Морозов Валерий Борисович (vsounder) wrote in science_freaks,
Морозов Валерий Борисович
vsounder
science_freaks

Двоечники

Изображение
Научно-технический форум SciTecLibrary › Точные науки и дисциплины
(Модераторы: Админ, quаsi)

Фёдоров В.В.

О давлении и температуре.
12.01.16 :: 17:10:09
О ДАВЛЕНИИ И ТЕМПЕРАТУРЕ
Фёдоров В.В., Пономарёв Д.А., Бондаренко Т.В.

Если для экспериментатора главным в его работе является измерение, то на теоретика естествознания возлагается другая задача – задача объяснения результата этого измерения. Сегодня для науки уже важно не само измерение, а что за этим измерением скрывается.

Например, измерять давление и температуру равновесного газа под поршнем в цилиндре научились давно, но до сих пор кроме спекулятивных истолкований этих измеряемых параметров состояния реального газа в современном теоретическом естествознании ничего не существует. Оптимальным для истолкования, например, величины давления газа остаётся гипотеза о связи его с хаотическим движением самих молекул (атомов) РАВНОВЕСНОГО газа относительно стенок заключающего сосуда. Для обоснования этой заведомо спекулятивной гипотезы Максвелл даже использовал математический аппарат теории вероятностей, который ничего общего не имеет с реальностью. В равновесном газе молекул с бесконечно большими скоростями нет, а обрезание хвоста экспоненты явно противоречило закону сохранения массы. В равновесном газе вообще относительное движение молекул (атомов) отсутствует, а поэтому давление и сегодня должно восприниматься только в виде числа делений показометра. Гипотеза Д. Бернулли науке ничего не дала и навсегда должна была покинуть науку ещё в начале двадцатого столетия, когда атом “перестал” быть неделимым. Но этого не произошло, да и курс на подмену физики реальных тел абстрактной математикой, однозначно обозначенный ещё Ньютоном для макросистем, не изменился, а, наоборот, был сохранён для обоснования спекулятивных закономерностей в микросистемах.

Например, и сегодня под величиной давления равновесного газа, измеряемой поршневым манометром (образцовым прибором), подразумевают отношение веса поршня с грузом к его площади, причём этот параметр состояния газа считают интенсивным, который не зависит не только от величины макроскопической массы исследуемого газа, но и от формы сосуда. Современных теоретиков естествознания, которые повседневно твердят о выдающихся успехах в вопросах структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне, даже не смущает тот факт, что под экспериментально измеряемой величиной давления до сих пор подразумевают абстрактную производную величину, сформированную с использованием компрометирующего всё теоретическое естествознание ньютоновского базиса.

Действительно, это подтверждается даже абстрактной размерностью величины давления (например, силы на площадь [Н/м2], энергии на объём [Дж/м3], а может и [кг∙м–1∙с–2]), в формировании которой используется квадрат какой-то созерцательной длительности (классического времени) с абстрактным истолкованием.

Здесь совсем не зря перечислены возможные варианты классической размерности измеряемой поршневым манометром величины, общим для которых является их абстрактность и возможность произвольного преобразования с использованием математических операций любых двух к одному, но и в этом случае физическое истолкование этой измеряемой величины в пределах классики заведомо останется спекулятивным.

В классике термодинамическую температуру относят к основным (базисным) понятиям [1, 2] и вот уже более двух столетий теоретики естествознания пытаются придумать этому понятию физическое истолкование, забывая о том, что базисные понятия не могут быть истолкованы посредством друг друга или других. Любая попытка истолкования одного базисного понятия посредством других базисных понятий явно свидетельствует о том, что это понятие всего лишь по недоразумению возведено в ранг базисного. Именно к таковым в классике относится и понятие температуры.

