Рассуждения о газовых законах, о том, чему нас учили в школе и немного в институте (с минимумом уравнений). Конструктивная критика приветствуется.
Немного предистории
На свете есть мало сущностей более незаметных чем газы. Не смотря на то, что мы всю жизнь окружены газами, они редко попадают в наше поле зрения.
Самые простые опыты по наличию присутствия газов, люди поставили очень давно, вы тоже легко можете их воспроизвести. Первый опыт,- демонстрирующий наличие газа в атмосфере, - это ветер, придумать логичное объяснение ветру без привлечения материальной сущности газа было бы непросто, так что когда вы чихаете или кашляете, или просто дуете на горячее молоко, вы демонстрируете наличие газов как физической сущности. Второй опыт,- это пускание пузыриков в жидкость, очевидно, что если бы не наличие некой материальной субстанции, то и пузыриков в жидкости не образовалось бы, то есть когда детишки булькают в стакан, они ставят весьма показательный физический опыт.
Как видите, до недавнего времени пользы от газов было не много, если не сказать, что ее не было совсем, поэтому и интерес человечества к газам был чисто академический, то есть очень ненавязчивый, разумеется, пока не появились двигатели внутреннего сгорания, но это совсем другая история.
На мой взгляд, первый кто додумался приспособить атмосферные газы для чего-то стоящего был Эванжелиста Торричелли, который открыл, ни много, ни мало - «торричеллеву пустоту», именно он изобрел жидкостный барометр. Теперь газы были уже не просто так, с помощью барометра можно было достаточно точно предсказывать погоду, особенно всяческие катаклизмы. Барометр — и по сей день, один из полезнейших приборов изобретенных человечеством, я сам довольно часто им пользуюсь, правда уже более поздней версией барометром-анероидом.
Успехи Торричелли по извлечению пользы из совершенно бесполезной сущности, по видимому, вдохновили и других ученых на исследование газов. По крайней мере, именно с него начинается бурное развитие теории газов, получившей название «общей теории газов». Всем нам со школы известны законы Гей-Люссака, Бойля-Марриотта, Шарля, позднее все эти законы были объединены в один общий закон. Это были действительно великие люди, они не измышляли гипотез, они ставили опыты и опытов этих было судя по всему достаточно, чтобы сформулировать общий газовый закон, скажу вам по секрету, мало в физике сущностей столь полезных и столь же загадочных одновременно как этот закон.
Идеальный газ
Надо вам сказать, что газы как сущности - очень странные. Мне кажется, именно по этому, ученые исследовавшие газы выступали в роли неких акынов. То есть, они были вынуждены описывать то что видят, не вдаваясь в механические подробности того, как это устроено, а видели они порой весьма странное.
То есть, говоря простым языком, общая теория газов полностью феноменологична, все ее данные получены путем наблюдений, при минимуме каких либо рассуждений и гипотез. ДАННЫЕ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ - ФЕНОМЕНОЛОГИЧНЫ, их можно уточнять, но отвергнуть нельзя, — это факты подтвержденные экспериментально и не имеющие никакого толкования, кроме факта своего существования. Давайте, вспомним школьную программу и освежим в памяти основные сущности этой теории.
Для начала ученые выяснили что газ не имеет формы, кроме этого, он так же не имеет и объема, то есть если у вас есть некое количество газа то оно стремится занять весь предоставленный ему объем, при этом меняются температура газа и его давление, причем по определенным закономерностям. Соответственно для газа были выделены следующие характеристики:
P – давление газа, это постоянная сила с которой газ давит на дно и стенки сосуда в котором он находится, измеряется эта характеристика манометром.
V — объем, геометрическая форма которую занимает газ в данный момент, измеряется мерными сосудами.
T — температура газа (абсолютная в кельвинах), это мера энергообеспеченности газа, измеряется термометром. На мой взгляд одна из самых таинственных характеристик газа, но об этом чуть позже.
