11. ответы на вопросы по термодинамике микромира анонс

11. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ МИКРОМИРА
Анонс. Представленная новая научная информация – следствие мощи российского не академического научного интеллекта и убедительное доказательство ошибок математиков, физиков, химиков и их коллег по смежным наукам. Новая термодинамика микромира, радикально меняет давно сложившиеся представления о термодинамике макромира.
1079. В чём различие между термодинамикой макромира и термодинамикой микромира? Термодинамика макромира освоена давно и изучена основательно. Термодинамика микромира только разрабатывается. Их объединяют фундаментальные понятия тепло и температура, чёткий физический смысл которых появился лишь в начале рождения термодинамики микромира. В результате появилась возможность установить связь между термодинамиками макро и микро миров [1].

1080. Существует ли связь между термодинамикой макро и миро миров? В Физическом энциклопедическом словаре написано: «Термодинамика – наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состоянии термодинамического (температурного) равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями». Поскольку основой любых макроскопических систем являются обитатели микромира, то термодинамика макромира должна иметь связь с термодинамикой микромира. Попытаемся установить эту связь [1].

1081. В чём сущность «Первого начала термодинамики» макромира и остаётся ли оно достоверным с появлением термодинамики микромира? Термодинамика макромира использует ряд специфических понятий. Первое из них - «Первое начало термодинамики», которое устанавливает эквивалентность теплоты и работы, и позволяет сравнивать их количества в одних и тех же единицах. Основы этой эквивалентности были заложены Ю. Р. Майером и Дж. Джоулем в 1842-1943 годах. Из этого начала следует невозможность создания так называемого «вечного двигателя», под которым стали понимать процесс, рождающий энергии больше, чем затрачено на его реализацию. Это следствие было признано всеобщим и явилось главным критерием для безоговорочного отрицания существования таких процессов, которые генерируют энергии больше затрачиваемой на их реализацию. Кратко этот критерий называют законом сохранения энергии.

Однако в конце ХХ и начале XXI появилось достаточно много экспериментальных данных, которые поставили под сомнение достоверность указанного критерия. Например, японцы уже выпустили экспериментальный образец мини автомобиля, движущегося за счёт электричества, получаемого из воды. Раньше это считалось невозможным, так как на электролиз воды энергии затрачивается больше, чем получается из неё энергии в виде водорода, который потом переводится в электричество. Теперь из воды сразу получают электричество, которое используется для перемещения автомобиля [1].

1082. Почему так долго сохранялась ошибочность Первого начала термодинамики? Ошибочность закона сохранения энергии, следующего из Первого начала термодинамики и выполняющего роль критерия для оценки баланса между затрачиваемой и вырабатываемой энергией, сохранялась так долго потому, что закон формирования средней импульсной электрической мощности содержал фундаментальную физико-математическую ошибку, которую не видели все специалисты, связанные с использованием этого закона для расчёта и измерения средней величины импульсной электрической мощности [1].

1083. В чём суть этой ошибки? Самая главная суть заключается в том, что в процедуре определения средней величины импульсной электрической мощности заложено противоречие аксиоме Единства пространства, материи и времени [1].

1084. Можно ли прояснить это противоречие, используя старую математическую модель для расчёта средней величины импульсной электрической мощности? Можно. Представим краткий анализ допущенной при этом физико-математической ошибки. Чтобы понять процесс формирования средней величины импульсной электрической мощности, запишем осциллограмму на клеммах аккумулятора, питающего лампочку прямоугольными импульсами с амплитудами напряжения и тока (рис. 143, а).



Рис. 143. а) осциллограмма, снятая с клемм аккумулятора, питавшего лампочку импульсами напряжения _ и тока _; b) упрощённая схема импульсного

питания лампочки 1 от аккумулятора
1085. Какой главный параметр характеризует импульсный расход электроэнергии? Главный параметр, характеризующий импульсный расход электроэнергии – скважность импульсов напряжения и тока.

1086. Чему равна скважность импульсов? Если импульсы прямоугольные, то скважность импульсов равна отношению периода следования импульсов к их длительности (рис. 143, а).

1087. По какой формуле рассчитывается средняя величина электрической мощности, если напряжение и ток – функции времени ? Для расчёта электрической мощности, генерируемой непрерывными функциями напряжения и тока , используется давно известная математическая модель
. (258)
Когда напряжение и ток подаются потребителю непрерывно, то расчёт по этой формуле даёт результат, полностью совпадающий с показаниями приборов, в основу разработки которых и положена эта формула (258).

