MKT-net

Когда я работал над статьёй  «К вопросу о том, насколько современная физика отражает  действительность» (см. http://sopoviuriy.narod.ru/kniga-2.rtf),

то посчитал, что самыми слабыми местами для молекулярно-кинетической теории (МКТ) являются образование потоков газа и охлаждение окружающего пространства в процессе дросселировния. И хотя в моих статьях представлено множество обычных физических процессов и опытов, у которых по МКТ нет ясного объяснения, то тем не менее я стал обдумывать постановку своего несложного эксперимента, в котором бы результат опыта противоречил МКТ и предсказывался бы по ТТЭ. И такой я нашёл.

Для справки. ТТЭ - теория тепловой энергии. В ТТЭ всё построено только на одном предположении, что есть элементы теплоты, т.е. элементы тепловой энергетической составляющей (ЭТЭС), которые, отталкиваясь друг от друга, притягиваются ко всем иным. Все иные элементы, к которым притягиваются ЭТЭС, я обозначил МС – элементами материальной составляющей.

Вот и все исходные данные, на которых построена работоспособность ТТЭ.

Я утверждаю, что нашёл все те ответы на вопросы, из-за отсутствия которых ранее была забракована теория теплорода. Все эти ответы представлены в материалах выше приведённой ссылки. Это значит, что сравнительный разбор плюсов и минусов у двух теорий следует производить на равных.

Итак! С примером наличия в природе и сил притяжения, и сил отталкивания мы все знакомы по взаимодействию постоянных магнитов.

То есть, ничего нереального и необычного в исходных предположениях ТТЭ нет.

Поскольку ЭТЭС чрезвычайно малы, то они могут входить в значительном количестве даже в те элементарные частицы, которые на поверку оказываются не такими уж и элементарными.

А значит, между двумя  любыми частичками какого-либо вещества  (атомами, молекулами, просто телами) существует набор из противоборствующих сил. То есть результирующая этих сил может складываться как в пользу сил притяжения, так и в пользу сил отталкивания.

Первым камнем преткновения оказался поиск ответа на вопрос - почему, если теплород это материя, то при нагревании, вещество не становится тяжелее? Ответ нашёлся, когда я вспомнил, что в глубине нашей Земли сосредоточено огромное скопление теплоты. То есть под коркой Земли размещено огромное количество элементов теплорода, между которыми изначально заданы силы отталкивания. Это значит, что те ЭТЭС, которые входят в структуру веществ находящихся на поверхности Земли, имеют силы отталкивания и от того количества ЭТЭС, которое расположено под её коркой. Из этого следует, что в силы гравитации входят и силы притяжения, и силы отталкивания.  И каких сил между телами по значимости больше, то тела притягиваются или отталкиваются

         Теперь сопоставим исходные данные по двум теориям, которые будут фигурировать в рассматриваемом опыте.

Исходные данные на которых строится работоспособность МКТ.

Молекулы воздуха (любого газа) согласно МКТ хаотично летают с весьма высокими скоростями, и посредством их ударов о стенки сосудов складывается их давление на эти стенки.  Утверждается, что при обычной температуре (20-30 градусов Цельсия) молекулы воздуха летают меж собой в хаотическом движении примерно со скоростью 500м/с. В жизни мы сколь угодно раз встречались с потоком воздуха, имеющего скорость около 1 м/с. Такие потоки мы можем создать даже простым взмахом своей руки. Я, как конструктор механик, имею весьма неплохое пространственное видение. И я понимаю, что  не может формироваться поток со скоростью своего движения 1 м/с, если элементы этого «потока» разлетаются во всех направлениях со скоростью 500 м/с? И не только разлетаются! С такой же бешеной скоростью в этот «поток» по МКТ должны влетать молекулы воздуха и извне! Не надо иметь много ума, чтобы понять, что при такой ситуации молекулы воздуха в одно мгновение должны как бы разбить и растащить по разным направлениям то приращение в одну сторону, которое придаётся некой части молекул, и тем самым вообще ликвидировать его существование. И это должно было быть так, если бы газ был устроен по МКТ. Нежелание видеть это и понимать остаётся на совести или неумелости ярых приверженцев МКТ. Но, эти материалы не столько для них, сколько для имеющих хотя бы сносное пространственное видение, и умеющих анализировать и быть независимым в своём анализе.