Соответственно, основной газовый закон имеет вид (независимо от природы газа):
PV/T=const (№1)
Как видите, характеристики любого газа между собой жестко связаны, данный закон выполняется в достаточно широких пределах. И вот тут наступает очень характерная для газовых законов ситуация, в целом они очень неплохо выполняются, но как бы сказать не совсем точно, то есть для разных газов зависимости могут расходиться процентов на десять (при так называемых нормальных условиях), что касается ненормальных условий, то там закон не исполняется от слова совсем, это обстоятельство чрезвычайно досадно для ученых. Но в те далекие времена люди видимо утешались той сентенцией, что в будущем эта проблема непременно решится и уравнения станут идеальными.
Следующей вехой в изучении газов следует считать работы Амедео Авогадро, если до него газ представлял собой как бы «черный ящик», Авогадро доказал, что ОДИНАКОВЫЕ КОЛИЧЕСТВА МОЛЕКУЛ ГАЗОВ, ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЗАНИМАЮТ ОДИНАКОВЫЕ ОБЪЕМЫ, НЕЗАВИСИМО ОТ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ ГАЗОВ, это было неслыханно, скандально, но это было фактом.
Таким образом, газы различающиеся по массе молекул в десятки раз, имели одинаковый объем, который зависел только от количества молекул, но никак не от их природы. Позднее, это явление назовут законом Авогадро, и введут специальную единицу измерения - моль (соответственно молярный объем газа, от которого современная физика пытается уйти всеми правдами и неправдами). Это составляло дичайшее противоречие с законами о строении вещества Александра Бутлерова, каким образом можно было решить проблему со строением газов было категорически непонятно.
Учение Авогадро получило развитие в работах Эмиля Клапейрона и Дмитрия Менделеева, этот закон мы знаем со школы под именем закона Менделеева-Клапейрона. По сути этот тот же хорошо известный нам общий газовый закон, в него добавлено только количество частиц, а все физические особенности молекул газа вынесены в газовую постоянную, ДЛЯ ВСЕХ ГАЗОВ ИМЕЕТСЯ ОДНА ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ. Закон имеет вид:
PV/T = nR (№2)
Где R — это газовая постоянная (по сути интегративная характеристика физических свойств молекул), а n — соответственно количество молей газа (по сути количество молекул газа), PVT нам уже знакомы по формуле (№1). На мой взгляд, это один из плодотворнейших законов физики, он позволяет решать огромнейший круг физических задач связанных с газами, но у него остались все родимые пятна исходного закона. Заметьте, этот закон феноменологический, он получен целиком из опытных данных, но самое главное что стоит отметить, для всего множества газов постоянная одна, а масса молекулы по сути не является свойством газа.
В соответствии с этим законом был придуман так называемый «идеальный газ», это такой газ 22,4 л которого в нормальных условиях содержат моль частиц. Да, реальные газы могут отходить от этого правила, но при нормальных условиях ошибка колеблется в пределах 10-15 %, в самых вопиющих случаях. Разумеется при отходе от нормальных условий, например при давлении свыше ~10 атмосфер или температуре свыше ~470K, закон перестает выполняться от слова совсем. Поэтому основные физические задачи можно решать для идеального газа и не заморачиваться конкретикой, очень удобно, но в строго определенных пределах, при чем, что характерно, для каждого газа - пределы свои.
Хорошее — враг лучшего
И вот тут наше повествование доходит до феномена, молекуляно-кинетической теории(МКТ), к общей газовой теории возникало все больше и больше вопросов, она все больше и больше морально устаревала и физики решились наконец-то навести порядок в этом газовом бардаке, произошло это как водится в конце XIX века — это наверное проклятие какое-то.
На мой взгляд, МКТ одна из самых логичных, стройных и красивых теорий которую я когда либо видел. Не буду приводить здесь ее уравнений, они довольно сложны в написании, но весьма просты в понимании, что для современных теоретиков редкость. Если вы когда-нибудь сталкивались с этим творением человеческого разума, вы наверняка были поражены простотой и ясностью физической модели этой теории, но дьявол как известно всегда в деталях, и поверьте в деталях этой теории сидит настоящий аццкий сцотона. Я постараюсь задать ряд вопросов, а уж каковы будут ваши ответы на них, зависит только от вас.
