Почему никто не ссылается на «кинетическую теорию газов» при объяснении упругих звуковых волн в воздухе, но при этом физику упругости «твёрдого тела» объясняют через уравнения газовой динамики?
Мы постоянно окружены воздухом и звуками в нём.
Воздух и звук — это неотъемлемая часть нашей жизни, но и то и другое мы не в состоянии увидеть.
Без воздуха мы бы умерли, так как перестали бы дышать.
Без способности слышать звуки мы лишились бы средства общения между людьми и потока информации о внешней среде.
Так что спорить о существовании воздуха и звука не приходится.
Другой вопрос в том, что не очень понятен принцип устройства самого воздуха и механизм передачи звука в нём.
Известные факты о воздухе:
воздухом мы окружены постоянно,
он имеет температуру, плотность, давление, проявляет упругие свойства в некоторых условиях (автомобильные шины и футбольные мячи),
с опорой на воздух могут летать самолёты.
Известные факты о звуке:
Передаётся по воздуху
Имеет скорость 300–350м/с в зависимости от температуры среды (в холодном воздухе медленнее)
Одинаковая скорость у звука разной громкости и разной «нотности» (частоты волны).
Звук издаётся любыми движущимися предметами.
Для дальнейшего рассмотрения звука как звуковой волны в воздухе мы построим механическую модель идеального звукогенератора.
Поршневой звукогенератор
В качестве звукогенератора продольной волны создадим механическую установку, способную генерировать идеальный синусоидальный сигнал.
В качестве такого механизма мы будем использовать кривошипно‑ шатунный механизм с плоским поршнем (см.рис.1)
При этом длина шатуна будет считаться бесконечно большой. Так чтобы его угловые отклонения от оси цилиндра были близки к нулю, а длина проекции на ось имела постоянную длину, то есть косинус угла отклонения равен единице.
Создавать поршневой звукогенератор мы будем виртуально, то есть с помощью картинок и расчётных моделей.
Рис.1. Схема кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и его применение в поршневом ДВС (справа).
В реальности подобные установки тоже возможны, но они будут генерировать только очень низкие частоты из‑за ограниченных скоростей вращения кривошипно‑шатунного механизма.
При этом ограничения чисто механические, так на высоких скоростях вращения просто не выдержат сами кривошипы из‑за чудовищных разрывных сил от центростремительного ускорения.
Да и вращать кривошип можно только с весьма низкими угловыми скоростями.
Так самые высокооборотистые промышленные электродвигатели выдают скорость вращения всего 24 тыс.об/мин, что соответствует вращению синхронного электродвигателя двигателя на частоте переменного тока 400Гц.
Электродвигатели на частоте 400Гц применяют в электроприводах самолётов для снижения массы двигателя при сохранении мощности установки.
И даже сверхскоростные газовые центрифуги для разделения изотопов урана вращаются на скоростях всего 1500об/секунду (1500Гц).
Но в теоретических расчётах прочность материалов и частота промышленного тока никак не смогут ограничить полёт нашей фантазии.
Таким образом, мы рассматриваем виртуальную модель кривошипно‑шатунного генератора плоской продольной волны.
При этом закон перемещения поршня строго привязан к круговой диаграмме вращения кривошипа на валу, а проекция длины кривошипа на ось цилиндра генерирует идеальный синусоидальный график от угла поворота вала кривошипа. (см.рис.2)
Поршневая модель нам нужна для того, чтобы визуализировать теоретическую математическую тригонометрическую функцию «синус» в наглядные линейные перемещения физического поршня, генерирующего звуковую волну в разных её фазах.
Рис.2. Схема поршневого генератора звука с синусоидальной волной.
Так в поршневой модели мы легко определяем некоторые параметры звуковой волны.
Частота волны (Гц) — это количество оборотов вала кривошипа за одну секунду, то есть 1Гц= 1 об/с
Амплитуда волны (геометрическая)‑ размах колебания поршня от начального положения до конечного при повороте кривошипа на 180 градусов (половина оборота), и как любая длина измеряется в метрах (м).