1088. Когда функции напряжения и тока теряют непрерывность, то процесс аналитического интегрирования формулы (258) уже не реализуется. Как обошли это затруднение математики? Математики разработали метод, так называемого графоаналитического решения этого уравнения, который приводит её к простому виду, показанному в формуле (259) после стрелки .
. (259)
Здесь и - амплитуды импульсов напряжения и тока.

1089. Правильно ли учитывается средняя величина импульсной электрической мощности с помощью формулы (259)? Все учёные мира, причастные к этой формуле, считали и продолжают считать её правильной.

1090. Кто из учёных мира первым начал сомневаться в достоверности формулы (259)? История науки зафиксировала, что первым, кто усомнился в достоверности формулы (259), является автор этих строк.

1091. Когда начало формироваться это сомнение? В начале нового тысячелетия, а к концу 2013 года достоверность этого сомнения была подтверждена таким обилием экспериментальных данных, которое вынудило академиков точных наук РАН увести свою официальную точку зрения по этой проблеме, образно говоря, в подполье. Интернет сейчас переполнен видеофильмами, демонстрирующими работу вечных магнитных двигателей и работу вечных электрогенераторов, убедительно доказывающих глобальную ошибочность формулы (259) [2].

1092. В чём сущность явной ошибки формулы (259) так долго остававшейся незамеченной? Сущность ошибочности формулы (259) заключается в том, что система СИ требует непрерывного участия напряжения и тока в формировании средней величины мощности. Если напряжение подаётся потребителю импульсами, то рождающийся при этом ток, тоже импульсный (рис. 143, а). Чтобы выполнить требование системы СИ, надо растянуть действия амплитудных значений напряжения и тока на длительность всего периода . Реализуется эта процедура путём деления амплитудных значений напряжения и тока на скважность импульсов . В результате средние величины напряжения и тока принимают значения и , а формула для правильного учёта средней величины импульсной электрической мощности становится такой
. (260)
Теперь формула (260) соответствует системе СИ. Это соответствие реализуется тем, что вертикальные прямоугольные импульсы напряжения и тока с амплитудами и растягиваются на длительность всего периода и становятся горизонтальными прямоугольниками с величинами средних значений напряжения и тока, равными и (рис. 143, а). Из проведённых нами операций следует, что средняя величина импульсной электрической мощности реализуется по формуле (260). В этом случае процедура учёта средней величины электрической импульсной мощности становится соответствующей одновременно аксиоме Единства пространства, материи и времени, и системе СИ, а процесс учёта средней величины электрической мощности становится соответствующим аксиоме Единства пространства, материи и времени [1].

1093. Почему описанное противоречие не было замечено всеми специалистами мира более 100 лет? Ответ на этот вопрос кроется в искажённых показаниях вольтметра (рис. 143, b). На рис. 143, b упрощённая схема импульсного питания лампочки от аккумулятора. Проанализируем её работу совместно с осциллограммой на рис. 143, a, снятой с клемм аккумулятора, как источника энергии. Из осциллограммы (рис. 143, a) следует, что в момент включения подачи напряжения на клеммы лампочки (рис. 143, a, точка A’) напряжение падает на небольшую величину и вольтметр V (рис. 143, b) почти не реагирует на такое изменение напряжения. Сразу же появляется ток и амперметр A , фиксирует его величину. В точке С (рис. 143, a) подача напряжения на лампочку прекращается, то есть аккумулятор отключается. В результате напряжение на клеммах аккумулятора восстанавливается до номинальной величины, и вольтметр продолжает фиксировать эту величину, которой нет на клеммах лампочки в интервале . А амперметру в этом интервале нечего фиксировать и он показывает среднюю величину , что и отражено в формуле (259). А величина напряжения представлена в этой формуле ошибочно, так как это усреднённая величина на клеммах аккумулятора – первичного источника энергии, а не на клеммах потребителя (лампочки 1 на рис. 143, b). Из этого автоматически следует ошибочность формулы (259) для расчёта средней величины электрической мощности на клеммах потребителя – лампочки 1. Эта формула фиксирует среднюю мощность на клеммах первичного источника питания – аккумулятора, но не на клеммах потребителя – лампочки 1. В этом суть глубокой ошибочности формулы (259). Посмотрите на формулу (259). Она убеждает нас в том, что амплитудная величина напряжения подаётся на клеммы лампочки непрерывно, а осциллограмма (рис. 143, а) убедительно доказывает, что напряжение на клеммы лампочки подаётся только в интервале длительности импульса , а в остальной части периода оно не подаётся на лампочку. Инерционно работающий вольтметр (рис. 143, b), продолжает показывать амплитудную величину напряжения на клеммах аккумулятора, но не на клеммах лампочки, которая отключена от аккумулятора в интервале времени . Из этого следует, что для правильного определения средней величины напряжения на клеммах лампочки, надо разделить её амплитудную величину на скважность импульсов (). Тогда ошибочная формула (259) превратится в правильную формулу (260).