Сама МКТ зародилась, по моему мнению, из простого факта броуновского движения, Эту теорию можно по праву назвать биллиардной. Молекулы газа находящиеся в объеме испытывают неприрывные упругие соударения, друг с другом и стенками сосуда. Именно такое поведение молекул обеспечивает наличие уже знакомых нам свойств газа PVT. И даже свое понятие «идеального газа» у нее есть, правда оно в корне отлично от идеального газа общей теории, но об этом стараются поменьше распространяться. Таким образом, в физике есть ДВА ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗА, один - общей газовой теории, другой от МКТ и ничего общего между этими понятиями нет, из-за этого, как правило возникают эпические непонимания.
МКТ — которая была призвана навести наконец порядок в газовых законах и помирить их с законами Бутлерова, не только не исправила ситуации, но и придала всему происходящему дополнительные нотки безумия.
Давайте рассмотрим что значат уже известные нам характеристики с точки зрения МКТ.
P — давление, по сути импульс передаваемый стенкам сосуда при соударении молекул, там есть ряд вопросов, но в принципе, с этим можно согласиться.
V — объем, он и есть объем, к нему вопросов нет.
T — температуру ассоциируют со скоростью молекул газа, их вращением, а также с различными колебательными возмущениями у многоатомных молекул, здесь как раз и находятся основные вопросы МКТ. Допущена сознательная путаница в понятиях энергии газа и его температуры, энергия газа имеет квадратичную зависимость от скорости молекул и соответственно квадратичную зависимость от давления, в то время как температура, если исходить из общей теории, имеет линейные отношения с давлением, это подтверждено множеством экспериментов. Таким образом, либо T(МКТ), это совершенно отдельная характеристика газа никак не связанная с T(общей теории), либо на лицо очень крупная ошибка в логике теории.
Как я уже отмечал выше, люди честно пытались построить модель газа исходя из логики событий, какой они ее себе представляли. Очевидно, у газов имеется иная логика поведения. И тут вы меня спросите, ну как же, ну неужели, тысячи ученых могут ошибаться и не видят что МКТ описывает что зря, только не то для чего предназначена, видят и более того прекрасно осознают.
Когда вам в институте преподают МКТ, то невинный вопрос студиозуса, а где это самое богачество можно применить, без стремянки и клиньев, вам гордо отвечают: «в чрезвычайно разреженных газах». Запомните этот интереснейший факт: МКТ — ЭТО ТЕОРИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНО РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВ. Во всех остальных случаях, чтобы что-то посчитать с помощью этого чудо-инструмента, вам понадобится воз всякого рода подпорочек и напильничков. Не иначе как мы снова наблюдаем парадокс в физике, уже в который раз. Теория которая должна была ответить на все накопившиеся вопросы, не только ни на что не ответила, но еще и породила кучу неудобств в расчетах, что чрезвычайно странно, потому что сама теория логична и стройна, видимо при ее разработке упустили некую важную деталь.
Вопросы без ответов
Вот мы и подошли к финальным вопросам, которые «биллиардная» МКТ старательно игнорирует, в то время как общая теория принимает эти явления как данность и никак не объясняет.
- Чем отличаются давление и температура(PT) с точки зрения МКТ. То есть давление — это импульс молекул (mv), а температура — скорость(v). Как видим эти два параметра с точки зрения МКТ совершенно не различимы, то есть МКТ различает их только как дань истории, но все кто ставил опыты с газом знают, что давление и температура вещи хоть и связанные, но разные, померить давление термометром задача весьма нетривиальная, впрочем как и температуру манометром. Возможно в этом противоречии и заключена самая большая ошибка МКТ.
