Доклад к дискуссии на тему: Общая термодинамическая теория и ее экспериментальные подтверждения. Вейник А. И. Минск, 07 января 1974 года
Скачать 357.63 Kb.
|
| Доклад к дискуссии на тему: Общая термодинамическая теория и ее экспериментальные подтверждения. Вейник А.И. Минск, 07 января 1974 года. 1. Общие положения. Мною развита общая термодинамическая теория природы, охватывающая все различные формы движения материи (астаты) на определенном уровне наших знаний [1-7]. В основу общей теории (ОТ) положен постулат, согласно которому любая элементарная фора движения (элата) может быть с качественной и количественной стороны однозначно определена особой физической величиной Е, названой экстенсором (фактор интенсивности, или обобщенный заряд [1-3]. К числу экстенсоров относятся электрический заряд (электриор) , масса (кинетиор) m, объем V, энтропия (термиор, или вермиор ), перемещение (метриор) Х, время (хронор) t и т.д. Например, элементарная электрическая форма движения (электриата) с качественной (фактом присутствия именно электрического заряда) и количественной (величиной заряда) стороны характеризуется электриором. Аналогично кинетическая форма движения (кинетиата) однозначно определяется массой и т.д. Следует обратить внимание на свойства этого постулата, являющегося исходной посылкой всей ОТ. Постулат оперирует не какими-либо отвлеченными и трудно интерпретируемыми понятиями, а предельно четкими и ясными физическими величинами; он обобщает широко известные опытные факты. Если согласиться с этим постулатом, а не согласия я не вижу никаких разумных оснований, тогда можно с «железной» логической последовательностью аналитически развить все здание ОТ, каждый этаж которого столь же четко и ясно определяет явления природы, как и сам исходный постулат. С помощью принятого постулата математически выводятся семь главных законов ОТ, справедливых для любого качественного и количественного уровня мироздания [1-4]. Из законов ОТ при соответствующих допущениях и упрощениях вытекают все известные теории и законы, в том числе теория относительности, квантовая механика и т.д. [1-2]. Это обстоятельство я хочу особо подчеркнуть: ОТ не отвергает известные теории и законы, а выводит в виде определенных частных случаев. При этом четко обозначаются границы их применимости. Необходимо отметить, что главные законы общей теории относятся к числу фундаментальных принципов природы, стоящих на одном уровне с законом сохранения энергии. С их помощью должна проверяться правильность любых теорий и результатов. Вместе с тем надо помнить, что эти законы могут применяться для практических расчетов не только сами по себе, но и с модельными гипотезами о микроструктурном строении вещества. В последнем случае достоверность полученных результатов целиком определяется достоверностью модельных гипотез. В ОТ я формулирую общие принципы и избегаю апеллировать к модельным гипотезам, за исключением одного случая, когда речь идет о структуре элементарных частиц. Но и здесь я ограничиваюсь лишь общими соображениями принципиального характера. Использование аппарата ОТ приобретает определенную специфику в зависимости от качественного и количественного уровня обобщенного движения (астаты), в виде которого существует эволюционирующая материя. Качественная классификация астаты включает в себя элементарные формы движения (элаты), ансамбли этих форм, взаимодействие тел, термодинамическую пару, биологическую астату, общество и т.д. Каждая более сложная астата объединяет в себе все предыдущие. Но для каждой данной астаты характерны и свои специфические законы. Количественная классификация подразделяет мироздание на субмикромир, или наномир (электрическое и гравитационное поля, или нанополя), микромир (элементарные частицы, атомы, молекулы), макромир, мегамир и т.д. [1, 3]. Законы ОТ справедливы для всех перечисленных уровней мироздания и астат. Из ОТ получается огромное количество прогнозов и следствий. Многие из них не могут быть объяснены на базе существующих теоретических представлений. Экспериментальное обнаружение таких предсказанных ОТ и необъяснимых известными методами явлений следует рассматривать как подтверждение справедливости основных положений ОТ. К настоящему времени накопилось уже большое число фундаментальных опытных фактов, полученных различными учеными, а также мною, подтверждающими правильность ОТ. Теперь, обсуждая ОТ, уже невозможно обходить молчанием эти факты. Ниже я упоминаю многие из них и считаю, что они должны находиться в центре внимания. 