die filosofie doe ik soms boude beweringen. Ik stel echter prijs om mijn denkbeelden te toetsen aan uw kennis.

Toch zou het goed zijn om die denkbeelden eerst zelf te toetsen aan kennis zoals die bijvoorbeeld staat beschreven in om het even welk natuurkundeboek, alvorens er de publiciteit mee te zoeken en een ander op te zadelen met het uit de wereld helpen van je misverstand.

Gebrek aan relevante vooropleiding is een zwak excuus en mag geen reden zijn om zich niet te verdiepen in datgene waar men iets over wil zeggen. Bovendien vraag ik me af welke filosofiestroming de methode aanhangt om eerst zonder al te veel onderbouwing het standpunt van een ander als onjuist te betitelen, en vervolgens van die ander te verlangen dat hij uitvoerig onderbouwt waarom hij het tóch bij het juiste eind heeft.

[cock]

Bedankt voor de complimenten Marco, en sorry dat een filosoof zich op uw gebied durft wagen

.

- Maar geloof me filosofen hebben soms een andere visie, een totaalvisie, die verfrissend kan overkomen, en de fundamenten in vraag kan stellen. Ik mag toch de fundamenten van de fysica in vraag stellen?

- Ik lees trouwens veel over fysica, zo is dit topic aan bod gekomen, omdat ,ik een schijnbare tegenspraak vond in een fysica boek, en we zijn er nog niet uit.

- Jij lijkt alles wat niet in formules gevat is als loze praat te beschouwen, Vanuit jouw visie begrijpelijk, maar het lijkt toch een beetje een eenzijdige kijk.

- Wat de spier atrofie betreft. Dit is een bewijs dat zwaartekracht, die geen weg hoeft af te leggen, toch een invloed uitoefent op het menselijk lichaam, zelfs in gewone stilstand, dus in rust, levert het lichaam arbeid tegen de zwaartekracht in, met spierontwikkeling tot gevolg, Biologische processen hebben alles met fysica te maken.

- Een van de mission statements van dit forum is misverstanden uit de weg te helpen, dus mag ik af en toe mijn denkbeelden toetsen. Ik ben dankbaar aan de mensen die mij een kritische respons geven.

- Wat arbeid betreft: is energie dan geen voorwaardenscheppende kracht om arbeid uit te oefenen ("zonder energie geen kracht").

- Maar nu ga ik mij verder verdiepen in de tekst van Uphoff, ik heb al een paar ideetjes, vanuit een verfrissende "natuurfilosofisch oogpunt, ik hoop dat ze een lampje kunnen doen branden. Maar wees gerust ik heb een gezonde scepsis tegen mijn denkbeelden.

Groeten,

[In physics I trust]

Maar geloof me filosofen hebben soms een andere visie, een totaalvisie, die verfrissend kan overkomen, en de fundamenten in vraag kan stellen. Ik mag toch de fundamenten van de fysica in vraag stellen?

Niet zonder ze eerst te begrijpen. Ik ga niets in vraag stellen zonder dat ik echt weet wat er staat. Dat wordt van jou ook verwacht. Antwoord bijvoorbeeld eens op Jans voorbeeld met zijn vloer.

[Jan van de Velde]

Onder spanning staan is dat geen vorm van arbeid?

Blijkbaar niet, de tafel houdt dat een leven lang vol zonder dat er een snoertje heen moet.

Onder spanning bréngen is wat anders. Om een veer in te drukken is een kracht nodig die een weg aflegt, en dat kost dus energie. Om hem ingedrukt houden (waarbij de energietoestand van de veer dus niet meer verandert) is dus wél een blijvende kracht nodig, maar geen energie. Dat kan pijnloos in een snoerloze bankschroef.

[cock]

Dag Jan van de Velde,

U schreef: "blijkbaar niet, de tafel houdt het een leven lang vol zonder dat er een snoertje heen moet." Dat is juist, De structuur die een (stevige) tafel samenhoudt, is zo geconstrueerd, dat er een evenwicht is tussen de krachten die erop werken (zwaartekracht van de aarde, en de samenhang van de tafel). Beide krachten zijn in evenwicht. Men kan spreken van potentiële energie. De aarde blijft trekken, om de tafel zo dicht mogelijk tegen de bodem te krijgen, en het materiaal en de structuur van de tafel blijft weerstand bieden. Wat er is aan energie binnen dit systeem (aarde en tafel), is potentiëel, en komt niet tot uiting, en is op zichzelf moeilijk waarneembaar.

