Egy fémrúd hővezetését szeretném kiszámolni, de elakadtam ott, hogy ha a fémrúd végét ismert hőmennyiséggel melegítem, akkor a fémrúd melegedésével, egyúttal a két vége között hőáramlás indul meg.
1.)
Azt ki tudom számolni, hogy egy ismert anyagú, átmérőjű és hosszú fémrudat adott hőmennyiség közlése mennyire melegít fel.
Q= c * m * delta T, delta T = Q/(c * m)
2.)
A hőáramlást is tudom számolni ezzel:
Hőátadás anyagi közegben, anyagáramlás nélkül:
A testek hővezetése a hőáram erősségével (fi) jellemezhető. Ha egy test A keresztmetszetén t idő alatt Q hő halad át, akkor a hőáram
fi = Q/t
Mértékegysége watt (W).
A hőáram egyenesen arányos a hővezető test végei közötti hőmérséklet különbséggel (DT = T1 - T2), a test keresztmetszetével (A) és fordítottan arányos a hosszúságával (l):
fi= lambda (A*DT)/l
Ahol lambda a hővezetési tényező, egysége W/(mK) [watt/(méter * Kelvin)].
3.)
A problémám az lenne, hogy a 2. számításhoz tudnom kéne, hogy mekkora a delta T, de az 1.) delta T vel gondolom nem számolhatok, hiszen az éppen a hőáramlás megindulásával elvont hővel lesz kevesebb...
A Gauss-féle CGS és az SI (MKSA) rendszer között az az alapvető különbség, hogy a
F = KQ1Q2/r2
Coulomb-törvényben szereplő K konstans a CGS-ben definíció szerint a dimenzió nélküli 1 valós szám, tehát a töltés mértékegysége nem alapmennyiség, hanem leszármaztatott: 1 frankin (F) = 1 cm3/2g1/2s-1, míg az SI-ben a töltés (pontosabban az áramerősség) alapmennyiség, mértékegysége a Coulomb (C) (pontosabban 1 C = 1 As), ebbpl a K arányossági tényező mértékegysége már követekzik, értéke pedig (szintén önkényesen) K = 9ˇ109Nm2/C2. A Maxwell-egyenletekben szerepel a vákuum dielektromos állandója, ez az előző konstanssal kifejezve: ε0 = 1/(4πK), szintén definíció szerint. Azt hiszem, elvileg ebből mindennek ki kéne jönnie.
Vagyis a CGS rendszerben a vákuumnak a dielektromos és mágneses állandója a dimenziótlan egy volt,és csak a 4pi és a fénysebesség négyzete szerepelt,a fénysebesség hordozta a dimenziót.
Míg az SI rendszerben nem szerepel a fénysebesség és a 4pi konstans,de ehelyett a vákuumnak lesz dimenziót hordozó dielektromos és mágneses állandója.
Az a véleményem,hogy sokkal következetesebb a cgs rendszer,mint az SI,mert ott nem lép fel az a fontos értelmezési probléma,hogy mit is jelent az,hogy a vákuumnak van dielektromos,és mágneses állandója.És a fénysebesség az egyetlen állandó,ami a dimenziót hordozza,míg az SI-ben két állandó mennyiség is dimenziós(vákuum dielektromos éés mágneses állandója).A mérnőki gyakorlatban mégis az SI-t használják,míg a komoly elméleti életben pedig inkább a CGS-t.
Hello! Valószínűleg egyszerű kérdés lesz, de sehol se találtam még normális választ. Mi az oka annak, hogy a Maxwell-egyenleteknek más az alakja CGS-rendszerben és más SI-ben. Naívul úgy gondolnám, hogy ha áttérünk centiméter-gramm-másodpercről méter-kilogramm-másodpercre, akkor minden marad ugyanúgy csak egy 10 a valahanyadikonos faktor jön be. Ehelyett megjelenik a fénysebesség meg a 4 pí. Hogy kell átváltani a kettő között?
Feynman Mai fizika sorozat elektrosztatika,dielektrikum-ról szóló kötetben van írva a villámokról.Ha gondolod bescennelem Neked,illetve Privattinak megígértem régen,hogy bescennelem a Maxwell-démonos részt,azt is megcsinálom.Csak az a baj,hogy a suliban nincs scennelés,de már van olyan barátom,aki tud scennelni.
