О летучести воды, или Что ещё показывает барометр

"Для физика должно существовать только то, что измерено" (Нильс Бор)... а не всё то, что можно подумать, придумать и сосчитать. Сосчитать то, чего нет, может каждый.


Вода в молекулярном виде Н-О-Н существует только как частица сухого или сильно перегретого водяного пара, а влажность воздуха, туман и собственно вода в виде жидкости состоят из более сложных структурных частиц или единиц. То, что вода – это типичное летучее водородное соединение, то есть легко испаряющееся и "улетучивающееся", мы знаем (скорость испарения воды при нормальных условиях якобы 8 слоёв частиц в секунду). И сегодня мы узнаем то, от чего отталкиваются летучие частицы в своём движении вверх.


Архимед: "Все жидкости и газы на Земле имеют вес (тяжесть) и находятся под давлением веса собственных и выше расположенных слоёв равноудаленных частиц". Отсюда: суммарный вес всех частиц воздуха в атмосферном  столбе является причиной атмосферного давления, и барометр одновременно показывает и атмосферное давление, и тяжесть атмосферного столба над ним.

Сам изобретатель "измерителя тяжести", то есть баро-метра, Торричелли, мог гордиться как раз тем, что ему удалось-таки взвесить воздух и превзойти своего учителя, Галилея, пытавшегося взвесить воздух в медной колбе.

Тяжесть атмосферного столба якобы равна тяжести столбика ртути в барометре. Пусть так. Но воздух бывает сухим и воздух бывает влажным. Какой воздух легче?

"Среднее кучевое облако весит примерно 500 тонн". Это говорят учёные, причём не только британские. То, что влажный воздух тяжелее сухого, знают все учёные. И только барометр знает о том, что при увеличении влажности воздуха и с появлением облачности вес атмосферного столба над ним всегда уменьшается. Давно знает и о том говорит, причём всем говорит - в прогнозах и сводках погоды. Да и на бытовом барометре-анероиде  в левой части шкалы есть надпись "Осадки", а в правой - "Ясно". Мы так и говорим: "Барометр упал на осадки" ; "Барометр подрос до ясно". Следовательно, небесная влага весит меньше сухого воздуха. А вот о возможной невесомости туч наш бытовой барометр-анероид упрямо молчит. Да и для измерения невесомости "измеритель тяжести" не годится.

Кучевое облако - это тот же туман. И можно предположить, что частичка тумана не весит вообще или может даже иметь отрицательный вес, то есть может давить на горизонтальное препятствие снизу вверх. Но при этом науке известно, что масса частички тумана (или тучи) почти в квадриллион раз больше массы молекулы азота: 6,25 х 10 в -11 степени кг и 0,465 х 10 в -25 степени кг соответственно. А воздух на 78% состоит именно из азота. Следовательно, никакой "летучести" и даже "плавучести" у частицы тумана по закону всемирного тяготения и по закону Архимеда быть не может... И на это обратил внимание сам Архимед.

Однажды в ярком луче солнечного света, проникшем в тёмное помещение через узкую щель, Архимед заметил сверкающие частицы (их все видели, а заметил только Архимед). Он взял два гладких гранитных камешка, которыми он прижимал к столу углы бумажных свитков, и потёр их друг о друга над этим лучем. Количество сверкающих  частиц тут же увеличилось...

"Плавание малых твёрдых тел в воздухе"  Архимед сравнил с медленным оседанием частичек мути в воде и сделал вывод о том, что у воздуха, как и у воды, есть тяжесть, то есть вес. Только сдавленностью и упругостью  воздуха Архимед смог объяснить очень медленное оседание в нём твёрдых частиц, похожее на плавание. (См. по запросу "Архимед. Книга 1")

Но твёрдые взвеси утяжеляют воздух, а частицы тумана - нет, ведь с барометром не поспоришь. Но все учёные будут вам доказывать, что с увеличением влажности воздуха и с появлением облачности вес атмосферы тоже увеличивается. И при этом ни один из них не вспомнит ни о барометре, ни о летучести водорода и его соединений... и все будут путать массу с весом. А научная истина тут как раз в этом - в познании этой самой "летучести".