Чисто к давлению газа МКТ философски привязана не плохо - кинетическая энергия ударов рождает силу общего давления. О математическом подтверждении правильности такого подхода говорить не приходится.  Формулы есть, но практических расчётов давления газа с участием именно скоростей молекул именно в их хаотическом движении никто и никогда не производил! Никто и никогда! 

Так, что если кто говорит, что МКТ подтверждена расчётами, то выдаёт желаемое за действительное.

Далее. Если взять некий сосуд под давлением и выпускать через отверстие в нём воздух, то, что должно получится на выходе по МКТ?

Если диаметр отверстия, через которое будут наружу (или в другой сосуд с меньшим давлением) вылетать  молекулы воздуха, будет намного больше предполагаемого свободного пролёта молекул в этом сосуде, то нет никаких причин для образования струи. Ведь тогда по МКТ даже в пределах самого этого отверстия молекулы воздуха должны летать также хаотически, как и внутри этого сосуда. Это значит, что если при наличии такого размера отверстия, молекулы воздуха должны вылетать из него по МКТ в состоянии хаоса, т.е. равномерно разлетаться во все стороны. А если в опыте молекулы будут вылетать с преимущественным направлением в одну сторону, например, перпендикулярно стенке сосуда, то этот факт будет демонстрировать выход воздуха из сосуда в разногласии с МКТ.

Исходные данные на которых строится работоспособность ТТЭ.

Теперь, те же действия с тем же сосудом, разберём с позиций ТТЭ.

По ТТЭ (см. стр. 11 - в выше представленной ссылке) молекулы воздуха в сосуде силами отталкивания друг от друга, действующими во все стороны, оказывают своё давление на всех своих соседних. Те  в свою очередь также на все окружающие, что и формирует их общее давление на стенки сосуда.

При равенстве температуры во всех областях сосуда, молекулы воздуха колеблются в постоянном соседстве. В процессе этих колебаний передаются те весьма малые порции теплоты (т.е. весьма малые порции ЭТЭС), которые соответствуют данному состоянию. Более расширено этот процесс представлен

в книжке-брошюре «Физика – где правда, а где вымысел» http://sopoviuriy.narod.ru/kniga.doc

         Если выбрать некую молекулу воздуха находящуюся у самой стенке, то графическое представление воздействующих на неё сил покажет, что на неё действует результирующая перпендикулярно данной стенке. Эта результирующая действует и тогда, когда молекула находится напротив отрывшегося отверстия в стенке. Именно поэтому молекулы, вылетающие в нашем опыте из отверстия по ТТЭ должны иметь преимущественное направление в одну сторону, т.е. вдоль оси отверстия.

Опытные данные

Опыт, поставлен ещё Гей- Люссаком. (Сивухин Д. В. Общий курс физики: Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т.  Т. П. Термодинамика и молекулярная физика — 5-е изд., испр. — М.:)

«Два медных сосуда А и В одинаковых объемов (рис. 17) были соединены трубкой с краном С. Сосуд А был наполнен воздухом, сосуд В — откачан. При открытии крана С воздух из А устремлялся в В.  Гей- Люссак наблюдал, что температура воздуха в А несколько понижалась, а, в В — повышалась.»

Опыт А.Спурре.