Хотим мы этого или нет, но сегодня обязаны признать, что экспериментатор измеряет что-то, а теоретик до сих пор не может этой измеряемой величине дать вразумительного физического истолкования. Давление и температура сегодня – это интенсивные по классификации современной термодинамики параметры состояния веществ, ждущие своего физического истолкования, причём не спекулятивных. Например, “в равновесных условиях температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц тела” [1], но саму кинетическую энергию частицы даже в классике не измеряют, а вычисляют, причём это производное понятие является абстрактным. Следовательно, само понятие температуры в классическом теоретическом естествознании является абстрактным. Если за измерением скрывается неизвестное, то вряд ли оно может быть полезным при разработке каких-либо научных теорий.

Термодинамика – это наука о взаимопревращении работы и теплоты [3], а “теплота – форма беспорядочного (теплового) движения образующих тело частиц (молекул, атомов, электронов, фотонов и т. д.); количественной мерой теплоты служит к о л и ч е с т в о т е п л о т ы, т. е. количество энергии, получаемой или отдаваемой системой при теплообмене …” [1]. Если в равновесном газе нет теплового (беспорядочного) движения молекул и атомов (даже электроны в атомных структурах в этом случае движутся по стационарным двухконтурным орбитам), то современную термодинамику следует считать разделом в теоретической физике лишь по внешнему виду “о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями” [1, стр. 750], а не по содержанию. Сам перечень её исходных понятий $p$, $V$ и $T$ (давление, объём и температура) однозначно это и подтверждает. Например, в [1, стр. 751] даже утверждается, что “состояние однородных тел полностью фиксируется заданием любых двух из трёх величин: температуры $T$, объёма $V$ и давления $p$. Связь между $p$, $V$ и $T$ характерна для каждого данного твёрдого тела, жидкости или газа и называется УРАВНЕНИЕМ СОСТОЯНИЯ”.

Несомненно, классическое уравнение состояния предполагает существование функциональной связи между $p$, $V$ и $T$ в виде $p=f_{1}(V,T)$, $V=f_{2}(p,T)$, $T=f_{3}(p,V)$, причём $p$ и $T$ – интенсивные параметры состояния “однородного тела”, а $V$ – экстенсивный. Функциональное определение интенсивного параметра состояния с использованием интенсивного и экстенсивного, а также экстенсивного с использованием двух интенсивных классическую термодинамику не украшает и заведомо относит современную термодинамику к спекулятивным разделам теоретического естествознания. Это подтверждается следующим [3, стр. 233]: “Известно, что “чистая” термодинамика сама по себе в значительной степени бесплодна; для её оплодотворения необходимо знание уравнений состояния систем. Здесь трагедия нашей науки. Огромной мощности аппарат термодинамики спотыкается о наше незнание действительных уравнений состояния”. (Заметим, что функциональный аппарат, в котором использованы параметры состояния без физического их истолкования, вряд ли может быть вообще когда-либо востребован в науке.) Это с одной стороны, а с другой, если понятие температуры в классике возведено в ранг базисного понятия всей физики, то не только само утверждение о существовании такого уравнения состояния тел, но и поиск физического истолкования температуры становятся лишенными всякого смысла. Однако отметим, что экспериментальное осуществление даже некоторых изопроцессов с реальным газом это и подтверждает.

Математический абстракционизм был и навсегда останется всего лишь вспомогательным инструментом для естествоиспытателя, которым надо ещё уметь разумно пользоваться.

Авторский АТОМ стабильного химического элемента – это трёхмерная электронейтральная статико-динамическая структура материи (первая трёхмерная структура состоит из четырёх частиц), в фундаменте образования которой лежат не только законы первичных природных фундаментальных взаимодействий (гравитационного – не Ньютона, и электростатического – не Кулона), но и совокупность вторичных динамических эффектов. Именно этим и может быть пояснена сама возможность авторской статико-динамической структуры материи реагировать соответствующим образом на внешние факторы воздействия, своеобразно изменяя характеристики СВОЕГО СОСТОЯНИЯ.

Для подтверждения этого кратко рассмотрим изохорический ($V=\operatorname{const}$), изобарический ($p=\operatorname{const}$) и изотермический ($T=\operatorname{const}$) процессы с постоянным макроколичеством реального одноатомного газа.