Вес у тучи может появляться только в момент образования в ней осадков, ведь мы знаем, что в это время атмосферное давление под тучей резко повышается, и из-под тучи дует сильный ветер - самый верный признак скорого дождя. Так что, дождевое  облако и облако вулканического пепла - это две большие разницы. И правильнее тут говорить: "Из средней по размерам невесомой тучи может выпасть примерно 500 тонн дождя".

Как туча теряет летучесть и обретает тяжесть? Ответ на этот вопрос нам, в общем-то, известен. Остаётся лишь сказать для начала: туча и туман могут существовать сравнительно долго лишь потому, что между их частицами существует взаимное отталкивание; взаимное отталкивание в два раза сильнее, чем одиночное; способность частицы к отталкиванию ухудшается как при понижении  её температуры, так и при увеличении её размера; лутучесть частицы - это и есть её отталкивание, в том числе и от того, что находится ниже её... Пусть пока будет так.

Однако не следует забывать и об атмосферном давлении на частицу, ведь именно оно является причиной "слипания" частиц тумана и формирует каплю дождя. И механизм его действия самый простой: стоит только двум частицам тумана сблизиться так близко, что сдавленному и упругому воздуху между ними уже негде быть, как атмосферное давление на них становится асимметричным. Оно-то и вдавливает частицы друг в друга. Отталкивание между мелкой частицей тумана и крупной не является взаимным, поэтому мелкая частица просто вдавливается в крупную. Так, как снежный ком из снежинок, растёт капля дождя.

В ваших учебниках его нет, а в моём практикуме уже есть такой простой "кухонный" опыт. К одной чашке аптечных   "двадцатиграммовиков" подвешиваем на нитке небольшой флакончик из-под каких-то капель с очень небольшим количеством воды, закрываем его плотной пробочкой и уравновешиваем весы. Нагреваем воду в склянке пламенем зажигалки для розжига газовых плит. В момент закипания воды вес склянки уменьшается, что и показывают весы. При прекращении нагрева вес склянки с водой тут же восстанавливается. Повторяем опыт несколько раз.

Вот так просто показывается и доказывается летучесть паров воды, отталкивающихся от того, чего нет в склянке. А чего нет в склянке? А в склянке нет Земли, но есть её гравитация. Вот от земной гравитации и отталкиваются частицы водяного пара. (Этот опыт впервые демонстрировался мной на форуме физиков-преподавателей лет 20 назад и был впоследствии опубликован в "Ломоносов и Природа против Ньютона".)

Привычных нам туч просто бы не было, если бы температура воздуха не понижалась с увеличением высоты. А она уже на высоте 6 км даже летом редко бывает плюсовой. И только "температурный затвор" не позволяет частицам воды  подниматься выше. Вот у границы температурного ноля по шкале Цельсия они и "кучкуются", образуя облака и тучи. Летом - выше; зимой - ниже. Часто у самой поверхности воды и суши.

Итак, только что было сказано, что только температурный затвор ограничивает высоту подъёма частиц влажности воздуха. Как это можно проверить или увидеть? Уже можно, причём у себя на кухне.

Берём два чистых высоких бумажных  стакана вместимостью 400-500 граммов, маркером отмечаем внутри них два уровня от дна - 2 см и 4 см,  наливаем в них воду до первого уровня и ставим стаканы в морозилку холодильника.  Только в стакан с надписью "хол" наливаем холодную воду, а с надписью "гор", соответственно, воду потеплее. Через час или два вынимаем стаканы с уже замёрзшей водой и видим внутри них, кроме льда, ещё и  образовавшийся из паров воды иней. Так вот, весь иней, который вам удастся обнаружить в стаканах и на стенках морозильной камеры будет находиться не выше отметки в 4 см. То есть, в обоих стаканах вы увидите чёткий ободок из инея. И вывод: только холодный воздух и быстрое охлаждение паров воды не позволили испарившимся частицам подниматься выше и оказаться на верхней стенке морозилки.

Этот опыт был ранее (в 2012г) использован автором для объяснения парадокса Аристотеля-Мпембы и для демонстрации Королевскому химическому обществу Великобритании "ретурнинговова" (возвратного) теплообмена.