Длина волны (L) — производная величина от деления скорости распространения звука Va (м/с) на частоту звука f (Гц)
L= Va/f
Длина волны связана только с режимом работы кривошипного механизма (частота вращения вала), и не связана с геометрическими параметрами самого механизма.
При рассмотрении процесса генерации волны для нас будут интересны некоторые производные параметры при работе кривошипно‑шатунного механизма (далее КШМ).
Таким параметром будет максимальная скорость поршня Vп‑мах, которая зависит от угловой скорости кривошипа W и длины самого кривошипа Lк, из чего получаем зависимость:
Vп-мах =W*Lк
Параметр Vп‑мах позволяет определит максимальную величину изменения давления в звуковой волне (Рв) от существующего постоянного уровня давления атмосферы (Рат)
Так при постоянной скорости движения поршня Vп и постоянной скорости распространения звука Vа объём воздуха между поршнем и фронтом звуковой волны будет иметь переменную во времени длину:
Lв-з=(Va-Vп)*Т
При этом пройденная звуком длина составит величину:
Lв=Va*Т
То есть расстояние Lв‑з будет меньшим, чем пройдённое звуком расстояние Lв от неподвижной базы КШМ.
Разница объёмов воздуха на длинах Lв и Lв‑з даёт нам показатель максимального геометрического сжатия воздуха в такой волне.
Ксж= Lв /Lв-з= Va*Т/((Va-Vп)*Т)= Va/(Va-Vп)
Такую же величину относительного сжатия элементарного объёма воздуха над плоскостью крыла самолёта я получал в расчётах подъёмной силы плоского крыла сверхзвукового самолёта. (см.статью Объяснение физической сущности явления «Подъёмная сила Крыла» без использования уравнения Бернулли)
Звуковое давление
Звуковое давление нормируется через ощущение силы звука, а числено выражается в децибелах (дБ) от некого нулевого порога слышимости (см.рис.3). При этом усиление силы звука в 10 раз соответствует увеличению значения на 10дБ. То есть шкала силы звука‑ это степенная функция.
Согласно данным о слышимости звуков порог чувствительности человеческого уха по интенсивности звука лежит на величинах избыточного давления Рмин=20мкПа (20дБ).
20мкПа=20Па/10^6
Шум тихой ночью 20дБ, а при более низкой интенсивности фонового звука вокруг человека возникает тревожность, так как человек начинает слышать звуки изнутри самого себя ( слышно шум тока крови по сосудам в ухе).
Болевой порог наступает при шуме выше 120дБ. (см.рис.3)
Так как каждые 10дБ прибавляют давление звуковой волны в 10 раз, то звук в 120дБ будет создавать давление в 10^10 выше порога слуха:
Рмах=Рмин*10^10 =20*(10^-6)* 10^10=20*10^4=200кПа
200кПа=2атм, что равно избыточному давлению при погружение в воду на глубину 20м.
Практика ныряния показывает, что боль в ушах при нырянии в глубину при заложенных пазухах от ушей к носоглодке (насморк) наступает уже на глубинах 3–5 м. После чего аквалангист уже не может погружаться и начинает всплывать от боли в ушах.
Такая же боль наступает при полётах в самолёте, когда от насморка не удаётся выровнять давление в ушах с пониженным до 0,6 бар давлением в самолёте на высоте (0,6 бар= 6м.вод ст.)
Возможно, что знакопеременные циклические нагрузки на уши от громкого звука переносятся легче, чем постоянное растяжение избыточным давлением при погружении в воду.
Справедливость предположения подтверждается данными о действии ударной волны от взрыва.
Так разрыв лёгких наступает при избыточном давлении во фронте ударной волны всего 0,1МПа (1бар) или 194дБ, а смерть при 0,2МПа (2 бар) или 200дБ.