Изохорический процесс

Этот процесс сопровождается одновременным изменением $T$ и $p$ (при нагревании давление газа увеличивается, а при охлаждении – уменьшается), что непосредственно связано только с изменением динамических характеристик в самой статико-динамической структуре атома исследуемого газа, причём в общем случае о пропорциональности изменений $T$ и $p$ не может быть и речи. Именно такие изменения $T$ и $p$ газа в рассматриваемом процессе автоматически указывают на принципиальные различия в предстоящем ещё науке физическом истолковании этих интенсивных параметров его состояния.

Не будет излишним отметить, если $V=\operatorname{const}$, то соответственно постоянен и атомный объём $v_{a}$ для конкретного газа. Заметим, что $V$, $v_{a}$ – математические величины, причём при определении $v_{a}$ необходимо знать не только количество атомных структур в макрообъёме $V$, но учитывать ещё и коэффициент их упаковки. Более того, этот процесс не сопровождается превращением теплоты в работу, как это утверждается в вышеприведённом определении термодинамики. Следовательно, превращение теплоты в работу не всегда возможно.

А теперь можно проанализировать на примере этого процесса как этот “огромной мощности аппарат термодинамики” создавался, да и какие цели преследовались его создателями.

Действительно, для изохорического процесса так называемое уравнение состояния запишем в таком виде:

Unknown control sequence '\operatorname'

где под подразумевается некоторая (неявная) функция якобы двух независимых переменных (так принято в классической термодинамике).

Дифференцируя (1), имеем



которое выполняется только в том случае, когда $T$ и $p$ функционально связаны между собой, причём эту функциональную связь между $T$ и $p$ даже для конкретного одноатомного вещества, находящегося в газообразном состоянии, нельзя считать универсальной. На связь $ T=\varphi (p)$ накладывается ещё и отпечаток $ v_{a0}$.

Изобарический процесс

Этот процесс сопровождается одновременным изменением $T$ и $V$ макросистемы газа, а давление остаётся величиной постоянной. Например, если $p =\operatorname{const}$, то изменение параметров $T$ и $V$ происходит, как утверждают в классической термодинамике, только при нагревании или охлаждении постоянного макроколичества газа.

Несомненно, изменение общего объёма макросистемы $V$ связано с соответствующим изменением атомного объёма $ v_{a}$. газа, а поэтому классическое уравнение состояния запишем в таком виде:
Unknown control sequence '\operatorname'

Дифференцируя, имеем



которое выполняется только при условии, что $T$ и $v_{a}$ функционально связаны между собой, да ещё на эту связь накладывается и отпечаток $ p_{0}$.

Не будем повторять аналогичные выкладки для изотермического процесса, а лишь отметим, что $p$ и $v_{a}$ функционально связаны между собой, да ещё на эту связь оказывает влияние величина $ T_{0}$.

Нельзя оставить без внимания и шедевр термодинамики – уравнение Клапейрона-Менделеева для одного моля идеального газа, записанного в виде



где $R$ – молярная газовая постоянная, а $ V_{M}$ – объём одного моля идеального газа.

Если идеальный газ – теоретическая модель газа, в которой не учитывается взаимодействие частиц газа не только между собой [1], то, несомненно, должно отсутствовать и взаимодействие его частиц с частицами материала стенок сосуда. Надо быть пунктуальными во всём, а поэтому определение должно звучать так: идеальный газ – теоретическая модель газа, частицы которого лишены массы. В этом случае понятие кинетической энергии его частиц автоматически утрачивает всякий смысл, а уравнение (5) свою принадлежность к какому-либо разделу физики реальных тел.

Это во-первых, а во-вторых, молярная газовая постоянная – это, скромно выражаясь, размерный коэффициент с проблемным истолкованием. Его размерность ([Дж/(моль ∙ К)] или [кг ∙ м2/(с2 ∙ моль ∙ К)]) явно указывает на сконцентрированное отражение совокупности спекуляций из классического теоретического естествознания, поскольку тройка исходных понятий, принимающих участие в формировании этой “фундаментальной физической постоянной” [1], на сегодняшний день в классике абстрактны, а из абстрактных понятий, как известно всем здравомыслящим теоретикам естествознания, фундаментальных физических постоянных не формируют.