- Современная физика практически отказалась от концепции единой газовой постоянной, мало того, что у каждого газа эта «постоянная» своя, так она еще и меняет свое значение нелинейно в зависимости от давления и температуры газа. То же самое можно сказать и о молярных объемах газа, значение молярного объема газа у каждого свое и тоже имеет нелинейную зависимость от температуры и давления. Однако, несмотря на все эти недоразумения, существуют довольно широкие пределы значений характеристик газов, в которых газовая постоянная и молярные объемы практически идентичны для всех газов, никакого разумного объяснения у МКТ на этот счет не имеется.
- Обледенение летательных аппаратов, как мы видим из МКТ скорость молекул газа это и есть их температура, относительная скорость пассажирского самолета приблизительно равна скорости молекул в газе, то есть самолеты при полете должны нагреваться до температуры ~400 К, даже более того, если бы молекулы газа на пути самолета находились при 0К, то газ обдувающий самолет имел бы относительную температуру около 200К. Не буду приводить тут расчеты, их чрезвычайно легко воспроизвести из открытых источников данных. Более того, любой ветер был бы значительно теплее окружающего неподвижного воздуха, но этого нет. Вы можете возразить, что метеоры и сверхзвуковые самолеты таки нагреваются в атмосфере и довольно значительно, да такой факт имеет место быть, но оправдать МКТ он никак не может, относительные скорости там просто фантастические, у меня есть объяснение этого факта, но боюсь тут требуются конкретные опыты, а не мои измышления.
- Циркуляционные холодильники. Сейчас это изобретение настолько прочно вошло в наш обиход, что никто даже не задается вопросом, а на каких принципах работает это прекрасное устройство изобретенное к стати до МКТ, на основании заключений общей теории газов. МКТ хранит гробовое молчание на тему механизма холодильного оборудования. Если же спросить в лоб, допустим преподавателя университета, то вам начнут что-то блеять про статистику. Но ведь бильярдная модель очень проста, статистика отвечает только за распределение скоростей, больше ни за что, что может быть проще описания механизма в таких условиях, только то, что данного механизма нет.
- Выделение-поглощение тепла при сжатии расширении газов. Дело в том, что различные температурные аномалии при манипуляции с газами, это основное свойство газов, отмеченное основной газовой теорией, которое отличает их от других агрегатных состояний вещества. Более того, газы могут не только выделять тепло при сжатии, что в общем-то понятно, но они могут его поглощать при расширении, что собственно противоречит всей философии современной физики (понятие энтропии). Каков механизм этого явления на уровне молекул, МКТ опять хранит загадочное молчание. Кроме того, каков механизм передачи тепла в твердых телах, тоже не совсем ясно, их молекулы жестко закреплены и летать никуда не могут, так что выходит для газов тепло это одно, а для твердых тел уже нечто другое?
- Медленная взаимная диффузия газов, а так же скопление углекислого и сернистого газа во впадинах местности, с точки зрения МКТ газы должны перемешиваться достаточно быстро, однако, все опыты где подавлена конвекция газов при перемешивании, не демонстрируют быстрой диффузии. Например опыт по диффузии бурого газа в углекислый.
Конспирология
Свойство газов выделять или поглощать тепло при манипуляциях очень подозрительно напоминает признак фазового перехода. При фазовом переходе изменяется именно строение атома, это бы решило вопрос МКТ с теплотой и где она запасается, потому что вращение и внутримолекулярные напряжения не очень большой резервуар для теплоты, а вот фазовый переход это совершенно другое дело, там можно запасти очень много и многого. Таким образом, газ — это отдельное состояние атомов, физически отличное от состояния атомов твердого тела или плазмы. Жидкое агрегатное состояние, - это по видимому, комбинация фаз газа и твердого тела.
