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空气温度海拔梯度与最小势能原理

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如图1:假设引力场中一个体积不变的容器装满空气。
经计算(计算过程放在本文最后),得出右边的均温气压更高。气压是弹性势能,比如充满气的轮胎,一旦爆炸,人都可以被炸飞。气压越高,势能越高。所以在等体积容器中,梯温状态气体更符合势能最小原理。
如果换成等压容器,允许均温状态的体积变大,还会有相同的结果吗?

如图2:当均温状态气体的体积变大后,它的高度增加了,气压作用到的侧边的面积更大,气体给到容器侧面的压力也更大。

当它从中间炸开的瞬间,炸开的容器受到的加速度也就更大(对比梯温状态气体炸开相同容器)。所以均温状态气体的势能还是更大。
结论:气体在引力场中不遵循热力学第二定律。
计算部分:(图2)计算等压容器在两个状态的体积变化,其中p1和p2为该区平均气压。v1*p1/t1=v2*p2/t2=v3*p1/t=v4*p2/t= s(s为某值),t2-t=t-t1 (温度)
现在比较(v1+v2)与(v3+v4)的体积大小。
(v3+v4)-(v1+v2)=s*t/p1+s*t/p2-s*t1/p1-s*t2/p2
=s*(t-t1)/p1+s*(t-t2)/p2
=s*(t-t1)*(1/p1-1/p2) 注:t-t1=t2-t
>0 注:p2>p1


IP属地:江西1楼2024-07-10 20:47回复