1094. Какие ещё доказательства подтверждают ошибочность формулы (259) и правильность формулы (260)? Величина энергии на осциллограмме эквивалентна сумме произведений площадей импульсов напряжения и тока за определённый интервал времени, а величина мощности - сумме произведений тех же площадей за одну секунду. Как следует из осциллограммы (рис. 143, a), напряжение и ток на клеммы лампочки подаются не непрерывно, а импульсами с длительностью . В результате в интервале периода появляются интервал времени , когда подача энергии на клеммы лампочки прекращается, а ток в этом интервале равен нулю. Но время ведь не останавливается, а течёт, и система СИ требует непрерывное присутствие и напряжения, и тока на клеммах лампочки. Поскольку непрерывное присутствие амплитудных значений напряжения и тока (см. рис. 143, a) на клеммах лампочки невозможно реализовать при их импульсной подаче, то надо найти их средние значения и в интервале периода . Они определяются путём деления их амплитудных значений и на скважность импульсов: и . В результате и получается правильная формула (260) для расчёта средней величины импульсной мощности.

1095. Как доказать соответствие формулы (260) аксиоме Единства пространства, материи и времени? Из формулы (260) следует, что амплитудные значения напряжения и тока растянуты до длительности всего периода и приняли средние значения и (см. рис. 143, a), действующие непрерывно в течение всего периода , а значит и – секунды. Это значит, что формула (260) полностью соответствует аксиоме Единства, требующей непрерывной зависимости изменяющегося напряжения от времени. Эти же требования заложены и в систему СИ. Таким образом, новая математическая модель (260) нового закона формирования средней импульсной электрической мощности соответствует одновременно и системе СИ и аксиоме Единства пространства, материи и времени.

1096. Есть ли экспериментальные данные, зафиксировавшие ошибочность формулы (259)? В существующие счётчики электроэнергии заложен алгоритм старого закона (258) формирования электрической мощности, правильно учитывающий её расход только при непрерывном напряжении и токе. В результате, все счётчики электроэнергии завышают её расход при импульсном потреблении в количество раз, равное скважности импульсов напряжения . Из этого однозначно следует, что закон сохранения энергии реализуется только при непрерывном потреблении электрической энергии и полностью нарушается при её импульсном потреблении. Уже есть экспериментальные результаты нагрева раствора воды со скважностью импульсов, равной 100. Эти эксперименты убедительно показали, что счётчики электроэнергии завышают её расход в этом случае в 100 раз [1].

1097. Много ли экспериментальных доказательств достоверности нового закона (260) формирования средней импульсной мощности? Уже больше, чем достаточно. Мы приведём их и детально проанализируем в разделе «Импульсная энергетика».

1098. В чём сущность «второго начала термодинамики» и сохраняется ли достоверность этого начала с появлением термодинамики микромира? Вторым специфическим понятием Термодинамики макромира является понятие «Второе начало термодинамики». Физическую суть этого понятия наиболее удачно отразил Р. Клаузис в 1850 г. Она заключается в том, что невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым. Дальше мы приведём математическую модель этого закона и детально опишем причины, реализующие этот закон в реальной действительности. Новая теория микромира усиливает достоверность и значимость «Второго начала термодинамики макромира» [1].

Выявление особенностей Термодинамики микромира начнём с анализа закона излучения абсолютно черного тела, открытого Максом Планком в начале ХХ века.

1099. Что такое чёрное тело? Вот интернетовский ответ на этот вопрос. Абсолютно чёрное тело — физическая абстракция, применяемая в термодинамике. Тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, «абсолютно чёрное тело» оно само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет (рис. 144, b). Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.


Рис. 144.

1100. Почему графическая экспериментальная зависимость (рис. 144, c) закона излучения черного тела (рис. 144, b) не зависит от материала, из которого оно изготовлено? Мы уже установили, что электроны атомов взаимодействуют с протонами их ядер линейно и энергии связи всех электронов всех атомов имеют близкие значения на одноимённых энергетических уровнях. В результате совокупность фотонов, излучаемых электронами атомов любых материалов, из которых изготовлена замкнутая полость абсолютно черного тела, примерно одинакова (рис. 144, b).

1101. Кто представил математическую модель для описания спектра абсолютно чёрного тела? Макс Планк вывел закон (рис. 144, формула 1) излучения абсолютно чёрного тела в 1900г.

1102. Какое значение сыграл этот закон в физике? Он положил начало описанию поведения обитателей микромира, которое было названо Квантовой физикой, Квантовой химией или Квантовой механикой.