Эксперимент с кислородными баллонами

«Два хорошо изолированных от внешней среды кислородных баллона, соединены между собой трубкой с запорным вентилем (рис 6). От поверхности баллонов на разной высоте выведены термометры 1. В баллоне А находится кислород под давлением 150 атм., баллон Б "пустой” (давление 1атм.). Все термометры показывают одну температуру. Согласно расчетным и справочным данных теплосодержание кислорода в полном баллоне порядка 140 ккал. Откроем вентиль и через 15-20 секунд после того, как давление газа в обоих баллонах выравнится, закроем вентиль. После этого показания термометров начинают изменяться, причем изменение температуры происходит одинаково у всех термометров, независимо от их места закрепления на стенках баллонов. В итоге баллон А остывает на 90С, а баллон Б нагревается на 70С.»

         Описание этих опытов я привёл для того, чтобы показать, что есть такие вполне реальные данные. Они подтверждают друг друга в том, что, если соединить два сосуда и из того, в котором давление больше, выпускать газ в другой, то в результате - в первом сосуде температура газа уменьшится, а во втором увеличится.

Но! Перед тем как далее строить рассуждения с применением термина «температура», обратимся к двум фрагментам информации на:

http://www.termopribor.ru/history.html

«Градуирование термометра. Так называется процедура разметки шкалы будущего термометра в единицах температуры. Проведем ее на примере шкалы Цельсия. Сначала поместим термометр в смесь воды и льда. Поставим отметку 0 °С. Затем опустим его в воду, кипящую при нормальном атмосферном давлении. Поставим отметку 100 °С. Расстояние между отметками разделим на 100 равных частей. В результате образуются деления, каждое из которых будет отмерять 1 градус Цельсия».

«Вообразим, что, пользуясь этим правилом, мы самостоятельно изготовили два термометра: ртутный и спиртовой. Поместим их в стакан с кипятком (левый рисунок). Разумеется, они покажут 100 °С. Подождем, пока вода остынет, и ртутный термометр покажет 50 °С. Удивительно, но спиртовой термометр будет показывать 43 °С (правый рисунок). Да, на 7 градусов ниже! Это объясняется тем, что ртуть и спирт неодинаково расширяются при одинаковом изменении температуры».

Итак! За цифровыми показаниями термометров скрывается банальное изменение объёма рабочего тела, в том числе и газа в газовых термометрах. А в  различных типах температурных датчиков используется то, что с изменением объёма рабочего тела происходит изменение его характеристик – передача электрических сигналов и т.д.

«Материал, из которого изготавливается такой датчик, должен обладать высоким температурным коэффициентом сопротивления, по возможности линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействиям окружающей среды. В наибольшей степени всем указанным свойствам удовлетворяет платина; в чуть меньшей – медь» - информация с http://www.coolreferat.com/%D0%A2%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA%D0%B8

Интересно и показательно то, что, даже тогда, когда используется термопара, работоспособность которой построена также на изменении именно объёма рабочих тел, в объяснениях на этот фактор не обращается внимание. То есть, все изменения связываются только с самим изменением температуры, оставляя с тени то, что фактически изменения характеристик связаны с изменением именно объёма рабочих тел.

Декларируется, что испарение молекул жидкости происходит за счёт вылета наиболее быстрых молекул, совершающих хаотические тепловые движения. Так за счёт чего объём жидкости устроенной по МКТ при изменении её температуры может существенно изменять свой объём, оставаясь практически такой же несжимаемой? Работоспособность МКТ построена на абсолютно упругих ударах молекул между собой. То есть вопреки наличию между молекулами сил притяжения и отталкивания. Но, даже если от этого отступить и полагать, что, при нагревании объём жидкости увеличивается за счёт сил отталкивания, то, при последующем её сжатии это непременно обнаружилось бы характерным демпфированием на величину приращения её объёма. А это не обнаруживается! Жидкости остаются одинаково несжимаемы при разных температурах!

Для справки и анализа.

Получается, что по МКТ за счёт ударов молекул одновременно формируется и давление газа на стенки и изменение объёма тел, о которые они стукаются.  Но! Как это может происходить в принципе? Ясного ответа на этот вопрос нет. А если вспомнить, что молекулы должны стукаться друг о друга атомами из которых они состоят, то вопросов добавиться ещё больше. Ведь если вокруг ядра атома электроны в орбитали перемещаются со скоростью близкой к скорости света, то столкновения таких конструкций с вхождением одного атома в пространство другого не поддаётся сознанию как в принципе это может происходить. А если такого вхождения нет, и разлёт молекул происходит по причине возрастания сил отталкивания между ними, то и в этом случае вопросов становится не меньше.