Несомненно, введение понятий термодинамических потенциалов и их использование в качестве функций, якобы характеризующих состояние макроскопической системы в термодинамическом равновесии, можно в принципе считать одним из этапов в развитии термодинамики, но не будем спешить называть его прогрессивным. Не исключено, что это всего лишь эффектный способ, используемый нашими предшественниками для сокрытия спекулятивно решённых вопросов в термодинамике.

Действительно, поскольку физически осмысленных истолкований понятий температуры и давления в классике не существовало, то вряд ли вообще было целесообразно вводить понятия термодинамических потенциалов, которые определяются с использованием абстрактных понятий. Например, “ЭНТАЛЬПИЯ – термодинамический потенциал, характеризующий состояние макроскопической системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве основных независимых переменных энтропии $S$ и давления $p$. Обозначается $ H(S,p,N,x_{i})$, где $N$ – число частиц системы, $x_{i}$ – другие макроскопические параметры системы. Энтальпия – аддитивная функция (т. е. всей системы равна сумме энтальпий составляющих её частей), с внутренней энергией $U$ системы энтальпия связана соотношением:



где $V$ – объём системы. Полный дифференциал энтальпии (при неизменных $N$ и $x_{i}$) имеет вид:



Из формулы (7) можно определить температуру T и объём V системы:
$$$

Приведённое повествование по внешнему виду безупречно, если не принимать во внимание $x_{i}$, под которым подразумевают какой-то неизвестный набор макроскопических параметров состояния системы, но и в этом случае, пожалуй, не так важен его внешний вид, как то, что за ним скрывается. Попытаемся его раскрыть.

Из определения (6) видно, что под энтальпией в термодинамике подразумевается абстрактное классическое понятие энергии, величину которой в равновесной системе записывают в виде двух абстрактных слагаемых, одно из которых называется внутренней энергией U, а второе – без названия и с размерностью той же абстракции. Из (7) очевидно, что и под энтропией подразумевается абстрактная величина с размерностью Дж/К, в которой физика реальных тел и, в частности, описание термодинамических процессов с их участием не нуждается. Более того, если, например, реальный газ задействован в качестве рабочего тела в круговом цикле, то это значит, что все его физически обоснованные параметры состояния в начале и конце кругового цикла совпадают, а



где – какой-то параметр состояния реального газа, причём этот параметр состояния формируется только из базисных понятий физики реальных тел. Спекуляции начинаются там и тогда, где и когда в перечень базисных понятий включают абстракции, а вместо физических теорий создают теории математического абстракционизма, провозглашая их по недоразумению оппонентов (пожалуй, при их отсутствии по известным причинам) за выдающиеся успехи в теоретическом естествознании.

Итак, поскольку уравнение состояния сегодня – это всего лишь предполагаемая теоретиками термодинамики функциональная связь между абстрактными параметрами состояния $p$, $V$ и $T$, то современная термодинамика – не раздел физики реальных тел, а что-то схожее с околонаучной фантастикой прошлого. Это не единственный пример из теоретического естествознания всей ньютоновской эпохи (от Галилея с Ньютоном и до наших дней).

