Миша Касьянов
9 ноября 22:48.
238

Сколько нужно кипятильников, чтобы высушить Атлантический океан?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
2 ответа
Поделиться

Высушить океан невозможно кипятильником, даже если он будет термоядерным. Кипящая вода имеет температуру 100 °C, и это знают все. Но не все знают, что эта температура соответствует скоростям молекул воды/пара немногим более 700 м/с, что более чем в 10 раз меньше, чем необходимо, чтобы  покинуть планету Земля.  Поэтому, даже если весь океан (не только Атлантический) закипит, то это насытит атмосферу паром, создав термодинамическое равновесие между кипящим океаном и атмосферой. 

Даже при таких кошмарных условиях, какие-то формы жизни и тропическая растительность поводимому могут сохраниться в альпийских зонах, но в любом случае, счёт за затраченную электроэнергию будет гигантским.

Касательно Солнечного кипятильника. Это произойдёт через несколько миллиардов лет. Сначала солнечный ветер, от ставшего Красным гигантом Солнца, сорвёт с планеты Земля насыщенную к тому времени паром атмосферу, а уж затем на миллиарды лет наступит эпоха космической тишины на раскалённой и пустынной Земле. 

7

Это неверно. Равновесное давление водяного пара является постоянной величиной только при постоянной температуре. Если вода перестанет испаряться (точнее, если скорость испарения перестанет превышать скорость конденсации) при 100оС за счет повышения давления паров воды над поверхностью, то перестанет увеличиваться расход теплоты на испарение и тогда эта теплота (при неограниченной мощности кипятильника) пойдет на нагревание воды выше температуры кипения. Фактически, это будут гидротермальные условия. Эта ситуация (при несколько меньшем объеме воды) осуществляется в гидротермальном реакторе, в котором "кипятильник" без всяких проблем греет воду гораздо выше температуры кипения.

Дальше возможны разные варианты, какой из них осуществится сказать сложно, нужно считать, мне сейчас неохота прикидывать:
1) при какой-то температуре ниже критической вся вода испарится и будет висеть в атмосфере, конденсируясь при любом послаблении условий в любой точке Земли.
2) при какой-то температуре скорость уже достаточно значительной фракции молекул воды начнет превышать космическую и вода не только вся испарится, но и начнет улетать из атмосферы.
3) вплоть до критической температуры жидкая фаза сохранится в каком-то количестве и тогда всё перейдет в сверхкритический флюид (маловероятно).

0
Ответить

после "пойдет на нагревание воды выше температуры кипения" пропустил - "и равновесное давление пара будет увеличиваться, то есть будет испаряться больше воды".
Когда уже сделают редактирование комментариев?!!!!

-1
Ответить
Ещё 6 комментариев

Замечание о росте температуры кипения из-за роста давления принимается. Оно известно, но только численные оценки с учетом адиабатического расширения паров в атмосфере и соответствующего охлаждения и конденсации могут показать, насколько поднимется температура кипения. Покажите численно. Будет весьма интересно узнать.

С точки зрения молекулярной физики и кинетической теории газов, если температура кипения воды станет равной 500 °C, что невероятно, то скорость молекул пара достигнет 1 км/сек, а это очень мало для вылета из гравитационных объятий Земли. Если же учесть, что адиабатическое расширение атмосферных газов уменьшает температуру +15 °C на уровне моря до -50 °C высоте 10 км, ваше замечание теряет смысл. 

+1
Ответить

Что теряет смысл? Суть моего замечания, что ваша модель неверна в принципе. Нет никакого ограничения на выкипание океана при бесконечной подводимой энергии. То, что вам кажется ограничением, им не является, поскольку при достижении некоего равновесного при данной температуре давления пара дополнительный подвод теплоты приведет к повышению температуры жидкости и сдвигу в сторону большего количества пара и т.д. до бесконечности. Вообще здесь говорить о термодинамическом равновесии нет смысла, поскольку мы имеем систему с источником энергии, то есть равновесия не будет в принципе. 

Сможет ли пар улетать из атмосферы в космос или нет, не является важным вопросом в данном случае - на поведение системы это большого влияния не окажет. Все же отмечу, что высказывание "скорость молекул достигнет 1 км/сек" мне не очень ясно. Средняя скорость? При средней скорости в 1 км/с будет заметная фракция молекул со скоростью выше 10 км/с, я подозреваю. В любом случае это не имеет большого значения - даже если никто в космос не улетит, все равно можно выпарить всю воду.