Кроме того, как мы помним, как только давление газа опускается ниже тысячных долей атмосферы, МКТ начинает волшебным образом работать без подпорок, значит именно тогда и только тогда начинает работать «биллиардная» модель, до этого очевидно работает некая другая модель, и никуда молекулы газа в газе не летают и размеры имеют очевидно гораздо большие чем им приписывают, именно поэтому при нормальных условиях свойства газа практически не зависят от его физической природы. Именно поэтому, водород и гелий столь легко проходят сквозь всяческие преграды при этом поддерживая «нормальное» давление. Технически, при нормальных условиях, газ скорее всего выглядит как мыльная пена, а не как безумный биллиард. При таком подходе сразу становится очевидным, что такое критическая температура газа, при этой температуре все молекулы газа переходят в агрегатное состояние газа и не могут больше поддерживать другие негазовые фазы, сам ФЕНОМЕН ТЕМПЕРАТУРЫ СВЯЗАН СО СТРОЕНИЕМ АТОМА И В ПОСЛЕДНЮЮ ОЧЕРЕДЬ СО ВСЯКИМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, ТИПА СКОРОСТИ ИЛИ ВРАЩЕНИЯ. Кроме того, становится понятным феномен столь полного преобразования механической энергии в электромагнитную и обратно, когда дело касается газов.
Заключение
Приношу извинения если перегрузил статью техническими терминами или уравнениями, когда-то газы были практически моей страстью, а МКТ казалась чудесно-логичной. Увы, это время давно миновало, вам самим решать как относиться к предоставленной информации, уверен если вы присмотритесь к газам повнимательнее, вы тоже увидите ряд странностей, в основном связанных с теплотой.
Еще раз отмечаю, я не стараюсь что-либо опровергнуть или доказать, я требую аудита и наведения порядка в том бардаке, который сейчас называется «научное знание», требуется беспристрастно проверить существующие физические модели и либо добавить недостающее, либо убрать лишнее и только в том случае если это не помогает можно браться за создание нового.
Страсти-то какие!
И изложено простым и понятным языком, редким для научного текста.
Комментарии
Интересная мысль. Потому что критическая точка - это до сих пор белое пятно. Теоретически в ней газ имеет неограниченную сжимаемость без увеличения давления. А это в принципе позволяет 1) компактное хранение газов с офигенной плотностью и 2) создание термоядерной бомбы без делящихся материалов.
Ну-ну, неограниченную))) как я обожаю математиков в физике, пусть хоть на твердые тела посмотрят что ли.
Прочитал обе ваши статьи. Я поддерживаю вашу критику. Спасибо.
Ошибок и подобной хрении в физике много (СТО, ОТО, кантовые теории и т.д.). Но "ученые" боятся критиковать Нобелевских лауреатов и передают эту традицию ученикам уже более 100 лет.
Недавно прочел об аналогичных результатах в интернете: Е.С. Ворсобин. "РАЗМЫШЛЕНИЯ О МКТ".
Я тоже недавно столкнулся с этми проблемами. Через 15 дней опубликую результаты и уведомлю вас. Обсудим.
Тут Вы ошиблись, но совсем чутка... Предел сжимания все-же будет - он будет ограничен переходом в жидкое состояние из газообразного, и на том устаканится из-за фактически адиабатического сжатия энергия молекул будет слишком высокой.
А вот если В из подкритического состояния газа резко перейдёте критические... то перескочите и твердое состояние, но Вас тормознут Кулоновские силы. До ядерных взаимодействий дойдет едва-ли...))))
Теоретически можно что угодно сжать до нейтронной жидкости, но это ведь уже совсем другие песни. Так сказать и трубы выше и дымы гуще.
Я - практик, а не теоретик. И с подкритическими и критическими состояниями газов - работал, а потому знаю...))))
К сожалению плотно не работал с критикой. Так пробирки запаивали, если раздел фаз исчез, ховайся у лопухи))). Момент перехода критической температуры - завораживающий ИМХО, прям чистое волшебство, но теории на этот счет не особенно любят распространяться.
Не волшебство это, а всего-лишь Законы, о которых мы мало знаем... А при запайке не все так страшно, хотя попадаются неприятные вещества, там уж у лопухах не сховаешься... особенно фторсодержащие непредельные углеводороды.))))
Бррр. Завидую вам белой завистью, мне перестройка всю науку изгадила, чтоб ей с похмелья чарки не поднесли и воды пить не дали.)))