Выше приведён перечень базисных понятий физики реальных тел и отмечено, что фундаментальным свойством материи является взаимодействие между телами (элементарными частицами и далее), причём экспериментатор признаёт всего лишь гравитационное и электростатическое (первичные природные) взаимодействия, которые не зависят от обыденного, а также и от абстрактного математического времени. (Поучения Ньютона о времени антинаучны, но этого не хочет признать большинство из современного научного мира, так как упорно не хотят рубить сук, на котором сидят.) Более того, в структурированном материальном мире, например, гравитационному взаимодействию противопоставлено только определенный вид движения (криволинейное), при котором проявляется не свойство материи, называемое инерцией, а всего лишь вторичный (инерционный) эффект, величина которого зависит от вида и характеристик этого движения. Материя не обладает инерцией, а утверждение Кеплера [4, стр. 62], которое повторяет и Ньютон, заявляя [4, стр. 77]: “Я отнюдь не утверждаю, что тяготение существенно для тел. Под врождённой силой я разумею единственно только силу инерции. Она неизменна. Тяжесть при удалении от Земли уменьшается”, – ошибочно, так как следует всё же отличать динамический эффект от стационарного свойства материи.

Несомненно, если принимать во внимание только основные свойства материи (взаимодействие масс и зарядов), то разработка трёхмерной статико-динамической модели атома стабильного химического элемента заведомо обречена на неудачу. Только совокупность основных свойств материи и вторичных динамических эффектов (инерционного или центробежного, а также и пондеромоторного) и позволяет разработать теоретически обоснованную модель атома, которая не нуждается в каких-либо спекулятивных гипотезах не только из всего современного атомно-молекулярного учения, но и из других разделов классического теоретического естествознания. Здесь же подчеркнём, что характеристики этих динамических эффектов являются векторными величинами, а поэтому даже в изолированной от каких-либо внешних воздействий атомной структуре (рассматривается упрощённый вариант) неизменной остаётся только их ортогональность по отношению друг к другу, но не равенство их величин. Следовательно, направление суммарного вторичного эффекта в авторской атомной структуре зависит от отношения его составляющих величин, причём величины составляющих и их отношение для каждой авторской структуры индивидуальны. Состав атомной структуры, а также и её геометрия в целом обусловливают индивидуальность так называемых сегодня термодинамических характеристик атомов простых веществ.
Нельзя считать, что характеристики динамических эффектов в авторских структурах реального атома, выделенного из равновесного макроколичества индивидуального простого вещества, не претерпевают существенных изменений при переходе от изолированной атомной структуры к реальной в макроколичестве. На величинах характеристик (их составляющих) отражаются не только взаимодействие всех атомов макроколичества между собой, но и дополнительные внешние факторы. К внешним факторам, например, отнесём изменение объёма и нагрев (охлаждение) реального газа в земных условиях. Изучение же самой способности реального атома в макроколичестве автоматически реагировать и изменять величину общего вторичного динамического эффекта, а также и соотношение его составляющих в зависимости от вида и величины внешних воздействий, является первоочередной задачей науки завтрашнего дня.
Следовательно, термодинамику вообще не следует считать фундаментальным разделом теоретического естествознания. Она является всего лишь дополнительным разделом фундаментального теоретического естествознания, так как ей должны предшествовать разработки теорий и закономерностей строения, состава и свойств реальных атомов и молекул веществ. Классическая термодинамика базируется на абсурдном математическом “гибриде” интенсивных и экстенсивных характеристик макроколичества вещества, которое используется в качестве рабочего тела в термодинамических процессах и круговых циклах, а поэтому её бесплодность очевидна.

Сегодня необходимо осознать, что успехи теоретиков естествознания всей ньютоновской эпохи, возведённые в ранг официальной современной науки, являются мнимыми. Их теории, разработанные с использованием необоснованного базиса, вообще не предназначены для раскрытия физической сущности процессов и явлений в материальном мире. Эту математическую игру с символами почему-то сегодня даже называют теоретическим естествознанием и упорно вбивают в головы молодого поколения посредством современной системы образования.

Литература

1. Физический энциклопедический словарь. М., “Советская энциклопедия”, 1983.
2. Б. М. Яворский и А. А. Детлаф, Справочник по физике. М., “Наука”, 1981.
3. Кричевский И. Р., Понятия и основы термодинамики. М., Госхимиздат, 1962.
4. Макс Джеммер, Понятие массы в классической и современной физике. М., изд-во “Прогресс”, 1967.
Tags: идиоты, научный онанизм, физические фрики
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments