Законы сохранения импульса и энергии никак не связаны между собой. В незамкнутой системе ни общий импульс, ни энергия не сохраняются, что никак не препятствует обмену импульсами и энергиями между телами при их взаимодействии.   
Опыт Джоуля показал расширение газа в вакуум С ПОСЛЕДУЮЩИМ ДОСТИЖЕНИЕМ ТЕПЛОВОГО РАВНОВЕСИЯ. Сосуд, который первоначально был вакуумирован, в конце эксперимента был равномерно заполнен газом. При работе ракетного двигателя стенки, сдерживающие расширение газа в вакуум, отсутствуют, поэтому результат опыта Джоуля не применим к ракетной тяге в вакууме. Присоедините к соплу вакуумированный баллон с твёрдыми стенками- и Вы получите возможность повторить опыт Джоуля, но ракетный двигатель так работать не пожелает.
Это показывает неприменимость конечного результата опыта Джоуля для понимания ракетной тяги в вакууме.

Любые термодинамические характеристики рассматриваются для СТАЦИОНАРНОГО состояния тепловой системы. Ракетный двигатель стационарного состояния не достигает, потому что окружающая двигатель среда стенок не имеет, и применять понятие "энтропия" для таких систем попросту некорректно. Я это показал на примере попытки ввести понятие температуры для нехаотического лвижения частиц идеального газа.

Когда рассматривали газ, вылетевший из сопла, как единое целое с газом до сопла, игнорируя то, что движение молекул газа за соплом имеет как хаотическую, так и направленную составляющие. Направленная составляющая свидетельствует о нестационарности системы и неприменимости макропараметров термодинамики. 

Повторюсь, что процессы, происходящие в системе ДО ДОСТИЖЕНИЯ ТЕПЛОВОГО (И МЕХАНИЧЕСКОГО) РАВНОВЕСИЯ превращают эту систему в НЕСТАЦИОНАРНУЮ. Макроскопические термодинамические параметры- энтропия, температура, давление и т.д в нестационарных системах, рассматриваемых как одно целое, не имеют ровно никакого смысла. Поймайте вылетевшие из сопла двигателя в вакуум молекулы в сосуд, как  опыте Джоуля, дайте им соудариться со стенками сосуда и друг с другом так, чтобы упорядоченное движение струи снова стало неупорядоченным движением молекул, и ещё дождитесь выравнивания температур перед и за соплом- вот только тогда можно будет порассуждать об энтропии и прочей термодинамике! А до того извольте рассматривать молекулы газа по отдельности- с применением молекулярно-кинетической теории - и забудьте думать про температуру, энтропию, давление и прочее, что имеет смысл только в системе, достигшей равновесия. 

Спекуляцию насчёт невозможности струй газа в вакууме я не хочу даже серьёзно обсуждать! Пусть мы открыли краник, через который атмосферный воздух натекает в вакуумированный сосуд. Неужели Вы серьёзно считаете, что все лёгкие крылышки, подвешенные в таком сосуде около места входа воздуха, не начнут танец в первый же момент, обдуваемые той самой невозможной струёй?

Русским языком было написано ПРЕДПОЛОЖИМ (конечно для тех, кто привык ковырять пальцем в куче дерьма, чтобы убедиться, что это действительно ДЕРЬМО, проверить другим способом невозможно )
Кстати, если изучал, а не "проходил", есть часть теорем (например про параллельные прямые), которые доказываются "методом от противного" и начинаются со слов "предположим"..
и еще немного по теме, полезно для "почитать-подумать".. школа однако..
https://physics.ru/courses/op25part1/co … BSi1NSLRkg
https://college.ru/astronomy/course/con … BSi-9SLRkg
http://sch119comp2.narod.ru/0103.htm

С точки зрения молекулярно-кинетической теории- а в чём ещё, кроме вакуума, могут находиться молекулы идеального газа? Что находится между молекулами любого идеального газа при любом давлении, как ни этот самый вакуум, неважно, движутся ли молекулы в составе струи среди других молекул, мечутся ли они в баллоне или всё это происходит вовсе без участия любых других молекул?

Для работы реактивного двигателя не принципиально, в какое препятствие ударяются молекулы, окончательно покинувшие сопло. Какое-либо воздействие на двигатель и ракету они оказать УЖЕ НЕ МОГУТ. Принципиален момент самого последнего удара молекулы о стенки сопла при последующем отсутствии удара о что либо, связанное в будущем с соплом или иными частями приводимой в движение ракеты. Вылетевшие из сопла молекулы могут соударяться между собой, с чем угодно ещё и вступать в любые мыслимые и немыслимые взаимодействия, аннигилировать, взрываться, затягиваться в чёрные дыры и отвердевать в кусках грунта вновь образованных планет- всё это никак не скажется на  (давно и далеко улетевшую) ракету.

Наличие среды, например, воздуха, приводит к соударениям вылетевших из сопла молекул и возврат части их назад, что в общем лишь УМЕНЬШАЕТ эффективность работы реактивного двигателя в сравнении с работой в вакуум. Воздух, окружающий ракету, лишь приводит к бесполезной трате ЧАСТИ энергии РД, а вовсе не является "обоснованием реактивной тяги в воздухе через закон сохранения энергии"!     

Повторяю старый вопрос: чем физически молекула отличается от поршня? Поршень тоже состоит из молекул, только связанных между собой! Термодинамика- не более чем обобщение молекулярно-кинетической теории для упрощения описания равновесных и стационарных состояний

Ракетный двигатель в вакууме, если не манипулировать физикой и честно рассматривать именно целостную систему, не находится не только в равновесном, но даже в стационарном состоянии- ведь молекулы постоянно улетают от сопла, и распределение плотностей, давлений и температур  газа сзади ракеты не постоянно в объёме Вселенной.

А почему всё время ставится вопрос о времени существования и вообще о судьбе того, что может рассматриваться как нечто, давно покинувшее изучаемую систему? (Ну если конечно некое вселенское "суперзеркало" зелёных человечков не соберёт все испущенные частицы, обратит их скорость и выстрелит ими по ракете )

Очевидно бессмысленных экспериментов с заранее известным результатом никто не ставит. К тому же, у молекул газовой струи ОБЫЧНО есть и хаотическая (разброс векторов и величин скоростей) и регулярная(средний вектор по частицам) составляющая. Соотношение хаоса и порядка зависит от свойств сопла. Можно специально спроектировать систему напускания воздуха в вакуум по всему вакуумированному объёму одновременно через множество очень тонких трубочек- тогда направленной компоненты и струй и вовсе не будет, а можно сразу "взорвать стенку"- тогда ворвавшийся поток воздуха снесёт всё внутри камеры, что будет незакреплённым.

Ракета летит здесь и сейчас, а выравнивания для "подведения итогов по Джоулю" придётся ждать ну очень долго, до самой... тепловой смерти Вселенной!
Что же касается работы ракеты в любой замкнутый объём- от поступления газа давление в этом присоединённом объёме может только расти, и когда давление перед соплом (постоянное, или, по меньшей мере, ограниченное техническими параметрами двигателя) и за ним (постоянно растущее) сравняются, двигатель работать перестанет. Какой тут ещё нужен опыт?

Стационарность подразумевает постоянство во всех частях РАССМАТРИВАЕМОЙ СИСТЕМЫ. Вы можете ВЫБРАТЬ рассматриваемую систему
как ракету, двигатель и часть газов за соплом- она действительно ПОЧТИ стационарна (и то, если не учитывать относительно медленное уменьшение массы из-за выработки топлива). Но в этой стационарности физически неверно игнорировать поток молекул газа, покидающий эту систему позади сопла!
Если же Вы рассматриваете ракету и всё, что она выбросила во Вселенную с момента старта- эта система стационарной не является даже в первом приближении, ввиду изменения давления и массы топлива в тех частях Вселенной (далеко за хвостом ракеты), в которые отработанные газы только сейчас поступают. Стационарность ЭТОЙ системы наступит только к тепловой смерти Вселенной, потому что пределы для расширения отходящих газов отсутствуют!  Чтобы понять, что является важным, а что нет в термодинамике, надо применять молекуулярно-кинетическую теорию. И вот тогда окажется, что расширяющееся облако молекул в вакууме может иметь суммарный импульс относительно того баллона, в котором оно было до того заключено, и что эта система ни разу не стационарна, а газ внутри баллона, по достижении равновесия - не может, и эта система макроскопически стационарна.