A villámokkal nagyon jól lehetet sötét modjuk fürdőszobában gáztöltésű lámpákkal kisérletezni.És szerintem kis időfelbontású fényképezéssel jól is lehetne vizsgálni a kisülés folyamatait.A fővillám a kisülés közben tapogatja le a legkisebb ellenállású útat,ezért cikk-cakkos,illetve állhat több ágból.De amikor lecsapott a fővillám a kisérővillámaival együtt,akkor valószínűleg más villám is ezt az utat választhatja,mert méginkább vezetővé vált a levegő a termikus ionizáció,és a fennálló elektromos térerősség hatására.(talán egyfajta ioncsapda is kialakulhat)
már csak azért is, mert olvastam valahol, hogy a villámcsatorna nem azonnal tűnik el, hanem még nyitva áll úgymond egy darabig, és csalogatja a további kisüléseket, hogy rajta keresztül menjen a delej a földbe. Szóval elméletileg lehetnének hosszú villámok is, bár valszeg úgy van ez, hogy a fél másodperc mellett még az ötszörös élettartamú normál villám is rövid.
Alul a földfelszínen vannak a negatív ionok,felül az ionoszférában a pozitív ionok.Folyamatos kisülés zajlik töltésáramlássegítségével a földfelszín és az ionoszféra föllött.A mozgó töltéshordozókat a levegőbe jutó kozmikus sugárzás inoizáló hatása hozza létre.Teljesen sohasem tud kisülni a ez a hatalmas kondenzátor,mert villágszerte sokfele alakulnak ki zivatarok,amiknél a villám negatív töltést szállít(a rendellenes pozitív villám nagyon ritka) a felhőktől a földfelszínhez,mert a felhők alja negatívan,a teteje pozitívan van polarizálva.És amikor a felhő kisül a felső pozitív részén a töltések megosztottból,szabad kompenzálatlan töltések lesznek,amik mivel erősen tasztítják egymást,feljutnak az ionoszférába,és ott egyenletesen szétterülnek.Így a villám az ionoszférának t
pozitív,a földfelszínnek a negatív töltésutánpótlást biztosítja,hogy villágszerte folyó kisülés sohase fejeződhessen be.Azon kívűl,hogy a földfelszín-ionoszféra egy hatalmas kondenzátor,azonkívűl egy óriási rezonátor is.Ugyanis mind a földfelszín,mind az ionoszféra jó vezető,vagyis pont úgy viselkednek,mint a fémelektródák.Ennek a rezonátornk a rezonancia rezgései a Schumann-rezonanciák,amiknek az első azt hiszem 6 Hz-es tagját már Tesla felfedezte.
Hófelhőkben is keletkezhetnek villámok.
A derült égből villámcsapás szerintem akkor van,amikor nagyon meleg van,és a felhőből el kezd esni az eső,de nem ér le,hanem zuhanás közben elpárolog,amikor "nem ér le az eső lába".Ilyenkor lehet villámlás,annak ellenére,hogy nem esik le semmi eső.Bár ilyenkor nem derült az ég,bár nincs eső.
Teljesen derült égből,amikor semmi felhő sincs,akkor szerintem nem lehet villámcsapás.
"-hmmm... mennyire pontos ez a dolog? vízkeresési szinten használható?"
Csak annyira pontos,hogy a pozitív villám ellen nem mindig véd a villámhárító.Például,ha nagy mennyiségi víz van a föld alatt,akkor inkább oda csapódik,mint a legmagasabb csúcsra.De ez nem misztikum,mert csak arról van szó,hogy a pozitív villámnál a föld felől áramlik a töltés a felhőkhőz,ellentétben a negatív villámmal ahol a felhők felől történik a töltésáramlás.A negatív villámnál nem probléma a töltés kérdése,ezért számára csak az számít,hogy merre találja a legrövidebb utat,amerre a földhöz érhet.Ezért a legmagasabb csúcsokba csap bele(csúcshatás is segít).A negatív villámoktól,csak óriási alföldi pusztán,és repülőgépekeken,vagy tengereken kell félni,ahol az utazó van a legmagasabban.