У меня из непредельщины была только взрывная полимеризация бутадиена, вот ведь говнистое вещество))), пардон мой французский. Фтороугледроды я люблю, главное, чтоб не 400 градусов, тады ой))). Спасибо, Рашад за добрые воспоминания.
"Партия учит нас, что газы при нагревании расширяются"
К сожалению партия мало знает о свойствах газов, расширяются они все по разному.))) Так что в принципе верно, а по сути аполитично.
При выборе ставить пневматику или гидравлику, ставте гидравлику. Те же 200-300 бар на гидравлике Вас через пару метров обольет маслом. А в пневматике шток цилиндра вылетевший под давлением 200-300 бар прошивает бетонную противоположную стену цеха на вылет.
Газ под давлением это тикающая бомба. Особливо водород. Этот сволочь через сталь утекает.
Опасен и кислород. В нем железо и сталь горит:)))
Вот не надо про эту гадость, как вспомню так вздрогну. Сталь черт с ней, там хоть течет медленно, а вот резина...
Осталось сделать ещё один шаг и открыть теплород.
Состоящий из элементарных частиц теплотронов.
Не делайте этого прямо тут, а то страницу пропалите))). Страдания с теплородом еще далеко не закончены, но это другие сказки.
Формально-то Ломоносов был не прав, когда утверждал что масса реторт не изменилась при прокаливании, а возможно и не формально.
пробуешь вместо политического фельетона оттуда изобразить физический? не поймут. здесь много народа училось до ЕГЭ.
Я что, мне за науку обидно))). Правда последнее время все чаще хочется сказать известную фразу:"Господь жги...".
Садитесь, два! Дневник можете не приносить. (если провести аналогию, то Вы приравняли скорость и растояние)
Давление газа прямопропорционально количеству молекул в единице объёма, их средней массе и средней скорости неупорядоченного движения.
Температура прямопропорциональна средней скорости неупорядоченного движения и средней массе молекул.
То есть при одной и той же температуре молекулы разной массы будут иметь разную скорость. Даже в их смеси.
Можно измерять давление термометром и температуру манометром(абсолютного давления). Берёте замкнутый, герметичный сосуд, помещаете в него оба прибора и дальше видите, что одному показанию одного прибора всегда соответствует одно показание другого прибора. И никаких проблем видя показания одного прибора точно "угадать" показание другого.
Эээ, то есть температура отличается от давления количеством малекул? Вы точно уверены?
Эээ и в чем вы видите противоречие с моим утверждением? Температура и давление связаны одной степенью, это факт, распределение статистическое тут вообще не при чем, я это к стати отмечал уже.
Кто ж с вами спорит-то))). Можно, но зачем? Задача нетривиальна.
Ещё и от объёма.
То есть, даже если молекул газа в объеме не будет совсем, температура останется приколоченной к эфиру, в принципе я с вами согласен. Температура - это электромагнитный феномен ИМХО.
В вакуумной камере может быть весьма жарко. Газ вообще не при делах
Приусловии что вакуум будет не абслоютный. Что в нём будет хотя бы одна молекула чево нить. Ибо температура-это мера движения.
Мера движения - импульс.
Температура - мера интенсивности излучения отдельных атомов [интегрально] в инфракрасном спектре (т.н. "тепловые фотоны").
Например, атомы в раскаленном куске железа не сильно движутся в относительно узлов кристаллической решетки, но производят поле тепловых фотонов высокой интенсивности (температура).
Можно сильно раскрутить (вращением) в сосуде жидкий гелий. У атомов жидкого гелия будут высокие импульсы и скорости движения, но "температура", создаваемая атомами гелия, будет низкой (до определенных пределов скоростей).
Можно нагревать газы под высоким давлением. Возбужденные атомы и молекулы газов будут создавать интенсивное "температурное поле", но особо "двигаться" не будут, так как возбужденные атомы/молекулы увеличивают свои размеры и устанавливается ситуация, примерно описываемая как - давка в час пик в вагоне метро.