Логические противоречия возникают только при спекулятивном выборочном применении избранных мест из механики, термодинамики и молекулярно - кинетической теории.  Если вернуться к молекулярно-кинетической теории, никакого противоречия тут нет! Можно, конечно, затеять схоластический спор о терминологии - что есть струя в вакууме - но даже с точки зрения термодинамики отрицать возможность перемещения расширяющегося в вакууме молекулярного облака как целого в каком-либо определённом направлении просто невозможно, потому что, даже взяв систему координат, связанную с центром масс этого облака, сразу получим бесконечность других равноправных систем координат, в которой этот центр движется. Последовательность из  движущихся друг за другом расширяющихся газовых шаров в вакууме есть струя или нет?
Если не покидать пределов термодинамики, дальше пришлось бы выдумывать небылицы о том, что давление в каждом ранее испущенном шаре падает, и воздействие от него на вновь исторгнутые соплом, свежие и плотные шарики всё меньше меньше, а если уж невмоготу рассматривать струю без среды- чем не среда из ранее испущенных порций газа, от которой отталкивается вновь испускаемая порция.

Это как раз то, что Вы наверняка хотели бы от меня услышать. Но я в этом месте окончательно прощаюсь с термодинамикой и перехожу к рассмотрению задачи на более фундаментальном уровне- с применением молекулярно-кинетической теории и законов сохранения энергии и импульса в масштабе молекул, хотя бы, в приближении идеального газа,  невзаимодействующих вне столкновений, и ухожу от макрообъектов термодинамики, для коих в нестационарных системах нет адекватного рассмотрения (см. о температуре летящих молекул идеального газа).

Просто блещешь остроумием.. Только вот с чего ты взял, что пощупаю именно электончики? Или тебе так проще называть, то что не знаешь, электронами, да еще рисовать их и умиляться, глядя на рисунки. Нарисовать и назвать можно все что угодно, а потом подгонять весь этот бред в рамки "науки". Громадное количество людей, считающие себя умными и образованными, считают, что сначала придумали формулы, а уже потом построили самолет, ну и т.д,  и на сто процентов в этом убеждены, так для примера просто.  С пальцами у тебя беда, раз в розетку засовываются. Надо было как анекдоте, пальцы не входят, а гвозди на что?  P.S  прочитай в фрикопедии, что такое электрон, это же чистый бред сивой кобылы, его никто не видел, но!! при этом взвесили, обмерили, причислили к семье!! дали античастицу!!!  КАК??!! в это можно верить? вообщем рекомендую.. и так во всем

Отредактировано Pipec (17.12.2018 15:29:30)

Творение никогда не завершено, это не однообразное повторение ,творение всегда ново ,свежо и полно энергии, творение- это смерть старого и рождение нового. Я не математик ,но наблюдая ноль ,понимаю, что он вмещает все цифры ,являясь символом покоя энергии  мысли ,которая взрываясь начинает вводить символы .Он -продукт мысли .Ум пойманный в сеть символов ,цифр и слов, обусловлен и деградирует до тех пор, пока не увидит собственную обусловленность. Тогда он впервые способен наблюдать не из центра Я ,а выйти на периферию и наблюдая себя самого, увидеть ложное ,как ложное. В таком наблюдении существует только внимание -энергия не растрачивается. Тогда происходит взрыв понимания и из этой пустоты....

Отредактировано Dimsub (17.12.2018 17:06:51)

Что же тут странного? Если газ бесконечно расширяется в пустоту, то этот процесс, как было показано, не является ни равновесным, ни даже стационарным, а поэтому макроскопические термодинамические параметры, которые характеризовали бы всю систему в целом, нужно прослеживать от самого момента старта да ещё и учитывать неравновесность системы в целом и принципиальную нестационарность процесса неограниченного бесконечного расширения газа в вакуум. Можно рассматривать систему по частям в квазистационарном приближении, но делать это нужно аккуратно, чтобы, не впадая в излишнюю детализацию,  не упустить существенных моментов. Когда я увидел, что Вы неаккуратно используете термодинамику для обоснования положений,  которыми я не могу согласиться, я и предложил от бесполезных схоластических споров по поводу применимости положений термодинамики перейти к более сложной и скучной, зато по - Ньтоновски точной молекулярно-кинетической теории.   