Получается, что избыточное давление в протяжённом фронте ударной волны не совпадает с воздействием от синусоидального давления звука, так как 0,2МПа в звуке достигается по расчёту уже при 120дБ.
Рис.3. Значения уровня шума в децибелах (дБ) и их физическое воплощение.
Расчёт скорости поршня звукогенератора для заданного уровня звукового давления
Давления Рмах в звуковой волне можно однозначно связать со скоростью движения возбудителя звука через значение Ксж и формулу адиабаты, где выполняется зависимость:
V1/V2=Ксж
Тогда отношение давлений будет иметь вид:
Р2/Р1=( V1/V2)^1,4=Ксж^1,4
Если принять расчётное избыточное давление дР=20мкПа, то Р2=Р1+дР.
Откуда получим Ксж:
Ксж=(Р2/Р1)^(1/1,4)=(100000,00002/100000)^(1/1,4)=1+1,5/10^10
С учётом скорости звука 340м/с получим скорость поршня
Vп=340*1000*1,5/10^10=51*10^-6 мм/с
То есть порог слышимости у человека составляет колебания воздуха от чудовищно мелких по масштабу циклических процессов с частотой более 20 колебаний в секунду (20Гц).
Именно эта чувствительность уха позволяет слышать гудение крыльев мельчайших насекомых, и даже шорох падающего с дерева листа.
Скорость колебаний поршня для получения давления болевого порога
При болевом пороге с избыточным давлением 2бар коэффициент сжатия должен составит величину:
Ксж=(Р2/Р1)^(1/1,4)=((2+1)/1)^(1/1,4)=2,19
Тогда скорость поршня в прямом ходе равна:
Vп= Va -(Va/Кcж) =340-340/2,19=185м/с
При обратном ходе звуковой волны геометрическое изменение объёма от хода поршня имеет ту же величину объёма как и на прямом ходе, но кратность изменения давления вверх и кратность вниз имеют различную абсолютную величину от базового уровня 1 бар.
Так при ходе поршня назад скорость поршня Vп становится отрицательной, при этом по модулю оставаясь такой же Vп=185м/с.
Тогда для обратного хода в формуле:
Краз= Va/(Va-Vп)=340/(340-(-185))=0,648
При этом давление Р3= Р1*Краз^1,4= 1*0,648^1,4=0,545 бар
То есть нижний уровень давление в волне разрежения составит всего Рраз=0,545 бар.
Получается, что абсолютное давление в положительных полуволнах поднялось на 2 бар, а в отрицательных полуволнах опустилось всего на 0,455 бар (см.рис. 4).
То есть в идельном поршневом КШМ совершенно не одинаковы уровни давления разряжения и сжатия.
Таким образом, для толкания волны вперёд в КШМ требуется прилагать много больше силы, чем возвращается на обратном ходу.
Именно эта неравновесность циклов сжатия и разрежения определяет затраты энергии на генерацию звуковой волны.
Рис. 4. Наглядное изображение зон уплотнение и растяжения слоёв воздуха от поршня на постоянной скорости Vп=0,5*Vа, где зона сжатия (растяжения) сопоставима с ходом поршня, как на прямом ходу, так и на обратном. Избыточное давление в фронте +2 бар, разрежение -0,45 бар. Размер молекул в отношении к зазорам на рисунке показан приблизительно в 3 раза больше (в целях наглядности изображения), чем в воздухе при давлении 1бар.
Что именно в нашей жизни невыносимо громко шумит?
Интересно сравнить скорость поршня звукогенератора Vп=185м/с с чем‑то осязаемым и понятным.
Так скорость 185м/с имеют концы лопастей тяговых винтов самолёта АН-2 на средних оборотах двигателя.
Так как интенсивность звука на заданной частоте зависит именно от скорости генерирующей поверхности, то понятно, почему рядом с винтовыми самолётами так шумно и громко, аж до боли в ушах.
Частотный спектр шума от воздушного винта самолёта Ан-2 составит интервал 23–108Гц, при частоте вала 345–1615 об/минуту и 4-х лопастях воздушного винта.