Maar komt er een verandering in de structuur (b.v. door metaalmoeheid door spanningsverschijnselen, of door verandering in de zwaartekracht), dan wordt de kinetische energie weer merkbaar en meetbaar, want de krachten zijn uit evenwicht. Deze analogie kan men ook op gas in een vat toepassen. De elektrostatische krachten tussen moleculen van het gas onderling en de moleculen van het gas en die van de wanden zijn in evenwicht, en de druk op de wanden van het vat is constant, de moleculen hebben dan geen kinetische energie, en blijven min of meer op hun plaats (met trillingen, die we spanning noemen, want het is een voortdurend zoeken om het evenwicht te bewaren). Die trillingen en spanning zorgen voor metaalmoeheid, en bij fysiologische processen voor spierontwikkeling, in het voorbeeld van de astronauten..

Die toestand blijft constant, tot een nieuwe kracht het evenwicht verstoord (aanvoer temperatuur of druk).

Met vele groeten.aan uw meubilair,

[Jan van de Velde]

Je maakt geen onderscheid tussen een kracht uitoefenen en door die krachtuitoefening iets "van structuur doen veranderen". Ja, om iets te veranderen is energie nodig. Dat kan uit potentiële energie gehaald worden.

Maar zolang er niets verandert is er ook geen energie nodig.

En laten we nou niet gaan denken dat gasatomen "moeheid" gaan vertonen en dus weer op enige wijze opgeladen zouden moeten worden na verloop van tijd. Een gas als geheel ook niet, dat is amorf, kent geen structuur en kan die dus ook niet verliezen. Dat zou betekenen dat de atomen van een gas opgesloten in een perfect geïsoleerd vat vat na verloop van tijd minder snel in het rond zouden stuiteren en dat de inhoud van het vat dus op den duur in temperatuur zou dalen. Dat blijkt niet zo te zijn. Althans minstens niet zodanig dat dat met de huidige stand van de techniek meetbaar is.

Er blijkt bijvoorbeeld ook geen waarneembaar verschil te zijn in absorptiespectra van atomen uit jongere of oudere sterren, en dan praten we toch over verschillen van miljarden jaren. Zouden atomen op den duur hun elasticiteit verliezen dan zou je zulks toch wel mogen verwachten.

[Flisk]

De kinetische gastheorie beschrijft druk aan de hand van Newton's wetten.

Druk (kracht op een bepaald oppervlakte) wordt dan veroorzaakt door moleculen die botsen tegen een wand en terugkaatsen. Het zijn die botsingen die voor kracht zorgen. We kunnen aan de hand van Newton's wetten die kracht voorspellen naargelang de snelheid en de massa van zo'n molecule.

Daarna merken we (uit experimenten) dat deze theorie goed overeenkomt met wat er echt gebeurt.

Ik zie in de formules p staan, dus druk, maar niets over de oorzaak van die druk.

Ik denk dat je deze formule bedoelt:

\(P_{dyn}=\frac{1}{2}\rho v^2\)

In het rechterlid: dat is geen p van druk, dan is een Griekse letter rho, die staat voor massadichtheid: http://nl.wikipedia....id_(natuurkunde)

Het kan ook de p van impuls zijn: http://nl.wikipedia....s_(natuurkunde)

Post eens de formules die je bedoelt.

Dat honderden boeken hetzelfde beweren is natuurlijk geen bewijs.

