Неоклассическая физика 9

 

ЛЕКЦИЯ 9

ТЕРМОДИНАМИКА


В предыдущих лекциях я рассмотрел основные реперы механики в неоклассической физике, сегодня несколько слов о термодинамике.

Основные принципы неоклассической физики в настоящее время изложены мною в следующих работах: «О методологической проблеме определения базовых понятий классической физики», «Кинергия», «Основы динамики, как современная проблема классической физики», «Эффект Доплера и закон сохранения энергии». Сегодня речь пойдёт о давлении, и его роли в природе энергии газодинамических сред.

В классической физике под давлением понимается отношение силы на соответствующую площадь её воздействия. В неоклассической физике этому понятию тождественно отношение механического импульса к соответствующей площади его воздействия. Откуда энергия определяется из выражения:

Е = Y * L = P * S * L = P * V

где
Е – энергия;
Y – механический импульс;
L – путь пройденный системой под воздействием механического импульса;
Р – давление;
S – площадь, на которую воздействует механический импульс;
V – объём преобразованной реальности.
Таким образом, энергия системы представляет собой произведение её внутреннего или внешнего давления на занимаемый ею объём пространства.

Из закона Бойля-Мариотта классической физики известно, что произведение давления на объём, занимаемый системой есть константа:

P0*V0 = Pn*Vn = const

Эта зависимость подтверждается экспериментами и многочисленной практикой, но при этом противоречит результатам наблюдения энергии газодинамических систем. Если мы возьмём литр газа и уменьшим его до одного сантилитра, то его давление вырастит в 100 раз, и во столько же раз соответственно увеличится внутренняя энергия газа. Иными словами, уменьшение объёма системы сопровождается не только пропорциональным увеличением давления, но и увеличением её внутренней энергии, но закон Бойля-Мариотта описывает газодинамическую систему при энергетическом состоянии системы исключительно в нормальных условиях, не зависимо от их изменения.

Для того чтобы понять энергетическую природу динамического процесса во время изменения объёма механической системы представим водяной пар в дух фазовых состояниях: жидкости и газа.
Один грамм воды в нормальных условиях (20;С, 1 атм) занимает объём 1 куб. см. Поместим этот объём в замкнутое пространство и нагреем до температуры 500 гр.С. Выпустим полученный водяной пар в объём 1674 куб. см, при этом давление пара снизится до 1 атм. Поскольку число атомов в этом объёме не изменилось, то полученный результат указывает нам на то, что во время рассмотренного динамического процесса объём одного атома изменился в 1674 раза, и во столько же раз изменяется энергия газодинамической системы. Теперь, для того чтобы вернуть систему в объём 1 куб. см нам придётся приложить к ней внешнее давление в 1674 раза большее относительно нормального, тогда энергия этого процесса будет равна Pn*V0. Поскольку закон сохранения энергии является универсальным законом, то мы можем утверждать, что во время расширения механической системы выделяется столько же энергии, сколько необходимо затратить, чтобы её перевести обратно в сжатое состояние.

Таким образом, мы можем констатировать, что энергия газодинамической системы определяется объёмом одного атома относительно объёма, занимаемого им в нормальных условиях, что позволяет нам сформулировать энергетический закон газодинамических систем в следующем виде:

Еn = Pn*V0 = P0*V02 / Vn = Е0* V0 / Vn = kЕ0

где
k = V0 / Vn – коэффициент изменения энергии системы относительно нормальных условий.

В этом случае природа энергии газодинамических систем связана с изменением пространственного объёма, занимаемого одним атомом этой системы.
Если объём атома водяного пара в жидком состоянии принять за 1, то при переходе в газообразное состояние в нормальных условиях его объём увеличивается в 1674 раза, в связи с изменением диаметра электронных орбиталей, за счёт межфазового преобразования внутриатомного энергетического потенциала.
В связи с этим можно сделать следующий вывод, что энергия упругости газа определяется силами, удерживающими электроны на их орбиталях. Иными словами, атом имеет внутренний энергетический потенциал, который может преобразовываться в кинергию при переходе из плотного состояния в газообразное, а температура в данном случае играет роль «спускового крючка», открывающего возможность фазового перехода, и высвобождения внутренней энергии атома.

В этом случае температура является внешним энергетическим фактором, запускающим процесс высвобождения энергии, потенциально сохраняющейся в атоме, пока он находится в плотном состоянии.

Так, для одного грамма воды, нагретой в замкнутом объёме до 500 ;С высвобождается 274,9 кДж. Для сравнения энергия одного грамма бензина позволяет получить не более 40 кДж. При этом, на перевод одного грамма воды из жидкого состояния в газообразное, надо израсходовать 3,6 кДж. В этом случае чистый энергетический потенциал одного грамма воды составляет 271,3 кДж.

В связи с эти следует отметить, что методология неоклассической физики позволяет находить и устранять ошибки классической физики на уровне атомного строения вещества, и выявлять зависимости, которые остаются ею незамеченными. Так, например, нагрев воды в замкнутом объеме позволяет получить более чем в 6 раз больше энергии, чем от сжигания углеводорода.
«Сжигать нефть, все равно, что топить печку ассигнациями» Д.И. Менделеев.