Правда, форма кривой звука винта не идеально синусоидальная, а пилообразная, с резким фронтом давления.
23Гц — это глухой тяжёлый рокот на холостых.
108Гц — низкий вибрирующий звук на полных оборотах.
Ну, а концы лопастей винта Ан-2 будут иметь скорости: 65 м/с на холостых и 304м/с на максимальны оборотах соответственно.
То есть в мороз минус 50С ( когда скорость звука всего 299м/с) концы винта Ан-2 на полном газу становятся сверхзвуковыми и начинают резать ухо ударной сверхзвуковой волной.
Скорость фронта звуковой волны и скорость частиц внутри звуковой волны
Звуковые волны одна за одной удаляются от источника звука с постоянной скоростью. Но массы воздуха в целом при этом никуда не двигаются, оставаясь на одном месте в среднем за цикл колебания.
Частота колебания источника волны так же никак не связана со скоростью звука.
Вопрос в том, по каким законам движутся отдельные частицы воздуха при прохождения через них звуковой волны?
Мы знаем, что возбуждающая звук машина работает строго по закону Sin(t).
Следовательно и все остальные частицы в составе волны должны подчиняться этому же закону с какими‑то поправочными коэффициентами.
В рамках кругового процесса с нулевым перемещением за цикл каждая частица совершает перемещение по прямой туда‑обратно, также по закону Х= К*cos(t).
На длине волны скорость частиц в волне подчиняется закону V=dX/dT, то есть скорость равна производной от функции перемещения поршня.
При этом перемещение и скорость связаны общей функцией по виду, но со сдвигом фазы.
Распределение плотности по длине волны в воздухе строго привязано к давлению, то есть так же подчиняется закону «синуса‑косинуса».
Все эти рассуждения привели к чудовищному нагромождению тригонометрических функций и их производных, при этом качественной понятной картинки получить из них пока не удалось. Хотя сами функции давно теоретически описаны в учебнике (см.рис.5-а‑б)
https://siblec.ru/estestvennye-nauki/volny#1.2.5
Рис. 5-а-б. Фрагмент учебника «Волны» по теме звуковых волн в газах. Функции амплитуд и скорости молекул в звуковой волне.
Согласно данных формул можно рассчитать скорость молекул и ход поршня звукогенератора для нескольких крайних случаев:
1) 1кГц с низкой амплитудой обычных голосовых связок где ход составляет 2мм.
Циклическая частота w=2*3,14*1000=6,28*1000
V=0,002*6,28*1000=12,56м/с
2) В тоже время для предельного случая 100Гц с максимальной амплитудой при 120дБ и избыточным давлением 2бар от винта со скоростью лопасти V= 185м/с.
Циклическая частота составит:
w=2*3,14*100=6,28*100
Если скорость звукогенератора составляет V=0,54*Vа=185м/с, то теоретический синусоидальный ход условного поршня должен составить величину: А=185/(6,28*100)=0,29м.
Смена модели синусоидального звукогенератора на поршень постоянной скорости
Для получения качественного понимания максимальной скорости молекул воздуха в волне звука имеет смысл сменить модель звукогенератора от синусоидального кривошипа на поршень с постоянной скоростью.
В качестве механической модели для генератора «трапецевидной» волны хорошо подходит тот же поршень, только вместо кривошипного‑шатунного привода у него транспортёрно‑шатунный привод.
В «транспортёрно‑шатунном механизме» (ТШМ) вместо кривошипа используют ленточный транспортёр на двух цилиндрических валах.(см.рис.6)
В этом случае циклограмма движения поршня состоит из кусков синусоиды на подъёмах‑опусках «трапециевидного» графика и горизонтальной части полок «трапеции» во время прохода конца шатуна по прямой части транспортерного механизма.
Если сделать ТШМ с большим количеством валков, то можно получить весьма замысловатые ступенчатые графики волны.