2. Главные законы ОТ. Согласно основному постулату, каждая элементарная форма движения (элата) определяется экстенсором Е. Следующая более сложная астата – ансамбль элат (ансор) состоит из определенной совокупности экстенсоров, которые однозначно характеризуют все его свойства. На этом основании аналитически выводятся семь главных законов ОТ, описывающих свойства ансора – законы энергии, экстенсора, состояния, взаимности, переноса, увлечения и экранирования (диссипации) [1-4]. Энергия ансора (системы) U является функцией всех экстенсоров, т.е. (для сокращения записи при выводе главных законов ограничиваемся двумя степенями свободы системы). U = f(Е1; Е2). Путем дифференцирования этой функции получаем уравнение первого закона – сохранения энергии, или просто энергии, - dU = Р1dЕ1 + Р2dЕ2 дж (1) где Р1 и Р2 – интенсиалы (факторы интенсивности, или обобщенные потенциалы); Р1 = (U/Е1)Е2 ; Р2 = (U/Е2)Е1 Интенсиалами служат электрический потенциал (электриал) , химический потенциал (химиал) , квадрат скорости (кинетиал) 2, давление р, Абсолютная температура Т, сила Рх, хрональный интенсиал (хронал) Рt и т.д. Интенсиал характеризует активность данной элаты – интенсивность, или скорость, распространения экстенсора. Формула (1) говорит о том, что изменение энергии системы равно сумме работ, совершаемых над нею. Работы совершаются в процессе переноса экстенсоров через контрольную поверхность системы. Дифференциальное уравнение второго закона – сохранения экстенсора, или просто экстенсора, - выводится с помощью первого закона и записывается следующим образом: - dЕС = dЕ, (2) где dЕС - экстенсор, вышедший из окружающей среды; dЕ - экстенсор, вошедший в систему. Закон гласит, что общее количество любого данного экстенсора при любых процессах и превращениях, происходящих в системе, остается неизменным. Согласно постулату, каждый интенсиал также является функцией всех экстенсоров. Отсюда получается уравнение третьего закона – состояния – dР1 = А11dЕ1 + А12dЕ2 (3) dР2 = А21dЕ1 + А22dЕ2 (3) Это уравнение характеризует всеобщую связь явлений природы: каждый интенсиал изменяется от всех экстенсоров сразу. Коэффициенты взаимности А12 и А21 определяют влияние данного экстенсора на сопряженный с ним интенсиал, например влияние электрического заряда на температуру и энтропии (термиора, или вермиора) на электрический потенциал. Согласно основному постулату коэффициенты состояния А суть функции всех экстенсоров. Уравнение четвертого закона – взаимности - А12 = А21 (4) Выражает симметричный характер взаимного влияния элат: электрический заряд влияет на температуру в количественно отношении точно так же, как вермиор влияет на электрический потенциал. Пятый закон – переноса – выводится из третьего и определяется уравнением I1 = 11X1 + 12X2 (5) I2 = 21X1 + 22X2 (5) Которые связывают потоки экстенсоров I1 и I2 с разностями интенсиалов Х1 и Х2 и коэффициентами переноса . Из формулы (5) видно, что каждый данный поток зависит от всех разностей интенсиалов одновременно, например сила тока определяется разностями электрических потенциалов и температур. Эти же разности определяют поток вермиора. Согласно основному постулату, коэффициенты переноса (проводимости) суть однозначные функции всех экстенсоров. Симметрия во взаимном увлечении потоков характеризуется уравнением шестого закона – увлечения - 12 = 21 (6) которое получается из четвертого. Согласно уравнению (6), первый поток влияет на втором в количественно отношении точно так же, как второй влияет на первый. Наконец, седьмой закон – экранирования, или диссипации, - характеризуется уравнением dQд = dPдdE (7) Количество экранированного тепла (диссипации) пропорционально разности интенсиалов и количеству перенесенного экстенсора. Выведенные дифференциальные уравнения семи главных законов представляют собой замкнутую систему уравнений, необходимую и достаточную для определения всех свойств ансора. Отсутствие какого-либо из уравнений делает невозможным всестороннее (достаточно полное) рассмотрение проблемы. Из найденных законов вытекают все известные законы физики и химии, а также много новых. К числу новых производных законов принадлежат законы отношения проводимостей [1-4], отношения потоков [1, 3], силового взаимодействия экстенсоров [1], тождественности [1, 3], минимальной диссипации [1, 3], сохранения термиора (вермиора) [1, 2], распространения вермиора [1, 3-5], движения вязкой жидкости [1, 3, 4], термоупругости [3, 4], теорема интенсиалов [1, 2], теорема о нулевом значении интенсиала [1, 3] и многие другие. Более сложные астаты подчиняются тем же законам, но каждая из них руководствуется еще и своими дополнительными специфическими принципами, характерными только для данной астаты. В настоящее время достаточно подробно изучены лишь простейшие виды астат, включая термодинамическую пару [1]. 