A pozitív villámnál a töltés forrása jobban számít,mint a kisülés utvonalának a hossza.A víz jó vezető,ezért a "vizes" helyek felől több töltés juthat,mint olyan helyekről ami alatt nincs víz.De ha mindenhol homogén a talaj vezetőképessége,akkor a pozitív villám is a legmagasabb helyekre csapódik be.
"-ez ugye nem a derült égből villámcsapás esete?"
Nem itt kisülésről van szó.A villám feltölti a légkört,a felhőkben a Napenergia(ami a felhők kialakulását és a szél fújását hozta létre)alakul át elektromos energiává a villám alakjában.Ez a töltő áram nyugodt időben sül ki,ugyanis a földfelszín-ionoszféra rendszer kondenzátort alkot.
Villámokat házilag is létre lehet hozni.Vegyél egy nagy méretű izzólámpát,ami nemesgázzal van feltöltve,és dörzsölj meg egy műanyag fésűt,és közelísd az izzó burájához.Az izzószá és a bura között szép fényes kis villámok jönnek létre.És amikor nagyon késült már a fésű,akkor már villámok nem leszenk,de az izzószálon kialakulnak,még pamacsos kisülések(izzószálon kialakuló csúcshatás miatt),amit a tengerészek,amikor az árbocukon jelent meg nagyban,Szent Elmo tüzének nevezték,és féltek Tőle,mert az hitték,hogy az Isten üzent nekik ezzel a jelenséggel.
"ekkor jön létre a pozitív villám,ami gyengébb mint a negatív villám,és nem feltétlenül a legmagasabb pontokba csapódik,hanem olyan helyre,ahol a föld alatt víz van"
-hmmm... mennyire pontos ez a dolog? vízkeresési szinten használható? csak azért kérdem, mert épp tegnap jártam a budakeszi arborétum és környékén, a Csergezán Pál kilátónál is, és ott mesélte a főerdész, hogy kerestek lejjebb, az Anna-laknál vizet, mert voltak ugyan fúrások, de nem jött össze. És akkor gondoltak egy merészet, fölhívták a vízkereső embert, aki "civilben" borbély, de ott volt a kezében a két fémdarab, ami víz fölé érve szépen összeugrott, ott pedig pontosan egy ingával mérték ki a víz helyét. Leszúrtak egy botot, de mire az erdész visszament, már az nem volt ott, saccra kb. arra fúrtak egyet 20 méter mélyre, de víz nem volt. Vissza kellett hívni a borbélyt, aki nem sokkal messzebb ismét bejelölte a víz helyét, és ott tényleg sikeres volt a fúrás.
"Így a vihar után,nyugodt időben elkezdhet folyni a kisütő áram a földfelszín és az ionoszféra között.De ez nagyon gyenge,mert ez a töltés egyenletesen van elosztva világszerte."
"remek dolog, hogy van kivel ilyesmikről eszmét cserélni :)"
Érdekes,hogy a villám tölti fel a földet töltésekkel,amik nyugodt időben sülnek ki,de nem tudnak teljesen kisülni,mert a villámok világszerte feltöltik a Földet.Ebbe a gyenge áramba nagy szerepe van a felszíni közetek radioaktív sugárzásának és a kozmikus sugárzásnak az ionizáló hatásának.
Illetve a felhőkben az esőcseppekben nem a szél általi porlasztás hozza létre a töltéseket,mint ahogy régebben gondolták,hanem megosztásos töltésszétválasztódással(Wilson elmélet).Illetve olyan felhők is létrehozhatnak villámlást,amik jégszemcsékből állnak,ezért is ki lehet zárni a porlasztásos elméletet,illetve a tapasztalattal ellentétes előjelet adna a felhő töltéselsozlására,vagyis felül lenne negatív és alul pozitív.A felhő felső része így pozitív töltésű,az alsó része negatív öltésű lesz(néha a felhő alsó része lesz pozitív,ekkor jön létre a pozitív villám,ami gyengébb mint a negatív villám,és nem feltétlenül a legmagasabb pontokba csapódik,hanem olyan helyre,ahol a föld alatt víz van.Ennek a töltéscserének az oka valószínűleg a felhőben kialakuló áramlás lehet,ami független a felhők töltésállapotól)Amikor a villám negatív töltésű alsó része kisül,akkor a felső részének pozitív töltése feljut az ionoszférára,és ott szétoszlik,és az ionoszférának egy általános pozitív töltést ad.A villámok pedig a fölsfelszínt töltik fel negatív töltéssel.Így a vihar után,nyugodt időben elkezdhet folyni a kisütő áram a földfelszín és az ionoszféra között.De ez nagyon gyenge,mert ez a töltés egyenletesen van elosztva világszerte.