Рис.6. Схема поршневого генератора звука: А- с синусоидальной волной, Б- двухвалковый ленточный привод поршня со ступенчатой волной, В- четырёхвалковый ленточный привод поршня с многоступечатой волной.
На горизонтальных полках ступенчатого графика локальная частота звука равна нулю, а поршень двигается с постоянной скоростью Vп=const, создавая перед собой слой воздуха постоянного давления. При этом слой постоянного давления увеличивает свою толщину со скоростью (Vа‑Vп) от удаляющегося со скоростью звука Vа фронта волны.
В этой модели на горизонтальных «полках» графика исчезает функция «синус» вообще, а модель становится квазистатичной относительно поршня.
Так получается, что сжатый слой воздуха перед поршнем является звуковой волной нулевой частоты, при этом давление воздуха постоянно на всей толщине сжатого слоя воздуха, и как следствие скорость молекул в сжатом воздухе равна нулю относительно поршня.
Такие типы звуковой волны с протяжённым объёмом постоянного давления имеют реализацию в жизни. Их называют «прямоугольными» или «квадратными» звуковыми волнами (см.рис.7)
Рис.7. Периодические волны различной формы.
На протяжении горизонтальной полки квадратной волны давление между молекулами одинаковое, а сами молекулы двигаются совместно с одинаковой скоростью.
То есть выполняется равенство: Vп=Vм
Единственное место, где скорость меняется‑ это фронт волны.
Но и на фронте волны закономерность разгона связана с законом разгона поршня на приводном валке от нуля до Vп=const.
Получается, что и в фазе разгона молекулы двигались со скоростью самого поршня в начальной фазе разгона.
Чем больше амплитуда волны (большее избыточное давление), тем более высокую скорость должен иметь поршень (возбудитель колебаний), и тем большую скорость молекул он будет создавать по направлению движения волны в цикле колебания.
Реальные механические возбудители звука не могут давать идеально прямоугольную форму волн, а только близкую к «квадратным» звуковым волнам, так как разгон материальных тел не может быть мгновенным.
Это значит, что «вертикальная» часть кривой должна иметь ощутимый переменный наклон, делая форму волны трапециевидной с наклоном боковых граней.
Если создавать «трапециевидные» волны методом сложения идеальных синусоид разных частот, то мы получим волнистое приближение к идеальной «трапеции». (см.рис.8–9)
Рис.8. Синтез почти «квадратной» волны из суммы классических «синусоидальных» волн разной частоты. Чем больше разных синусоидальных волн суммируется, тем больше сумма похожа на «квадрат». Промежуточные итерации похожи на «трапецевидные» волны с сильно волнистыми «горизонтальными» полками.
В качестве примера суммарной «трапецевидной» волны можно представить себе вагон поезда с пассажирами.
Так горизонтальных полках трапецевидно‑волнистого графика‑ это «вагон», в котором молекулы будут двигаться с одинаково высокой базовой скоростью, как бы внутри этого одного общего вагона. Ну, а мелкую рябь будут создавать колебанием с высокими частотами и малыми амплитудами этих же молекул относительно друг друга уже внутри самого вагона.
Похожим образом обычные пассажиры едут в вагоне поезда на высоко постоянной скорости, но при этом в тоже время они могут ходить по вагону и двигаться внутри отдельных купе с относительно небольшими скоростями.
Рис.9. Синтез почти «квадратной» волны из суммы классических «синусоидальных» волн разной частоты. Средний «зелёный» график состоит из суммы 7 волн с верхнего графика. Нижний «почти квадратный» график состоит из суммы 79 волн.
Скорость звука‑ так что там в ней и с какой скоростью двигается?
На примере «квадратной» волны становится очевидным, что молекулы в звуковой волне двигаются не быстрее, чем поршень звукогенератора.
Если молекулы воздуха в звуковой волне двигаются так медленно, то что именно в звуковой волне двигается со звуковой скоростью?
Оказывается, что со скоростью звука двигается только «Фазова поверхность» в фронте звуковой волны.