Почему же не сталкиваясь? ведь сопло они покидают с разными скоростями и в разных направлениях, и конечно, разлетаются в разные стороны. Помимо направленного движения (невозможно ведь вылететь из сопла, двигаясь  сторону камеры сгорания!)молекулы, одовременно с этим, сохраняют и хаос теплового движения. Продолжая двигаться и хаотически тоже, то есть, двигаясь с разными скоростями в разных направлениях, при наличии ненулевой общей суммы векторов скоростей, молекулы за соплом, конечно, будут "играть в догонялки", сталкиваться друг с другом и разлетаться в разные стороны. Не существует причины, по которой сумма векторов, каждый из которых имеет случайную компоненту, была бы обязательно равна нулю.
   
Рассмотрим выходную плоскость сопла. Не будем усложнять задачу конструктивным совершенствованием РД , пусть наше сопло будет даже небольшой круглой  дырой в плоском днище камеры сгорания= на выводы это не повлият. Среднестатистическое распределение векторов скоростей молекул внутри камеры сгорания имеет, естественно, вид симметричной сферы. Выделим небольшой объем газа внутри камеры около сопла, и спроецируем скорости молекул на ось,  направленную перпендикулярно дыре. Те молекулы, проекция вектора скорости которых направлена внутрь камеры сгорания, из сопла не вылетят- оно с другой стороны, а остальные - вылетят, из-за этого распределение скоростей молекул, вылетевших из сопла, утратит симметрию, ведь те молекулы, которые не вылетели, свой вклад уже не внесут. Для этой, вылетевшей порции молекул, распределение скоростей будет, в первом приближении, иметь вид полусферы, при этом суммарный вектор импульса окажется направлен в сторону от сопла. Конечно, часть молекул из-за соударений вблизи сопла попадут обратно внутрь, но при этом свой импульс, направленный наружу, они передадут вылетающим молекулам, увеличивая его.Если часть молекул, после соударений внутри облака вылетевших, и ударится в стенку вблизи сопла, то они тоже лишь увеличат тягу, сыграв роль той самой "воздушной среды" среды, в существовании которой Вы видите единственную причину существования ракетной тяги.

Отредактировано Aleksys (18.12.2018 10:36:58)

Что за хрень такая еще?
Если под понятием вакуум подразумевается безвоздушное пространство, то -- да, не сомневаюсь что за пределами атмосферы у нас именно безвоздушное пространство.
Если следовать более точному определению вакуума, то это среда отсутствия чего либо, включая все известные элементарные частицы.
Но дело в том что в этой среде распространяются электромагнитные волны, свет. И для современной физики это норм. 
А для меня нет!
Мама, я плачу.  Хочу Пустоту! То есть такую среду, в которой бы и свет не распространялся.
Как Ее получить???

Прошу прощения, коллега, но уважаемый Ньютон не знал последней. Молекулярно - кинетическая теория родилась на полтора века позже в воображении аналитиков, искавших источник теплоты взамен неудачной теории теплорода Антуана Лорана Лавуазье, которая была разрушена опытом Румфорда. Механическая теория тепла, пришедшая ей на замену удобна, казалось бы стройна (что еще надо?), но вот "по - ньтоновски точной" она никак не является.  Ньютон бы за такую "точность" казнил. 

Отредактировано Маргарита (18.12.2018 12:01:55)

Космическое пространство имеет очень низкую плотность и давление и является наилучшим приближением физического вакуума. Но космический вакуум не является действительно совершенным, даже в межзвёздном пространстве есть несколько атомов водорода на кубический сантиметр.(вики)А вот и сказка про вакуум.

Отредактировано Dimsub (18.12.2018 12:09:46)