Dat is waar, ik verwees naar die boeken met de reden dat het forum te klein is om de volledige theorie aan u uit te leggen. We kunnen altijd helpen waar u iets niet begrijpt, maar een volledige theorie in één post uitleggen is nogal moeilijk. Merk ook op dat geen enkele theorie kan bewezen worden... Je steunt altijd op bepaalde axioma's. Als een theorie (zoals deze) echter heel goed de werkelijkheid beschrijft, vinden we het de moeite waard deze te (be)studeren en wordt de vraag naar een alternatieve theorie over hetzelfde onderwerp kleiner. Vergelijk bijvoorbeeld Newton's theorie over beweging met die van Einstein. Die laatste is correcter (blijkt uit experimenten met atoomklokken) maar je zou gek zijn om die te gebruiken als je een probleem beschrijft waarin snelheden vrij laag blijven. Dan gebruik je namelijk Newton's theorie, want die is makkelijker en het verschil in uitkomst zal verwaarloosbaar klein zijn. Maar geen van beide theorieën zijn 'bewezen'.

ik heb u ten onrechte toegeschreven dat u geschreven heeft dat het deeltje geen kracht uitoefent op de wand, waarvoor mijn excuses. een misverstand.

Geen probleem, kan gebeuren

[cock]

Dag Flisk,

Ik bedoelde in de eerste plaats, de Algemene gaswet p*V/T=constante en de formules daarrond (o.a. Boyle Mariotte,en Regnault). "p" is hier, zoals ik het begrijp, de druk van het gas.

Groeten

[Flisk]

Die wet is experimenteel bepaald en de kinetische gastheorie beschrijft het verschijnsel. Die twee zijn niet hetzelfde...

Ik denk niet dat je boek beweert dat de algemene gaswet een verklaring is voor druk.

Als dat toch zo is, zou ik alvast dat boek de vuilbak in gooien.

De algemene gaswet beschrijft enkel hoe druk in verband staat met andere grootheden.

Na het nalezen het topic merk ik op dat je het verschil tussen de begrippen kracht, druk, arbeid en energie niet goed kent. Verdiep je eens in die begrippen aan de hand van simpele voorbeeldjes en/of een cursus.

[cock]

Dag Flisk en andere lezers,

De fysica doet het prima met de gaswetten en wat mij betreft mogen die blijven wat ze zijn. Het hele opzet van dit topic is echter wat anders. Het stelt een beredeneerde keuze voor tussen twee mogelijkheden:

a) Ofwel ziet men de gasmoleculen als kleine keiharde bolletjes die met een bepaalde snelheid tegen de wanden, (die het gas omvatten), aanbotsen met elastische botsingen. Dus bolletjes die bij toevoeging van temperatuur of druk harder tegen mekaar en tegen de wand aanknallen, De ontwerpers van de gaswetten zagen de moleculen als een soort knikkers, en schreven die moleculen dus die eigenschappen toe, De weerslag van dit beeld vindt je mijn inziens nog in de fysicaboeken.

b) Ofwel zit men de gasmoleculen in het vat, als min of meer evenwichtig verdeeld over de beschikbare ruimte, dit onder invloed van (aantrekkende en afstotende elektrostatische krachten. Bij toevoeging van warmte gaan die elektrostatische krachten ervoor zorgen dat de ruimte die het gas inneemt ertoe tendeert om toe te nemen (en dus grotere druk uitoefent op de wanden van het vat) door toegenomen afstoting tussen de gasmoleculen. Of bij toenemende druk op het gas, een weerstand van die elektrostatische krachten, die de gasmolecules op een gelijke afstand wil houden, en als geheel (ruimte, moleculen en onderlinge krachtwerkingen) weerstand bieden tegen het beperken van de beschikbare ruimte.

Ik kies voor de verklaring b), omdat gasmoleculen mijn inziens geen keiharde elastisch botsende knikkers zijn, Beide verklaringen kunnen mijns inziens met dezelfde basisformules beschreven worden.

Groeten,.

[Marko]

Het blijkt dat de beschrijving onder a) overeenkomt met waarnemingen; met dien verstande dat een knikker doorgaans geen elastische botsingen laat zien en dat het dus ook misleidend is om moleculen als knikkers te zien.

De afleiding die in de kinetische gastheorie wordt gemaakt vereist ook niet de aanname dat de moleculen "keihard" zijn, enkel dat de vervorming in de moleculen perfect elastisch is. Zoals aangegeven leidt die aanname tot een verband tussen druk, volume en temperatuur dat in overeenstemming is met de waarnemingen. In dat licht is het niet vreemd dat dit beeld "nog" in de fysicaboeken staat.