По количеству вопросов здесь уместно сослаться на статью «МКТ породило хаос и в атомной физике» - http://sopoviuriy.narod.ru/mkt.doc

Есть ещё и пирометры, которые работают, улавливая волновые излучения, но природа волнового излучения по логике  ещё дальше от связи с МКТ, чем  разбираемая выше её связь с изменением объёма рабочего тела.

Это та информация, которая требует логических объяснений согласно каждой из двух теорий.

Кстати, по ТТЭ нет дуализма света, а проявляется только эффект дуализма. И волновая природа передачи тепловой энергии по ТТЭ в моих работах представлена вполне внятно.

Начнём разбор выше представленных опытных данных по МКТ.

Анализ ситуации по МКТ, рождает несколько вариантов.

Считается, что при равенстве температур в сосуде с воздухом под давлением и вне его среднеквадратичные скорости молекул воздуха в сосуде и вне его будут одинаковы. Но это можно трактовать двояко. То ли уравниваются среднекинетические энергии каждой молекулы, то ли среднекинетические энергии всех молекул этих газов.

В первом случае молекулы воздуха из сосуда должны вылетать с такой же скоростью, как и те, которые находятся снаружи.

Во втором случае молекулы воздуха должны вылетать с меньшей скоростью относительно тех, которые летают снаружи.

Некоторые физики утверждают, что из первого баллона будут в большем количестве вылетать более быстрые молекулы. Мол, именно это и демонстрируют выше приведённые опыты. Тогда к первым двум вариантам добавятся ещё два.

Разберём все четыре варианта.

1.                           Если молекулы вылетают с той же скоростью, что и те, с которыми они сталкиваются на выходе из первого сосуда, то становится абсолютно непонятно по каким причинам падает температура в первом и повышается во втором.

2.                           Если молекулы вылетают со скоростью ниже той, с которыми они сталкиваются на выходе из первого сосуда, то опять непонятно – по какой причине повышается температура во втором сосуде.

3.                           Если по первому варианту из первого сосуда будут вылетать преимущественно более быстрые, то это как бы объясняет и понижение температуры в первом сосуде и повышение во втором.

4.                           Если по второму варианту из первого сосуда будут вылетать преимущественно более быстрые, но далее возникает три версии этого (четвёртого) варианта:

а -  скорость вылетающих молекул больше той, с которой летают молекулы во втором сосуде;

б - скорость вылетающих молекул меньше той, с которой летают молекулы во втором сосуде;

в - скорость вылетающих молекул равна той, с которой летают молекулы во втором сосуде.

Вариант 4б приравниваем к анализу варианта 2, а варианта 4в к анализу варианта 1.

Вариант 4а приравниваем к анализу варианта 3 и обсудим их ниже.

Разбор выше представленных опытных данных по ТТЭ.

По ТТЭ молекулы газа при постоянстве его температуры не летают относительно друг друга, а, находясь в постоянном соседстве, силами отталкивания удерживают друг друга на соответствующем расстоянии. В сосуде с меньшим давлением молекулы размещены друг от друга на большем расстоянии. Большее расстояние между молекулами по ТТЭ соответствует тому, что молекулы удерживают друг друга используя большие по значимости силы отталкивания. А для этого им надо иметь в своём составе большее количество энергии, т.е.  ЭТЭС. Это значит, что в разряжённых газах молекулы газа в своём составе имеют большее количество ЭТЭС (теплоты). Именно поэтому, при сжатии газов, т.е. когда искусственно сближаются его молекулы, из этого газа  вытесняются лишние для новых (меньших) расстояний ЭТЭС. То начинает происходить естественный процесс - выделение теплоты из сжимающегося газа. При расширении газа происходит обратное явление. То есть, если из сосуда под давлением (которое ранее было искусственно получено и в котором уже восстановилось равновесие температуры с окружающей средой) выпускать часть газа через некий патрубок, то тем самым мы снова искусственно нарушим (увеличим) требуемые для данной температуры расстояния между молекулами газа. Это приведёт к тому, что в этот сосуд через стенки начнёт поступать недостающая часть ЭТЭС, которая уравновесит систему.  Эти процессы естественны и механизм их реализации заложен природой так, что из той области, в которой тепловой энергии больше, она стремиться туда, где её меньше и тем самым распределиться равномерно.