-1
Ответить

Солнце постоянно согревает океан с мощностью около 1 кВт на кв. метр. Этот процесс длиться уже много миллиардов лет. Океан находиться в термодинамическом равновесии все это время. Насчет вероятности иметь скорость 10 км/сек при средней скорости (точнее корне квадратном от среднеквадратичной скорости) легко можете посчитать используя распределение Максвелла.  

+1
Ответить

Нет, океан не находится в термодинамическом равновесии всё это время. Океан, равно как и Земля в целом - это открытые системы, они не могут находится в термодинамическом равновесии. Есть внешние источники энергии и массы, равно как и внешние стоки энергии. Если скорость подвода теплоты и отвода теплоты примерно совпадают, то это еще не значит, что там есть ТД равновесие.

Да, очевидно, что необходимо гораздо больший поток энергии, чем есть сейчас от солнца, но в задаче не было ограничения на количество подводимой энергии. Подведем не 1 кВт на кв. м, а 1 ТВт на кв. см и выпарим всё нафиг. Или переведем в сверхкритическое состояние, я не знаю, что произойдет раньше, но подозреваю, что все-таки скорее выпарим.

0
Ответить

> Нет никакого ограничения

Тут вы не правы.  Ограничение есть — Атлантический океан, даже если в вопросе написан с маленькой буквы.

1. Но ОК. Интереснее было рассуждать о всем океане. Итак, выпарили. Вся вода поднялась в атмосферу. Это 2,5 км воды по всей поверхности Земного шара. Давление на Земле достигло 300 атм. А дальше что? Куда денется вода? Куда денется атмосфера? Будет под океаном? Выйти из притяжения Земли невозможно, даже если пар нагреть до 1000 градусов. Гравитация не пускает. На стратосферных высотах будет неизбежно значительно низкая температура, а в ионосфере лед и снег? И вас это не смущает?  А на земле в одиночестве будет шипеть сгоревший без воды кипятильник? 

О тепловом балансе. Невозможно пренебречь — гравитацией и тепловым альбедо Земли, которая в четвертой степени зависит от температуры. Вся энергия кипятильника тратится на нагрев, подъем пара, конденсацию, и рост альбедо.

Имея ввиду неограниченный источник энергии — просто прочтите последний абзац моего ответа.

И если вам есть что сказать по пункту 1 как физики — интересно прочитать. Но если ля ля о ваших знаниях — увольте.

+1
Ответить

Что "ляля"? Вы безграмотно говорите о ТД равновесии в открытых системах, как можно вообще что-то обсуждать, если сначала не договориться о том, что такое ТД равновесие и как устроены термодинамические параметры? Я не могу этого понять. Это разговор не о моих знаниях, а том, что нельзя пользоваться термодинамикой, если не знать ее законов. Понятия "ТД равновесие", "равновесное давление пара" и т.д. имеют строгий смысл и их нельзя использовать для красоты в произвольном месте и произвольном значении.

"А дальше что? Куда денется вода? Куда денется атмосфера? Будет под океаном?"
Да какая разница? Для задачи это не имеет значения. Мы всё выпарим, если подведем такое-то количество энергии, делим эту энергию на кипятильники, работающие какое-то заданное количество времени, не знаю, час или 10 часов, и получаем количество кипятильников. Всё. Очевидно же, что задача умозрительная и ни о какой "реалистичности" речь не идет. И под "атлантическим океаном" следует понимать просто количество воды. Можно взять мировой океан, разница небольшая.

Читая же последний абзац вашего ответа я не могу понять, почему возрастающая энергия солнца вас не смущает, а тепло от триллиона кипятильников - смущает. Какая разница, откуда возьмется энергия? Ну, представьте себе не триллион кипятильников, а разрушение земной коры и выползание мантии наружу. Эффект будет примерно тот же.

-1
Ответить
Прокомментировать

Хватит одного, но очень большого. Со временем так и будет, но вот только мы до этого времени не доживем. Этот обогреватель называется Солнце и высушит оно все океаны, правда произойдет это еще очень не скоро.

0
Прокомментировать
Ответить