Возвратный теплообмен - это когда испарившиеся частицы быстро (даже мгновенно) охлаждаются, теряют летучесть и падают обратно в воду, чем и способствуют более быстрому её охлаждению. Над тёплой водой испарившихся частиц больше, чем над холодной, поэтому она охлаждается более интенсивно и может замерзнуть даже раньше холодной, находящейся с ней в равных условиях (инея в стакане с надписью "гор" заметно больше). Вот и всё объяснение парадокса Мпембы. Кроме того, этот опыт объясняет явление "вымораживания влаги", сопровождающееся выпадение инея и повышением атмосферного давления.

Первым, кто догадался прикрепить к трубке  Торричелли шкалу с делениями и впервые провести ежедневные наблюдения за барометром и погодой, был итальянский врач и физик Бернардино Рамаццини (1633-1714). Кстати, Бернардино прославился ещё и тем, что он и в медицину внедрял передовые физические измерения.

В предисловии к своей книге 1694 года он говорит, что с большим уважением относится к членам и к Президенту академии естественных диковин, а особенно к Генеральному Инквизитору,  и просит их с должным вниманием отнестись к его сообщению, которое только на первый взгляд сравнимо с тем, как словно утверждать, что беременная женщина всегда легче только что родившей.

Дескать, суть его открытия в том: тяжесть воздуха, показанная барометром, всегда наименьшая  перед сильным дождём с ветром; тяжесть воздуха всегда самая большая при устойчивой ясной и сухой погоде. Отсюда: сухой воздух весит больше влажного. И этот опыт, по его словам, разрушает все прежние рассуждения о тяжести небесной влаги и о тяжести как таковой. А те, кто противятся этому опыту или игнорируют его, невольно становятся "предателями улик", то есть лжеучеными или "традиторами". Также он предлагает считать шарлатанами и лжецами всех, кто предсказывает погоду и не использует при этом барометр и термометр.

В книге "Барометрические эфемериды Бернардино" автор объясняет невесомость  небесной влаги: мол, то, что самостоятельно стремится и движется вверх, вниз давить не может. То есть восходящие потоки влаги он считал причиной уменьшения тяжести сухого воздуха в объёме атмосферного столба. К тому же, самого воздуха при большом количестве в нём влаги всегда меньше, чем в сухом. Дескать, это может плохо влиять на здоровье   людей некоторых ремесел.

Рамаццини убеждён, что открытие невесомости туч прославит его и Генерального Инквизитора на все последующие века. Но...

Наши учёные всё ещё не знают, что барометр указывает на невесомость атмосферной влаги. И знать не хотят. Но уже сейчас ясно: правильное объяснение летучести водородных соединений буквально убивает всю ньютоновскую и эйнштейновскую физику тяготения
и рождает новую физику - физику ранее немыслимых технологий.

Вообще-то, люди давно используют отрицательный вес водорода и гелия и их способность покидать атмосферу Земли, например, в шарах-метеозондах. Но учёные ничем не могут объяснить полет метеозонда на высоте 53,7 километров, где атмосферного воздуха уже практически нет. А то, что противоречит их придуманным теориям, для учёных просто не существует. (Метеозонды могли бы подниматься и выше, если бы оболочка шаров не разрушалась от перегрева солнечными  лучами, ведь водород и гелий покидают атмосферу Земли. При этом земной водород пополняет объём межзвёздного газа, а гелий останавливается в гелиосфере.)

О "водородной дегазации Земли" известно уже довольно давно. Но, ох, как трудно рождаются истины!.. Причём науки и умствования людей, считающих себя умными да разумными, тому способствуют мало. Впрочем, это знал Сократ. Это ведь он говорил: мол, человеки к распознанию тайн природы приспособлены плохо.

Зато, учёные очень даже способны к  измышлению "достаточно безумных" гипотез и "мысленных экспериментов", а также могут сосчитать даже то, что невозможно себе представить. Что авторитетный  учёный придумал и сосчитал - то и наука. Это не им Аристотель сказал, что в познании реального мира нельзя ничего придумывать и нельзя умничать, ведь истина всегда проста и существует, и приходит к избранным из нас сама по себе. А лингвистическая  наука математика как раз и даёт учёным саму возможность поумствовать на тему того, чего они не понимают и чего на самом деле может просто не быть. Вот почему "Самым большим парадоксом является то, что этот мир всё же познаваемый" (С).