И работе этого механизма нет ничего странного.

         Итак, причины уменьшения температуры газа в первом сосуде в рамках ТТЭ описаны вполне логично. Теперь переходим к причинам повышения температуры во втором сосуде, в который поступают молекулы из первого. Частично они уже представлены выше. Перед тем, как  в этот сосуд из первого поступит порция молекул, между молекулами данного сосуда расстояния значительно превышают те, которыми обладали молекулы в первом. Это означает, что молекулы второго сосуда, удерживая друг друга на большем расстоянии, обладают повышенным содержанием тепловой энергии, т.е. ЭТЭС.

В процессе вхождения в него определённого количества молекул газа из первого сосуда, средние расстояния между молекулами становятся меньше.

В новом положении им требуется меньше количество энергии, чтобы на этих расстояниях удерживать соседние. Следовательно, излишек энергии из этого объёма вытесняется за его пределы через стенки сосуда. Что и фиксируется термометрами.

Выявление фактора для объяснения его по двум теориям

Продумывая постановку своего опыта, я задумался над следующим. Что если конец термометра с рабочим телом разместить непосредственно внутри выходящего воздуха из сосуда и в самом начале его выхода из отверстия? Что в этом случае должен показать термометр в соответствии с МКТ и ТТЭ?

В соответствие с МКТ, как представлено выше, возможно несколько вариантов.

А по ТТЭ прогнозируется только один результат – термометр должен показать понижение температуры.

Поскольку из первого сосуда вылетают молекулы с меньшим содержанием ЭТЭС, то, при контакте со всеми встречными молекулами, им будет передаваться часть их ЭТЭС. И если на вылете они сталкиваются с концом термометра, то от него им, раз за разом, будут передаваться порции ЭТЭС. Так как у рабочего тела термометра ЭТЭС будет оставаться всё меньше и меньше, его объём будет уменьшаться, в результате сам термометр должен показывать понижение температуры.

Постановка опыта

После некоторых раздумий у меня получился весьма простой опыт. Его может выполнить практически каждый.

В качестве сосуда я взял самый обычный автомобильный баллон с давлением две атмосферы. Подсоединил к нему выпускной штуцер. Они продаются отдельно к ручному насосу. В самое начало струи размещал носик обычного бытового термометра для измерения температуры окружающего воздуха. За те пол минуты, за которые происходил активный выход воздуха, термометр показывал падение температуры на 4-5 градусов.

Вот и весь опыт с красноречивым результатом в пользу ТТЭ.

По МКТ у нас остались отложенными варианты 3 и 4а, в которых из первого сосуда вылетают более быстрые молекулы. Данный опыт показывает, что эти варианты также не соответствуют реальности.

В дополнение к недостаткам МКТ следует добавить то, что в этих опытах нет ясности в том - по каким причинам вообще может меняться скорость молекул газа переходящих из одного сосуда в другой. В этих опытах нет никаких движущихся частей, например поршня, после соударения с которым, молекулы могли бы изменять свою скорость.

Вот и всё, что я в этой статье хотел представить по поиску большей правдивости у одной из двух разобранных теорий. Взвесьте и представленные здесь и все свои «за» и «против». И сделайте свой вывод, помня, что:

лучшее – враг хорошему!

С уважением ко всем здравомыслящим, Сопов Юрий Васильевич.