3. ОТ и известные теории. Из общей теории (ОТ), как уже отмечалось, при определенных допущениях и упрощениях выводятся все известные теории и законы. Например, классическая термодинамика Клаузиуса (1865) базируется на уравнении (1), записанном для частного случая термической и механической степеней свободы системы. Имеем dU = dQS – pdV дж (8) где dQS = TdS дж. Эти формулы выражают первое и второе начала термодинамики. Гиббс (1874) добавил в уравнение (8) работу dQХ = dm дж. для химической системы, которая также охватывается законом (1). Теорема Нернста (третье начало термодинамики) есть следствие теоремы о нулевом значении интенсиала ОТ [1, стр.131; 3, стр.111]. Принцип максимального значения энтропии при равновесии химической реакции вытекает из уравнения (7) [1, стр.173; 3, стр.271]. Известный принцип Ле Шателье есть следствие законов состояния и переноса [1, стр.174; 3, стр.272]. Аналогично выводится уточненный и дополненный закон Гесса [1, стр.175; 3, стр.273] и т.д. В целом классическая термодинамика справедлива только для равновесных состояний (обратимых процессов) [1, 3-5]. Термодинамика необратимых процессов Онзагера (1931), за которую он в 1968 г. был удостоен Нобелевской премии, включает в себя уравнения классической термодинамики (8) и уравнения законов переноса (5) и увлечения (6). Принцип минимального возникновения энтропии Пригожина есть следствие закона минимальной диссипации [1, стр.131; 3, стр.355]. Следует заметить, что теория Онзагера выведена для неравновесных систем, бесконечно мало отклоняющихся от состояния равновесия [1, 3, 4]. При этом потоки и силы в уравнении (5) Онзагер выбирает из формальных соображений, которые не приводят к успеху [1, стр.204; 3, стр.351; 4, стр.111]. Теория теплообмена базируется на законах теплоотдачи Ньютона, теплопроводности Фурье и излучения Стефана-Больцмана. Все эти законы суть частные случаи законов ОТ [1, стр.198; 3, стр.348]. Из уравнений переноса (5) вытекают также законы электропроводности Ома, диффузии Фика и фильтрации Дарси [1, 3, 4]. Первый и второй законы электролиза Фарадея, а также правило Трутона суть следствия закона отношения потоков ОТ [1, стр.188; 3, стр.337 и 345]. Классическая механика основывается на трех законах Ньютона и его же законе всемирного тяготения. Все законы Ньютона аналитически выводятся из законов ОТ путем применения последних к кинетической форме движения (кинетиате) [1, стр.206 и 251; 3, стр.420]. Уточненная теорема удара Карно вытекает из закона диссипации (7) [1, стр.218 и 222]. Из закона минимальной диссипации ОТ получаются также принципы наименьшей кривизны пути Герца [1, стр.172], наименьшего действия [1, стр.174] и т.д. Таким образом, классическая механика есть частный случай ОТ. В основе классической электродинамики лежат уравнения Максвелла. Эти уравнения выводятся из ОТ применительно к процессу распространения – в соответствии с уравнениями (5) и (6) – нанополей [1, стр.253; 2, стр.271]. Из закона сохранения экстенсора получается уточненная теорема Остроградского-Гаусса [1, стр.51 и 246]. Следовательно, классическая электродинамика прямо вытекает из ОТ. Если допустить, что в обобщенных уравнениях Максвелла, выведенных в ОТ, проводимость, обратная скорости света, есть величина постоянная (согласно законам состояния и переноса, все коэффициенты состояния и переноса – проводимости в принципе являются величинами переменными), тогда для движущихся систем получаются преобразования Лоренца, из которых вытекает специальная теория относительности Эйнштейна (СТО) [1, 3]. При этом знаменитое отношение для полной энергии тела U = mC2 дж (9) есть частный случай уравнения (1) ОТ, записанного для одной кинетической степени свободы системы. Имеем dU = dQm = 2dm дж (10) или (при = С = const) U = Qm = mC2 дж Согласно закону (10), если система обменивается с окружающей средой массой, то в расчетную формулу надо обязательно подставлять фактическую скорость , с которой масса покидает систему или присоединяется к ней. Как видим, если принять постулаты о постоянстве скорости света С в вакууме и о существовании обобщенного принципа относительности, согласно которому пространство, время, масса и скорость суть величины не абсолютные, а относительные (о втором постулате говорится ниже), тогда из ОТ прямо вытекает СТО. Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) базируется на постулате об эквивалентности инерционной и гравитационной масс, которые входят во второй закон Ньютона и его закон всемирного тяготения. Справедливость этого постулата строго доказывается в ОТ [1, стр.252]. Следовательно, вся теория относительности Эйнштейна (ТО) вытекает в качестве определенного частного случая из общей теории (ОТ). Польский ученый Збигнев Огжевальский из обобщенных уравнений Максвелла ОТ, введя понятие объемной плотности электромагнитной энергии и рассматривая тороидальную модель элементарной частицы, получил все уравнения квантовой механики, в том числе соотношение Гейзенберга [1, стр.258] и уравнения Клейна-Гордона [1, стр.261], Дирака [1, стр.262] и Шредингера [1, стр.263]. Из ОТ получаются также законы Планка и Вина [1, стр.120], соотношения де Бройля [1, стр.121] и т.д. Это значит, что квантовая механика есть определенный частный случай ОТ. Кроме того, из ОТ выводятся многие другие известные законы, теоремы и соотношения [1-7]. Это свидетельствует о предельной общности принципов ОТ, которые справедливы для любых состояний и процессов и любых качественных и количественных уровней движения (астаты). Отсюда следует также вывод о том, что не может быть неверной теория, строго получающая все общеизвестные теории и законы, которые принято считать верными. Отбрасывая ОТ, по логике вещей необходимо одновременно забраковать и вытекающие из нее общепринятые взгляды. Этот довод требует ответа по существу. Благодаря общности ОТ, анализ с ее позиций допущений и упрощений, использованных при выводе известных теорий и законов, позволяет четко определить границы применимости последних. При этом ясно, что существующие теории из семи главных принципов ОТ фактически опираются в основном только на один – первый, иногда еще на пятый и шестой. Четыре других – второй, третий, четвертый и седьмой – были неизвестны. В результате эти теории не могут претендовать на достаточную полноту. Отсюда понятны те трудности, которые сейчас наблюдаются в физической теории и широко обсуждаются в печати. Я попытался разрешить эти трудности не методом угадывания математических уравнений, как это рекомендуют некоторые авторы, а методом угадывания физической картины мира [1, стр.19]. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Получило сражение, состоявшееся 5 апреля 1242 года между русскими... Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства |  | «огни новогоднего минска» Минск Дудутки Беловежская пуща (поместье... Встреча группы на ж/д вокзале города Минск. Рекомендуемые поезда №195 Москва-Брест, прибытие в 34, №3 Москва-Минск, прибытие в 09;... |
| Доклад о состоянии и результатах деятельности 2011г. Общая характеристика... Охватывает весь контингент обучающихся и их родителей. Профилактические мероприятия проводятся в лицее в течение всего учебного года,... | | Методологические и Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства |
| Розенталь н. Н. — Пешковой е. П Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Великой Отечественной войны города Ленинграда (ныне – город Санкт-Петербург). Длилась 872 дня – с 8 сентября 1941 года по 27 января... |
| Вводная часть. Эффект Бифельда-Брауна Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства | | Положение о республиканском турнире юных физиков Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства |
| Программа XVI международной научно-практической конференции Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства | | Учебно-методическое пособие дисциплины «Общая теория налогов» Структура и объем дисциплины «Общая теория налогов» для направления 080100. 62 «Экономика», профиль «Налоги и налогообложение» |
| Моу «Парфеньевская средняя общеобразовательная школа» за 2011 год, Общая характеристика К регистрационный №08-11, действительна до 17 января 2016 года, Устава школы, утверждённого Постановлением Главы администрации Парфеньевского... | | Урок-обобщение в 5-м классе по теме: Своя игра. Природоведение Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства |
| Плюсы, минусы лени и методы борьбы с ней алексеева Н. Д Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства | | Экскурсии + входные билеты по программе. Дополнительно оплачивается:... Встреча группы на ж/д вокзале города Минск. Рекомендуемые поезда №195 Москва-Брест, прибытие в 34, №3 Москва-Минск, прибытие в 09;... |
| Энергосберегающие технологии в освещении Согласно федеральному закону 261 от 23 ноября 2009 года – с 1го января 2011 года на территории РФ запрещена продажа ламп накаливания... | | Списо к основных научных и учебно-методических трудов Корникова Владимира Васильевича Энергия. Энтропия. Химический потенциал и термодинамическая теория химического сродства |