Да, никто не ищет простоту.
К примеру, в ваших учебниках нет даже такого определения: "Давление в любой точке атмосферы или водоёма равно напряжению взаимного отталкивания равноудаленных частиц, которое равно весу всех частиц, расположенных над этой точкой". Поэтому никто и не знает, что показывает барометр. А он показывает именно напряжение взаимного отталкивания равноудаленных частиц в кристаллической структуре воздуха. И это знал Архимед, не имевший представления даже о барометре. 

Но мы знаем больше: в воде могут присутствовать всплывающие пузырьки газа, уменьшающие её плотность и удельный вес, а в воздухе - летучие частицы; барометр показывает суммарный вес не всех частиц, находящихся в столбе атмосферы выше него, а лишь тех, что имеют вес или тяжесть. Надеюсь, уже знаем.

И ещё, пожалуй. Тривиальный закон потоков гласит: любой естественный поток обусловлен разницей давлений и всегда направлен в сторону меньшего давления; чем больше перепад давлений, тем больше и скорость потока.   

В мереорологии область влажного воздуха и низкого атмосферного давления называется циклоном, а область сухого воздуха и высокого давления - антициклоном. Циклон легко вторгается на территорию господствующего антициклона и тем самым, казалось бы, нарушает законы физики. Причём чем ниже атмосферное давление в циклоне, тем больше в нём осадков и тем стремительнее может быть его вторжение. В чём причина?

Мы уже знаем: вес влажного воздуха меньше сухого; зато, его масса и количество вещества значительно больше. А, как известно, масса - это мера инерции. Поэтому стоит только циклону начать своё движение, как остановить его уже не может ничто. Это можно сравнить с подвижкой большого ледяного поля, когда при его столкновении, скажем, с материковым льдом проявляется могучая сила огромной инертной массы и происходит торошение льда. Пусть пока будет так.

  Краткая хронология развития представлений и знаний о весе воздуха


Все древние народы, а не только древние  русичи, считали воздух невидимым и невесомыми духом, который везде, которого много. Вернее, они так не считали, они это просто знали.

Левкипп и Демокрит (V век до н. э.): "Мир состоит из различных атомов, их комбинаций и пустоты"; "Важнейшим свойством атомов является их способность к отталкиванию друг от друга, не допускающая  столкновения"; "Если нет веса (тяжести) у беспорядочно мечущейся частицы, то нет его и у целого, то есть у хаоса (или газа)". Так они объясняли невесомость воздуха. Следовательно, все другие вещества, имеющие тяжесть, для них состояли из упорядоченных частиц, а не из хаотических.

Архимед (287-212 до н. э.): "Все  жидкости и газы на Земле имеют вес (тяжесть) и находятся под давлением веса собственных и выше расположенных слоёв равноудаленных частиц".  Следовательно, воздух - это и не хаос, и не дух, а вещество с послойным расположением равноудалённых частиц. Мы такую структуру называем кристаллической.

Воздух - это упругий кристалл из частиц с хорошей способностью к взаимному отталкиванию, деформированный нарастающим книзу давлением сверху,в котором механические (или звуковые) импульсы распространяются очень хорошо. А в хаосе звук "вязнет", как, впрочем, и электромагнитные импульсы. Это мы знаем. Например, неорганизованная плазма, окружающая гиперзвуковую ракету, не пропускает командные импульсы станций наведения.

Галилей (1564-1642) пытался взвесить воздух в объёме пустотелого медного шара...(Сейчас никто воздух на рычажных весах не взвешивает.)

Торричелли (1608-1647) изобрёл ртутный барометр и определил тяжесть атмосферного столба над ним, якобы равную весу ртути в стеклянной трубке.

Паскаль (1623-1662) пошёл с барометром Торричелли в горы ("опыт на горе") и сделал вывод о том, что выше относительно тонкой воздушной оболочки Земли или атмосферы находится пустота. Это противоречило словам авторитетнейшего  Аристотеля "Природа не терпит пустоты".

