Spiragli
Sia data una piccola stanza. Nella stanza c'e' un camino acceso. La stanza e' ermetica, se non fosse per piccolo pertugio sulla guarnizione della finestra che permette il passaggio di aria (spiraglio).
Ipotesi per semplificare la fisica:
1. l'aria e' un mix di gas perfetti: ossigeno, anidride carbonica and azoto nelle usuali concentrazioni.
2. Al tempo iniziale quando il camino viene acceso, le propreta' specifiche dell'aria nella stanza e all'esterno sono identiche (concentrazione, temperatura, pressione, eccetera)
3. L'ambiente esterno e' molto grande, le sue proprieta' specifiche non cambiano nel tempo.
4. l'unico effetto della camino e' di trasformare continuamente molecole di ossigeno in un egual numero di molecole di anidride carbonica.
5. Il pertugio e' dimensionato in modo tale che il camino si affievolisce col tempo ma non si spegne mai.
Osservazioni:
1. Le concentrazioni di gas nella stanza raggiungono un regime. la quantità di azoto nella stanza sara' la stessa dell'esterno, quella di anidride carbonica sara' maggiore, quella di ossigeno minore.
2. Dallo spiraglio no ci sara' flusso netto di azoto, l'ossigeno entrerà' nella stanza, anidride carbonica uscira'.
3. come conseguenza dell'osservazione 2, se metto una mano sullo spiraglio non sentiro' nessun flusso totale netto
Domande:
1. Siete d'accordo con la seconda osservazione? Da piccolo, intuitivamente ho sempre pensato che lo spiraglio abbia la stesse concentrazioni di gas dell'ambiente da cui proviene.
2. Siete d'accordo con la terza osservazione? Sembra non corrispondere all'esperienza. Errore nel ragionamento o ipotesi troppo forti e on realistiche?
Ipotesi per semplificare la fisica:
1. l'aria e' un mix di gas perfetti: ossigeno, anidride carbonica and azoto nelle usuali concentrazioni.
2. Al tempo iniziale quando il camino viene acceso, le propreta' specifiche dell'aria nella stanza e all'esterno sono identiche (concentrazione, temperatura, pressione, eccetera)
3. L'ambiente esterno e' molto grande, le sue proprieta' specifiche non cambiano nel tempo.
4. l'unico effetto della camino e' di trasformare continuamente molecole di ossigeno in un egual numero di molecole di anidride carbonica.
5. Il pertugio e' dimensionato in modo tale che il camino si affievolisce col tempo ma non si spegne mai.
Osservazioni:
1. Le concentrazioni di gas nella stanza raggiungono un regime. la quantità di azoto nella stanza sara' la stessa dell'esterno, quella di anidride carbonica sara' maggiore, quella di ossigeno minore.
2. Dallo spiraglio no ci sara' flusso netto di azoto, l'ossigeno entrerà' nella stanza, anidride carbonica uscira'.
3. come conseguenza dell'osservazione 2, se metto una mano sullo spiraglio non sentiro' nessun flusso totale netto
Domande:
1. Siete d'accordo con la seconda osservazione? Da piccolo, intuitivamente ho sempre pensato che lo spiraglio abbia la stesse concentrazioni di gas dell'ambiente da cui proviene.
2. Siete d'accordo con la terza osservazione? Sembra non corrispondere all'esperienza. Errore nel ragionamento o ipotesi troppo forti e on realistiche?
Risposte
Non sono sicuro abbia capito il dubbio.
Io ragionerei con aria e non considerando le singole specie, comunque ragionando anche con le singole specie è vero che il flusso di azoto netto sarà nullo, ma questo non vuol dire che non entri azoto dagli spiragli e che non esca azoto dal camino.
In pratica ci sarà in regime stazionario un flusso di aria dagli spiragli che entra nella stanza e che va a sostituire l'aria combusta che esce dal camino.
Io ragionerei con aria e non considerando le singole specie, comunque ragionando anche con le singole specie è vero che il flusso di azoto netto sarà nullo, ma questo non vuol dire che non entri azoto dagli spiragli e che non esca azoto dal camino.
In pratica ci sarà in regime stazionario un flusso di aria dagli spiragli che entra nella stanza e che va a sostituire l'aria combusta che esce dal camino.
Grazie Faussone. Mi spiego meglio. L'aria può entrare ed uscire solo attraverso gli spiragli, il camino non comunica con l'esterno (mi rendo conto che è un camino anomalo, avrei dovuto considerare una candela).
La mia domanda è: se potessi vedere le molecole di gas nel pressi dello spiraglio, cosa vedrei a regime e al netto dell agitazione termica?
Credo che vedrei molecole di ossigeno entrare e molecole di anidride carbonica uscire, l'azoto non entra né esce. Questo per la tendenza di ogni specie gassosa ad equilibrare la propria concentrazione dentro e fuori la stanza.
La mia domanda è: se potessi vedere le molecole di gas nel pressi dello spiraglio, cosa vedrei a regime e al netto dell agitazione termica?
Credo che vedrei molecole di ossigeno entrare e molecole di anidride carbonica uscire, l'azoto non entra né esce. Questo per la tendenza di ogni specie gassosa ad equilibrare la propria concentrazione dentro e fuori la stanza.
Se il camino non comunica con l'esterno non è un camino...
Si tratta a questo punto di una camera a gas in pratica, ma dubito che in tali condizioni il fuoco possa rimanere acceso.
Corretto, ma se si tratta di spiragli la diffusione molecolare è molto bassa quindi a regime avresti un ambiente quasi chiuso molto saturo dei prodotti della combustione(tra cui tra glia altri sarebbe prodotto in quantità anche il pericolosissimo CO, finché la combustione rimane attiva) da cui escono tali prodotti e entra ossigeno. Tieni conto che per l'azoto non hai un cambio netto ma comunque ci sono sempre molecole di azoto uscenti e altre entranti, ma nella medesima quantità.
Si tratta a questo punto di una camera a gas in pratica, ma dubito che in tali condizioni il fuoco possa rimanere acceso.
"ralf86":
Credo che vedrei molecole di ossigeno entrare e molecole di anidride carbonica uscire, l'azoto non entra né esce. Questo per la tendenza di ogni specie gassosa ad equilibrare la propria concentrazione dentro e fuori la stanza.
Corretto, ma se si tratta di spiragli la diffusione molecolare è molto bassa quindi a regime avresti un ambiente quasi chiuso molto saturo dei prodotti della combustione(tra cui tra glia altri sarebbe prodotto in quantità anche il pericolosissimo CO, finché la combustione rimane attiva) da cui escono tali prodotti e entra ossigeno. Tieni conto che per l'azoto non hai un cambio netto ma comunque ci sono sempre molecole di azoto uscenti e altre entranti, ma nella medesima quantità.
Ok grazie mille ancora Faussone. Risolto. Non ho altri dubbi.
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