"A villám levonulása vajon a vaszerkezet 4 lába közül az egyikben történik-e meg, így aköré rakva koncentrikus körös térerőt, avagy átzuhan mind a négyen, interferális ábrát hozva létre? (Utóbbira gyanakodnék, merthogy nagy adag akar átmenni, és használja az összes csapot :) )"
Igen,de eltér attól ami az elektromágneses hullámok interferencája síkmetszeténél látnánk,mert ott hiperbolák láthatok.Itt viszont lemniszkáták alakulnak ki,ugyanis vezetők közötti eredő mágneses tér síkmetszetére ennek a görbének az egyenlete jön ki.
Hát akkor először is köszönetem! Másodszor pedig a további kérdés a kisujjad nyújtásából következő karlerágás értelmében:
A villám levonulása vajon a vaszerkezet 4 lába közül az egyikben történik-e meg, így aköré rakva koncentrikus körös térerőt, avagy átzuhan mind a négyen, interferális ábrát hozva létre? (Utóbbira gyanakodnék, merthogy nagy adag akar átmenni, és használja az összes csapot :) )
remek dolog, hogy van kivel ilyesmikről eszmét cserélni :)
"1: Faraday kalitkaként működik-e a magasfesz villanyoszlop / hasonló vasszerkezetű adótorony, ha belevág a villám, te meg az aljában állsz a közepén? Vagy azért csak áthúz rajtad is, ha nincs gumitalp, vagy a felületeden az esőréteg földel?"
Szerintem a magasfeszültségű villanyoszlop,és az adótornyok semmiképpen sem Faraday kalitkák,mert akkor hálószövetűnek kellene lennie,és a kalitka belsejében kell lenni.Egy fémoszlop,csak annyiban ad védelmet,hogy a villám belé fog csapni,nem pedig egy arra járóba,mert az oszlop van a legmagasabban,és a csúcshatás is segít odavezetni a villám nyílát.De ha valaki megfogná,akkor átfolyna rajta az áram,a testén át a földbe.
A Faraday kalitka,ami egy tényleg egy fémhálóból készült kalitka,a belsején minden külső elektromos teret leárnyékol.Így védelmet ad,a villám elektromos terétől,és az átcsapástól,mert hiába folyik a drótban a villám árama,de a kalitka belsejébe nem juthat,mert ott nincs térerősség,ami hajtaná a töltéshordozókat.
A gumitalp a villám szelétől tud védelmet nyújtani.De egy igazán erős villám szerintem átütni a gumitalpat is,mert 10 terrawatt teljesítményt is hordozhat egy erős villám.
"2: Normál időben rajzolna-e ki valamilyen mintát a magasfesz oszlop alá terített papírlapra szórt vasreszelék?"
Szerintem nem,mert a 50 Hz-es frekvenciával változik a vezetékben folyó(inkább csak rezgő) áram mágneses tere,amire elegendő lendületet szerezne a vasszemcse,hogy jelentősen elmozduljon,addig meg is változna a tér.A sztatikus terű patkómágnesnél persze nincs ilyen probléma,mert nem változik időben a mágneses tér.
"3: A vasreszelék mutatna-e valamilyen ábrát, s ha igen, milyet, amikor ilyen vasszerkezetbe belevág a villám s az lefele szépen áthalad rajta?"
Igen,szerintem egya villámot körölelő koncentrikus körökből álló mágneses erővonalakat rajzol ki,Ampere-törvényének megfelelően.Mert a villám,egy áramjárta vezeték,csak nem fémből,hanem plazmából van.B=mü0I/2pir
Fölmerült pár kérdés, talán tudtok segíteni, megköszönném:
1: Faraday kalitkaként működik-e a magasfesz villanyoszlop / hasonló vasszerkezetű adótorony, ha belevág a villám, te meg az aljában állsz a közepén? Vagy azért csak áthúz rajtad is, ha nincs gumitalp, vagy a felületeden az esőréteg földel?
