Ragnar писал(а):Так вот, одно из следствий первого закона термодинамики - при свободном расширении газа в пустоту не может совершаться никакой полезной работы. Почему? Это происходит потому, что внутренняя энергия газа не зависит от занимаемого им объема. Эксперимент, который это блестяще доказал (Джоуль, 1845 год) - очень простой: газ находится в одном сосуде с закрытой перегородкой (20 атмосфер), за перегородкой - другой сосуд с вакуумом. Оба сосуда погружены в изолированную от окружающего пространства жидкость с точным калориметром. При открытии перегородки газ моментально раширяется в вакуум второго сосуда, но калориметрическое измерение показывает, что его температура при этом не меняется. Раз не меняется температура - значит постоянна внутренняя энергия газа (не зависит от занимаемого объема). Раз постоянна внутреняя энергия - значит совершенная газом работа равна нулю (следствие закона сохранения энергии).
А что, если в этом опыте Джоуля заменить перегородку подвижным поршнем, разве он не будет двигаться под действием давления газа с одной стороны при его отсутствии - с другой? И куда же, по Вашему, денется сила, равная давлению на площадь поршня и произведённая этой силой работа при перемещении поршня? Этот поршень ведь можно присоединить к чему-то и совершить ПОЛЕЗНУЮ работу или запасти энергию в другой форме!. А можно в поток газа, истекающий из отверстия в перегородке, поставить турбинку и опять-таки совершить полезную работу! В опыте Джоуля внутренняя энергия газа не меняется В КОНЕЧНОМ РЕЗУЛЬТАТЕ. Она не может измениться,потому что является суммой кинетических энергий молекул газа. Если же часть энергии забрать в механической форме- газ ОСТЫНЕТ. Это прекрасно иллюстрируется адиабатическим охлаждением при расширении, чтобы адиабатическое охлаждение скомпенсировать, газу надо ВЕРНУТЬ энергию, затраченную на произведённую РАБОТУ.
Строго говоря, для успеха опыта газ должен быть идеальным, но пока опустим это.
Если поршень не удерживать,а турбинку предоставить самой себе, то их механическая энергия перейдёт обратно в тепло, которое сполна возвратится газу, когда поршень ударится о стенку(один раз- если неупруго, и многократно- если отскочит), а турбинка остановится из-за трения, её энергия тоже станет снова теплом.
Ошибка в рассуждениях состоит в том, что ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗА ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ с точки зрения термодинамики есть процесс МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ. И опыт Джоуля следует рассматривать как преобразование тепловой энергии газа в механическую энергию струи газа, с последующим преобразованием энергии струи снова в тепловую. И вот это макроскопическое движение струи, возникшее из тепловой энергии, и даёт разгадку ракетой тяги на потоке газа из сопла.