1103. Не ошибся ли Макс Планк, называя главную константу (рис. 144, формула 2) этого закона квантом наименьшего действия? Ошибся. Так как предложенное им название не соответствовало размерности этой константы.

1104. Какую размерность имеет эта константа, и как надо было её назвать? Эта константа имеет размерность, которую механики называют «Момент количества движения» или «Кинетический момент», а физики называют её «Момент импульса».

1105. Какие изменения вносит учёт истинной размерности константы Планка? Анализ физической и механической сути размерности константы Планка , которая входит в неисчислимое количество математических моделей, описывающих структуры и поведение всех обитателей микромира и макромира, показал, что в этой константе содержится основной закон мироздания – закон сохранения кинетического момента или момента импульса, который управляет формированием и поведением всех обитателей микромира, а также – поведением звезд, планет, звёздных систем и галактик. В науке пока нет другого такого обобщающего закона, который проявлял бы своё действие в поведении такой большой совокупности обитателей микро и макро миров [1].

1106. Каким образом постоянная Планка позволила раскрыть структуру фотона – носителя тепловой энергии? Поскольку произведение описывает энергии фотонов (рис. 144, a) всей шкалы электромагнитного излучения, то в размерности постоянной Планка (рис. 144, формула 2) и скрыта магнитная структура фотона. Нами уже установлено, что фотон имеет такую вращающуюся магнитную структуру, центр масс которой описывает длину волны , равную радиусу его вращения. В результате математическое выражение константы Планка принимает вид, представленный в формуле (2) на рис. 144.

1107. Так как постоянная Планка не может быть постоянной без причины, то должен существовать закон, управляющий её постоянством. Как формулируется этот закон? Как видно (рис. 144, формула 2), константа Планка имеет явную механическую размерность, которую физики называют момент импульса, а механики - момент количества движения или кинетический момент. Хорошо известно, что постоянством кинетического момента управляет закон сохранения кинетического момента и сразу становится ясной причина постоянства постоянной Планка. Прежде всего, понятие «закон сохранения кинетического момента» является понятием классической физики, а точнее – классической механики. Он гласит, что если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю, то кинетический момент такого тела остаётся постоянным по величине и направлению.

1108. В старой физике утверждалось, что масса покоя фотона равна нулю. Правильно ли такое утверждение? Нет, конечно, не правильно. Надо было искать причину отсутствия у фотона состояния покоя, а не утверждать, что когда он находится в покое, то масса его равна нулю. В законе формирования спектров атомов и ионов строго соблюдается закон сохранения энергии. Поскольку фотоны формируют спектры и поскольку они – локализованные образования и все время находятся в движении, то они не могут обладать кинетической энергией, не имея массы, и это чётко следует из совокупности математических моделей, описывающих энергии фотонов всех диапазонов . Из этого однозначно следует, что фотон имеет массу.

1109. Что выполняет роль массы в структуре фотона? Фотон не является твердым телом, но он имеет массу и у нас есть все основания полагать, что роль массы у фотона выполняет вращающаяся относительно оси магнитная субстанция, то есть - магнитное поле. Из математической модели (формула 2 рис. 144) постоянной Планка следует, что магнитная модель фотона должна быть такой, чтобы одновременное изменение массы , радиуса и частоты вращающихся магнитных полей фотона (рис. 144, а) оставляло бы их произведение постоянным. Например, с увеличением массы (энергии) фотона уменьшается длина его волны. Поскольку постоянством константы Планка управляет закон сохранения кинетического момента, то с увеличением массы фотона растет плотность его магнитных полей и за счет этого увеличиваются магнитные силы , сжимающие фотон, которые все время уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс шести кольцевых магнитных полей фотона, расположенных по круговому контуру (рис. 144). Это приводит к уменьшению радиуса фотона, который всегда равен длине его волны. Но поскольку радиус , в выражении постоянной Планка, возводится в квадрат, то для сохранения постоянства постоянной Планка (формула 2, рис. 144) частота колебаний фотона должна при этом увеличиться. В силу этого незначительное изменение массы фотона автоматически изменяет его радиус и частоту так, что момент импульса (постоянная Планка) остается постоянным. Таким образом, фотоны (носители тепловой энергии), сохраняя свою магнитную структуру, меняют массу, частоту и радиус так, чтобы . То есть принципом этого изменения управляет закон сохранения кинетического момента.

1110. Следует ли из этого физическая бессмысленность понятия «квант»? Следует однозначно и неопровержимо. Это понятие постепенно уйдёт с научной арены и будет забыто следующим поколением учёных.