2: Normál időben rajzolna-e ki valamilyen mintát a magasfesz oszlop alá terített papírlapra szórt vasreszelék?
3: A vasreszelék mutatna-e valamilyen ábrát, s ha igen, milyet, amikor ilyen vasszerkezetbe belevág a villám s az lefele szépen áthalad rajta?
4: Van-e valahol hozzáférhető alaktani lista a hazai magasfesz oszlopokról?
Rosszul érted! Nem átverés. Ez nagyon komoly dolog. A kémiai összetétel nem változik, de a kristályszerkezet átalakulása miatt a letapadási veszély megszűni. Az, hogy a vízalkotók nem változnak, külön szerencse. Nincs kémiai beavatkozás, és ez a lényeg.
Erről eszembe jutott a következő történet. Hőáramlásról, hűtésről tanultunk, ez a terület tele van mindenféle tapasztalati képletekkel, konstansokkal, amelyeket mérések táblázataiból adhoc módon tákoltak össze.
A prof úgy vélte, meg kell mutatni hogy azért van itt tudomány, és nekiállt levezetni egy ilyen konstansot elméleti úton. Rohadt bonyolult volt, 3 kétórás előadáson folyamatosan dolgozott rajta. Végül elkészült, és büszkén kétszer aláhúzta az így megszült végeredményt.
Majd hozzátette: gyakorlati tapasztalatok alapján ezen konstans 3,2-szeresét használjuk... :-)
Extrém körülmények között bizonyára hibás legtöbb képlet. Azért van a "műszaki érzék". Csak képletekből nem tudsz tervezni. Nem érdekesek a képletek önmagukban. Levezetésük ismerete és alkalmazhatóságának eldöntése a lényeg.
Kb ez a többlet különbözteti meg a technikust az mérnöktől.
Még annyival egészíteném ki az előző hozzászólásomat, hogy az elhanyagolásoknak/közelítéseknek meg lehet a megfelelő szerepe, például amikor gyakorlati életben használunk fel egy fizikai képletet, pl. egész egyszerüen arra, hogy valamilyen gép működjön, akkor természetesen szerintem sem kell ragaszkodnunk a megoldhatatlan teljes egyenlethez,ezt elismerem, vagy akkor sem pl., ha meg akarunk magyarázni mondjuk egy meteorológiai jelenséget, nyílván a magyarázathoz elég (megfelelő) közelítésekre szorítkozni, ezzel nem lenne bajom, de az tény, hogy valamiféle elfogadható (logikus) érvelést ilyen esetben is szívesen vennék, hogy úgy érezzem, értem is a dolgot! Mondjuk én valóban, fizikával kizárólag középiskolai szinten foglalkoztam,akkor sem "verseny szinten", így nem sok tapasztalatom van (viszont annál nagyobb igény bennem,h ezeket a hiányosságaimat pótoljam), tehát igazából a logikus gondolkodásra tudnék elsősorban építeni a fizika tanulása során.
Az előző hozzászólásomban, mikor kérdeztem, hogy a matematikán belül melyik részeket a legérdemesebb választani, ilyen személyes tapasztalatokra gondolok pl., hogy azok, akik professzionális vagy hobbi szinten már foglalkoztak (elméleti) fizikával, azok melyik matematikai diszciplínával kapcsolatban érezték a legnagyobb hiányosságot magukban, hogy ezt vagy azt jó lett volna részletesebben tanulni, ilyesmi.
Igazából azzal tisztában vagyok, hogy egyelőre egyetlen modell sem írja le egészen pontosan a valóságot, sőt ezzel kapcsolatban kétségeim is vannak, hogy ez egyáltalán lehetséges-e (mármint végleges leírás), és az univerzumot talán mindigis csak részleges modelleken keresztül fogjuk látni, noha minél pontosabb, szélesebb érvényességi körü modelljeink lesznek, talán annál többet fogunk érteni a "körülöttünk zajló" eseményekből! Viszont elgondolkodtam azon, hogy fizikusként talán ugyanabba a problémába fogok esni, mint itt matematikusként: vagyishogy úgy általában érdekel az egész, és valószínűleg élvezném és szívesen végighallgatnám/elvégezném a fizikus szakot is, de aztán nem lenne egyetlenegy olyan szűk témakör, amit privilegizálni tudnék a többi felett, magyarul ha választanom is kellene, azzal a választással sose lennék teljesen elégedett. Szóval leginkább olyan témák iránt érdeklődöm, amik eléggé általánosak,amiknek akár súlyos filozófiai következményei lehetnek, és logikailag precízebbek (tehát amint megalkotjuk a modellünket, azt úgy tekintjük,mintha matematikai axiómák lennének,és onnantól tartjuk magunkat a matematikai precizitáshoz, de persze a modellen változtathatunk - valóban ez logikailag talán nem különbözik a közelítésektől/elhanyagolásoktól, de ugyanakkor, hogy az eredetileg feltételezett axiomákból és a következményekből is filozófiai következtetéseket vonhassunk le, ahhoz szerintem szükséges az alapfeltevéseket ténylegesen axiómákként kezelni). Talán pl. magának a modellezésnek, mint folyamatnak az elméleti/matematikai háttere, alkalmazhatósági vonatkozásai, korlátai, ismeretelméleti háttere, az ami érdekelne, lehet, h ez a fizika és matematika, fizika és logika,ill. fizika és filozófia határterületei? Egyáltalán kutatnak ilyet, vagyis prózaian "meg lehet belőle élni"?
Ezzel kapcsolatban közvetlen (aktuális) kérdésem az volna, h jelenleg állok épp választás előtt, h milyen irányokba specializálódjak (ún. sávokat lehet nálunk választani); szóval az lenne a kérdésem, h a matematika mely területei azok, amelyek később a fizikában a leghasznosabbnak bizonyulnának? Mert itt most vmi rangsort kéne felállítanom ezen szempont alapján(és feltételezve, hogy a fizikán belül még nem tudom, konkrétan mi fog a legjobban érdekelni),kb max 6ot lehet választani (a 30ból),ami még belefér. Én mondjuk arra tippelek, hogy funkcionálanalízis, differenciálgeometria, determinisztikus/sztochasztikus rendszerek elmélete, parciális differenciálegyenletek, matematikai fizika lehetnek talán a leghasznosabbak.
(És bocsi, hogy ezt a topikot terhelem ezekkel a problémákkal, konkrét szakmai kérdések helyett, de még ezt találtam a problémámhoz az egyik legközelebb állónak a létező topikok közül, újat meg még sajnos nem nyithatok.)
Még egyszer köszönök minden eddigi választ, és előre is, ha lesz még ezekkel a problémákkal kapcsolatban bármilyen, akár érintőleges hozzászólás, jelenleg a bizonytalanságomban bármilyen segítséget szívesen veszek!
A dolog fordítottja is gyakori: például a levezetésben valamit valahogyan sorbafejtenek és csak az első, vagy másodrendű tagokig tartják meg a tagokat, úgy számolnak tovább. Ebből a logikusan gondolkodó diák azt a következtetést vonja le, hogy az eredmény csak egy közelítés, pedig sokszor nem ez a helyzet, hanem az, hogy a könyv írója lusta volt leírni az ugyanazt az eredményt adó egzakt megoldást, illetve nem is érti, hogy mi a különbség egy egzakt megoldás és egy közelítés között.
Pedig szerintem még a mérnökök számára sem egészen, hogy egy képlet egzakt, vagyis minden körülmények között alkalmazható, vagy csak közelítés, tehát extrém körülmények között erősen hibás.
Mindkét véleményeddel egyetértek. Valóban, nem az a helyzet, hogy a nyomásgradienst "pontosan" nullának hozzák ki, hanem, hogy az is csak kicsi, annyira, amennyire a másik, elhagyott tagok. Ezzel tisztában vagyunk.
Én is inkább abban látom a gondot, hogy a "fizikában", műszaki életben nem magyarázzák el a közelítések szerepét, és utána nem mindig mondják hozzá, hogy az eredmény annyira pontos, amennyire. Ezt a tanulók pedig nem értik, azt hiszik, hogy innentől ezt tekintjük pontosnak, amirő szó sincs. Csakhát a közelítésekhez bizonyos gyakorlati érzék kell, úgy is mondhatom, rengeteg feladat megoldása, és ezt az érzéket hosszú tapasztalat szüli meg. Ami a témával ismerkedőnek nem áll rendelkezésére. Ezért zavarosak számukra ezek a "levezetések".