То есть, МКТ - это очень узкая, "частная" модель, имеющая место в узком температурном диапазоне, для "разреженных", преимущественно малоатомных газов.
Спасибо, очень точный комментарий, я именно так и думаю.
Какая будет размерность при таком определении?
Вот подобное более общее определение:
Температура - попытка количественно оценить принимаемую энергию.
Понятие "температуры" было так "нечетко" сформировано, что его трудно использовать даже сейчас. В ГОСТ 7601 78 для 9. интенсивности излучения не указывается размерность, хотя для 33. объемной плотности энергии излучения размерность -- Дж/м3.
В Физическом энциклопедическом словаре (1983) интенсивность излучения (интенсивность лучистого потока), определяется как полный поток энергии излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку в направлении нормали к ней и рассчитанный на единицу телесного угла.
. На то время многие виды спектров "проникающих" излучений были еще неизвестны (рентгеновское, синхротронное, микроволновое, и пр.) и неявным образом в законе С.-Б. подразумевался инфракрасный диапазон излучений (а не весь, "неулавливаемый" АЧТ).
"Температуру" с "тепловой" энергией пытаются связывать через закон Стефана-Больцмана E=K0T4, где где Ко – константа излучения абсолютно черного тела, Ко=5,67·10-8 Вт/(м2·К4); Т – абсолютная "температура" поверхности тела (ну и как ее измерять ?), К; Eо – излучательная способность черного тела в Вт/м2.
Причем закон Стефана-Больцмана был установлен сначала эмпирически Й. Стефаном в 1879 году, и через пять лет обобщен "теоретически" Л. Больцманом в предположении (гипотеза) пропорциональности плотности энергии излучения его давлению
В начале XX века широко применялись шкалы Цельсия и Реомюра, а в научных работах – также шкалы Кельвина и водородная. Пересчеты с одной шкалы на другую создавали большие трудности и приводили к ряду недоразумений. Поэтому в 1933 году было принято решение о введении Международной температурной шкалы (МТШ).
Последующий опыт применения международной практической температурной шкалы (МПТШ) показал необходимость внесения в нее еще ряда дополнительных уточнений и дополнений, чтобы по возможности максимально приблизить ее к термодинамической шкале. Поэтому МТШ была пересмотрена и приведена в соответствие с состоянием знаний того времени. В 1960 году было утверждено новое “Положение о международной практической температурной шкале 1948 года. Редакция 1960 г.” (МТШ-48, затем МПТШ-68, затем МТШ-90).
Вообще, если посмотреть на историю изменений определения понятия "температура" (которая продолжается и сейчас), то видна её "искусственность" и некоторая "субъективность". Как пишет Дж.Фен в инженерной книге "Машины, энергия, энтропия"
Установить пропорциональность излучаемой энергии четвертой степени фильтрованной излучаемой энергии. Этот подход очень оказался перспективен.
"Перспективен" ? Разве что в теплых, уютных кабинетах ...
Инженеры очень недовольны: как на практике будем "фильтровать" и нормировать "нафильтрованное", да еще если оно прилично зависит от свойств вещества, испускающего это "фильтрованное", так и от свойств вещества детекторов, по-разному принимающих это "фильтрованное" ?
И это мы еще не касаемся темы радиохимических реакций и понятия "внутренняя энергия" ...
А ещё дадим этим инженерам новый язык - Международную Систему единиц, естественно, с благой целью, чтобы они друг друга лучше понимали и ... не мешали.
Да. Получается так.
Да, МСЕ (СИ) -- еще та "каша". Впрочем и у LT-систем тоже не очень-то получается. Наверное, пока не придут к единому понятию материальной Среды ("эфиру", физическому "вакууму") мешанина и будет продолжаться.
До начала внедрения СИ было хоть какое-то разнообразие научных идей. Системы единиц до неё были хоть как-то привязаны к практическому применению.
Некоторые страны до сих пор медленно торопятся по внедрению СИ даже в бытовое применение.
Пусть внедряют, лишь бы поживее пересматривали некоторые анахроничные величины и методы измерений, например, как сейчас.
