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水从高处流到低处静止下来,原有的势能去哪里了?优质

499次浏览| 2022-06-29 01:35:15 更新
来源:互联网
4个回答
满意答案
214 0

情况一般提到这种问题,大家都喜欢把伯努利吊起来打一下,然后忽略自己的物理和数学水平会被伯努利吊着打的事实先说结论,这个地方主要的问题在于,伯努利方程只是代表三大守恒里的能量方程,而且是沿流线or无旋条件下的一种简化形式,它不是完整的流场的控制方程。因此,不见得所有的无粘流动都可以用伯努利定理完整地定量描述。很多问题伯努利定理不能定量解释的原因是因为流动比较复杂,沿流线的控制体已经不好选取了,所以很多时候你动能算不出来。但如果说发现伯努利定理不能用来对流动现象作定性分析,伯努利定理描述的是无粘流体的能量转换,怎么会不能做定性分析?

首先要考虑的应该是自己的模型简化是不是有问题,违背了实际情况或者不自洽。而这个地方,题主的假设就是既违背了实际情况,同时也不自洽大多数情况下,管道内流动是完全可以用伯努利定律分析的,有粘还是无粘一点都不重要,流场内没有速度梯度,根本没有剪切力作用,有粘和无粘区别在哪?加上边界层的厚度非常有限,所以,只要管道截面积足够,直到水进入到下方的容器之前,伯努利定理都是有效的,势能转化为了动能在这个情况下,伯努利方程非但不是无效的,反而是一种十分有效的模拟手段。里,上面有水流入时,容器里的水不可能保持绝对静止,而是会在下方的水池中激起波浪。实际上水的动能很大一部分就转化为了机械波,会在容器里不断传递,所以动能还是动能。区别在于,此时,简化的沿流线成立的能量方程不足以描述整个流场内的流动,或者说需要描述水箱里的波动很困难,需要引入欧拉方程当初学流体力学时,就有一个实验,黏性很小的流体倒入一个容器中,流体不会在杯中静止,反而会有长时间的剧烈震荡。

假如能找到这个视频,我再贴上来所以,核心的矛盾是,你引入水箱里的水是静水这个条件的一刻,就人为破坏了无粘假设,把流体替换为了一种黏性无穷大的物体,前后矛盾了。如果你之前的用了伯努利定理分析管道流动,那么就必须承认,水箱里的水里是有机械波在传递的,速度不为0。如果你强制把速度置为0,就变成了流体黏性无穷大,那么,一开始的管道流动,你也不可以用伯努利方程去分析,因为黏性无穷大,受剪应力作用不发生形变的物体有一个更常见的名字:刚体。既然都不是流体力学了,自然伯努利定理就不适用了当然动能最终是会被黏性耗散掉的,有速度的水流进入速度为0的容器,这个时候水流和静止的水之间就有剪应力了,黏性开始发挥作用了,动能被转化为了水的内能,引起温度上升。

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水流流过管道,伴随着的必然是本身能量的流失,这部分能量损失可分为局部水头损失和沿程水头损失。局部水头损失指的是水流流经断面的突变造成的水头损失,比如说弯管,断面突然扩大和缩小。沿程水头损失指的是水流在管道中流动时管道壁面的摩擦力造成的水头的损失。在以上两种能量损失的情况下有可能把势能全部转换掉。假设以高处的水池的水,通过管道流动到低处水池,水在这过程中会对管道,池壁有摩擦作用,冲击作用,这些应该就是对其重力势能的转换吧,表现为外在的宏观形式就是,管道内壁、池壁磨损,水流冲击发出的声音(对空气做功,空气波震动传递到我们的耳朵)。

96 0

水的势能转化为水的动能,落地后系统熵增加我的知识水平只能这么解释了。

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