Бернардино Рамаццини (1633-1714) путём  ежедневных в течении двух лет наблюдений за барометром Торричелли и погодой установил, что барометр показывает общую тяжесть не всех частиц в объёме атмосферного столба над ним, а только  тех частиц, что имеют тяжесть и словно стремятся вниз. Так был установлен факт "Сухой воздух весит больше влажного" и открыта невесомость частиц воды в воздухе, то есть той самой влажности воздуха, стремящейся вверх, а также невесомость частицы тумана и туч.

Бернардино Рамаццини: "То, что стремится и движется вверх, вниз давить не может". Однако саму летучесть частиц воды он объяснить не смог.

Ломоносов (1711-1765): "Тяжесть тел не пропорциональна количеству вещества и массе, ибо тела тяготеют не телами и не массами своими, а суммарной  реакцией своих подвижных  атомов на тяготительную материю, проникающую во внутрь плотных тел и действующую на каждую частицу". Но доказать это опытным путём он не смог. Очевидно, что книгу "Барометрические эфемериды Бернардино" он не читал, ведь туча - прекрасный пример тела, состоящего из подвижных частиц. (А кто у нас чего читал, если первый перевод этой книги Бернардино был сделан в 2023 году, причём сделан на Проза ру автором Алексеем Сусловым?)

Мы уже знаем, что масса невесомой частички тумана примерно в квадриллион раз больше массы молекулы азота. Масса больше, а не её вес и не тяжесть. Стало быть, Ломоносов был прав. (См. Доклад Ломоносова 1758 года "Об отношении количества материи и веса".)

В ХХ веке было открыто вещество с хаотическим движением частиц. Им оказалась "неорганизованная" плазма, а не воздух и не газ. И время существования такой плазмы в земных условиях - миллионные доли секунды, поэтому данных о её весе пока нет. Последнее - шутка. Но явление "мгновенной самоорганизации высокотемпературой  плазмы" - это совсем не шутка, а причина теплового взрыва. И причина эта в суммарном напряжении взаимного отталкивания равноудаленных частиц. Организованная плазма может существовать существенно дольше неорганизованной, если, к примеру, очень небольшое количество взрывчатки взорвать в полости очень прочного шара.

Сейчас нам известно о летучести водорода и его соединений, о водородной дегазации планет и звёзд, о водородном составе межзвёздного газа и о полётах  шаров-метеозондов на высоте 53,7 километров, где атмосферного воздуха уже практически нет. Но механизм отталкивания атомов водорода и гелия от гравитации планет, звёзд и соседних атомов ещё никто не объяснил. Впрочем, никто не объяснил на атомном  уровне и механизм тяготения вибрирующих частиц, то есть атомов и молекул.

Думается, что тема природных и искусственных антигравитонов может быть совсем не интересной только очень серьёзным, больным и старым учёным. Так что, школьники и студенты, будущее за вами.

"Поверь в свой разум, в свой талант и руки. И вслед моим направь свои стопы" (Ломоносов). Но что-то маловато последователей... А за Бернардино Рамаццини так просто обидно, ведь его имя даже не упоминается в наших учебниках по метеорологии и физике.

Зато, последователей много у математиков, придумавший и создавщих такую физику, которую уже никто не понимает. И это говорю не я один. К примеру, Фейнман: "Думаю, я смело могу утверждать: "Квантовую физику не понимает никто!". А Ломоносов в своё время смело говорил, что не понимает даже то, что есть такое  "скорость в квадрате" и где такое может быть в природе? Похоже, нашим учёным умным и научным видится лишь то, чего они не понимают.


Продолжением можно считать "О квантовой природе теплоты в физической картине мира": http://proza.ru/2023/10/13/366
 

"Ломоносов и Природа против Ньютона": http://proza.ru/2008/01/21/333

"Барометрические эфемериды Бернардино. Книга. 1694" перевод Алексея Суслова: http://proza.ru/2023/07/31/141

"Кто такой "традитор": http://proza.ru/2024/08/10/212

"Об активном отрицательном  весе водорода и его соединений": http://proza.ru/2023/03/21/502

"Современный Архимед. Трактат "О плавающих телах":
http://proza.ru/2020/04/09/149

"За что физики не любят математиков": http://proza.ru/2015/11/16/160

"Эйнштейн и броуновское движение": http://proza.ru/2015/01/03/175