PV = nRT
изходя из этого можно увидеть в чём отличие давления от температуры. При одном и том же объёме и количестве газа они линейно связаны.
И ещё, чтоб народ не заблуждался, R в выше приведённой формуле не является константой R из уравнения Менделеева-Клайперона, а зависит от природы газа - его молярной массы.
В формуле выше nR = mR"/M, где m - общая масса газа из одинаковых молекул, М-молярная масса вещества газа, R"=8.31 - постоянная универсальная газовая
Ах вот оно что, ну бывает чего уж там. Но в уравнении М-К константа все таки общая для всех газов, в МКТ там вообще смысла о ней говорит не имеет.
Раз n в молях(n=m/M), то согласен, что это одна и та же константа.
И раз уж вспомнили МКТ, то надо начинать с его основного уравнения и какие допущения(упрощения) были сделаны при его выводе.
Одно из них - частицы газа не взаимодействуют друг с другом, что автоматически означает сильно разряженные газы.
Друг ситный, я конечно понимаю что грамотность нынче редкость, но не надо опускаться до откровенного вранья, взаимодействуют молекулы газа прекрасно, у меня в статье это описано и на академике описано (в статье ссылка есть если что), уж не знаю какие вам еще источники привести, разве что Ахметова с Красновым. ВЫ если что-то хотите сказать говорите, я мыслей не читаю.))
Ну и что вам не так? Описано же все в статье, уравнение тянуть не стал оно тут будет плохо смотреться, но если открыть ссылку про МКТ оно там сразу сверху, очень красивое и все подробненько описано.
У меня такое ощущение, что вы спорите с кем-то в своей голове, я говорю ровно тоже самое.
Я Вам открою страшную тайну - во всех кондиционерах и холодильниках температура регулируется с помощью реле давления - в испарителе поддерживается заданное давление, чем и обеспечивается необходимая температура. Вот такая она нетривиальная задача.
Спасибо я вам очень благодарен, про манометрические термометры тут уже говорили, но я одного не понимаю какое это имеет отношение к нашей беседе? Манометром измеряется давление произвольного газа, по отношению, например, к атмосферному давлению (или вакууму), термометром измеряется температура - этого газа (как правило измерение идет за счет расширения калиброванного вещества, если мы не берем пирометры), конструкции термометров могут быть самые разные, я не понимаю сути ваших претензий.
претензия одна - задача именно что тривиальна и, более того, ее решение используется почти всегда и везде в силу дешевизны
Ну и? Что вы хотите сказать? Как это связано с материалом статьи?
Для ограниченного объёма газа - не забываем проговаривать, иначе можно очень далеко зайти в своих заблуждениях.
Ну как бы, вся общая газовая теория построена на калиброванных объемах, и все они по определению ограничены. Но если вам удобнее брать вселенную я не против, хотя по отношению к газовой теории это будет не совсем верно ИМХО.
Многие Ваши(?) размышления на тему МКТ могут быть логичны, если игнорировать это ограничение. Вы распространяете частные законы на общий случай и ищите следствия из этого.
Многие это извиняюсь какие?
Это где?
З.Ы. Вы если у вас есть что сказать, прямо вот так и пишите, вот тут наврал, должно быть так-то и так-то. Не бойтесь я не обижусь.
Раскройте, пожалуйста, мысль по-глубже. А то я даже постеснялся сразу спросить о чём это Вы.
Специально для вас.
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/2206/%D0%A4%D0%90%D0%97%D0%9E...
Ничего там не нашёл об изменении строения атома.
Может на конкретном простейшем примере гелия-4 и фазовом переходе газ-жидкость раскроете как меняется строение атома.
В исходном состоянии система содержит атомы He4 (два протона, два нейтрона, два электрона: cпины противоположны, суммарный спин 0). Система из кучки таких атомов находится при возможном минимуме энергии. Фазовое состояние - сверхтекучая жидкость. Продолжайте, что будет происходит со строением атома при переходе к обычной жидкости, а далее к газу.
Страницы