Als je ervan overtuigd bent dat het onder b) geschetste verhaal een even goede beschrijving is, dan is de meest voor de hand liggende stap om een en ander in toetsbare vorm op te schrijven, teneinde de wetenschappelijke wereld ermee te overtuigen.

Het verdient daarbij de aanbeveling het gebruik van de term "mijns inziens" zoveel mogelijk te vermiijden.

Succes.

[cock]

Dag Marco en andere lezers,,

Marco, u schreef:

"Als je ervan overtuigd bent dat het onder b) geschetste verhaal een even goede beschrijving is, dan is de meest voor de hand liggende stap om een en ander in toetsbare vorm op te schrijven, teneinde de wetenschappelijke wereld ermee te overtuigen."

Dat zal moeilijk zijn, maar de klassieke verklaring die nu de wetmatigheden van de kinetische gastheorie verklaart falsifiëren kan wel. Ik ben geen experimentator, maar ik stel het volgende voor:

- Uitgangspunt: Een botsing is een geïsoleerde gebeurtenis, waarbij twee of meer lichamen kracht op mekaar uitoefenen voor een korte tijd. Bij de volmaakt elastische botsing is er geen verlies aan kinetische energie. In casu, een gasmolecule a, botst op een of een (of meer) molecules b van de wand van het vat waar het gas zich in bevindt. Er volgt een actie, reactie patroon, waarbij de gasmolecule a een kracht uitoefent op b. Die b reageert, door met eenzelfde kracht terug te botsen op a. Tijdens dit proces gaat geen energie verloren, a verandert enkel van richting. Zo heb ik het begrepen. Nu de volgende onderzoeksvoorstellen:

- Proef 1. Nu kan men op de wanden kleine nano detectoren b’ plaatsen, die de energieoverdracht van a op b en visa versa kunnen meten. Een botsing kan dan detecteerbaar zijn. Indien er energieoverdracht naar de gasmassa (bv. door verwarming van het gas in een gesloten vat), plaatsvindt, zou men moeten kunnen meten dat het proces, zoals boven beschreven, zorgt voor een nog grotere elastische botsing.

- Proef 2. Ook stel ik me voor dat het mogelijk moet zijn om een wand te construeren, die de volledige energie van de gasmolecules absorbeert, zodat de eertijds "elastische botsingen", niet elastisch worden. Het gevolg zou dan zijn dat de gasmolecules na verloop van tijd hun kinetische energie en warmte verliezen, en onder invloed van de zwaartekracht naar de bodem van het vat zakken, en er bovenaan in het vat een vacuüm ontstaat.

Als beide proeven een aanduiding geven, dat de klassieke verklaring van de druk op de wanden van het vat door elastische botsingen onjuist is, dan maakt mijn alternatieve verklaring een grote kans.

Groeten,

[Flisk]

Ben je het ermee eens dat wanneer gas uit moleculen die random bewegen bestaat, de kinetische gastheorie wel klopt?

Zo ja, daarvoor is er heel wat experimenteel bewijs:

http://en.wikipedia....Brownian_motion

Brownian motion is zoals je ziet een sterk bewijs dat gasmoleculen bewegen en niet stilstaan, zoals je beweert in post 26.

[cock]

Dag (of liever nacht) Frisk en andere lezers

In post 21 schrijf ik:

de moleculen hebben dan geen kinetische energie, en blijven min of meer op hun plaats (met trillingen, die we spanning noemen, want het is een voortdurend zoeken om het evenwicht te bewaren).

Er is dus een soort "nulpuntsenergie", het zoeken naar een evenwicht, rond een evenwichtspunt, dit kan verantwoordelijk zijn voor de Brownse beweging. Vibrerende gasmoleculen en hun werking in de ruimte, kunnen de schoksgewijze voortbeweging van stofjes ook verklaren. Hoe groter de toegevoegde energie, hoe groter de vibraties waarvan sprake.

Groeten,