То есть двигается не сама материя молекул, а состояние напряжения упругой среды вокруг материи молекул.
И тут начинается совпадение физических объяснений звука в воздухе с объяснением звука в твёрдых телах, которыми занимается раздел науки с названием «Физика твёрдого тела».
Не смотря на совпадение модельного подхода в объяснении работы газов и упругих твёрдых тел, тем не менее, считается, что устройство газов объясняет «Кинетическая теория газов» (далее КТГ). Так в КТГ заявляется, что в газах нет никаких упругих дистанционных сил между молекулами газа, а все взаимодействия осуществляются при физическом упругом контакте в момент столкновения молекул газа.
Именно по КТГ рассчитывается тепловая скорость движения молекул газа, которая превышает 480м/с в комнатных условиях, или в 1,4 раза больше скорости звука Vа=340м/с в воздухе этого же помещения.
Только одно это весьма значительное отличие тепловой скорости движения молекул газа от скорости звука в газе должно было разрушить КТГ как легитимную теорию!
Но «учёные» данное противоречие в КТГ игнорируют, а КТГ продолжают преподавать и изучать как достоверную теорию.
Физика твёрдого тела
Существует отдельный раздел физики, посвящённый свойствам твёрдых кристаллических тел.
Этот раздел физики называют «Физика твёрдого тела» (далее ФТТ).
Согласно ФТТ считается, что отдельный атом как бы зафиксирован на упругих пружинках относительно соседних атомов кристаллической решётки (см.рис. 10).
Рис.10. Фрагмент страницы учебника «Физика твёрдого тела», где рассматривается модель устройства упругой пружинной подвески атома в кристаллической решётке вещества. Именно такие объяснения приводятся в учебнике ФТТ, который я нашёл в открытом доступе в интернете (см. по ссылке)
При этом вычисляется жёсткость этих пружинок на уровне около 25Н/м.
Это огромная величина, если пересчитать на микроскопический размер и массу отдельного атома.
Так же постулируется скорость звука в твёрдых телах (ТТ) на уровне:
Vт=(Е/q)^0,5
Где Е- модуль упругости твёрдого тела, q- плотность вещества твёрдого тела.
Далее вычисляется теплоёмкость кристаллического тела по уравнениям газовой динамики (см.рис.11-12)
Рис.11. Фрагмент страницы учебника «Физика твёрдого тела», где рассматриваются механизмы устройства идеального газа для переноса их в ФТТ.
Рис.12. Фрагмент страницы учебника «Физика твёрдого тела», где рассматриваются различия расчётных значений теплоёмкости для идеального газа и кристаллических тел с упругим подвесом молекул в решётке.
Последний фрагмент текста (см.рис.12) нельзя пропустить просто так, то есть без обсуждения заявленных тезисов.
Так получается по тексту учебника, что в упругой пружинной подвеске атомов твёрдого тела имеется сразу две энергии : кинетическая (скорость) и потенциальная (сжатая пружина).
И на этом основании делается вывод, что эти две энергии дают удвоение энергосодержание в кристалле по сравнению с газом (где пружин нет).
Но у меня вопрос: Разве совпадают по времени максимальное сжатие пружины и максимальная скорость молекул в кристалле?
На мой взгляд, при максимизации одной составляющей другая обнуляется, а их сумма всегда равна Единице, а не Двойке.
Тем более, что в газе по КТГ скорость молекул и их кинетическая энергия (=тепловая энергия) всегда постоянна, и никогда не бывает половинной (как это заявлено для ТТ). Краткий миг соударения молекул не учитываем, так как и в теории КТГ его не выделяют по времени никак.
Получается, что автор учебника совершил явную подтасовку в последних строках на 57 стр. (см.рис.12).
В реальности у одноатомного газа и ТТ будет одинаковая энергия на каждую степень свободы, то есть кТ/2,
при этом сумма энергий атома по трём направлениям по ФТТ должна составить:
Еполн= 3*кТ/2=кТ*3/2
То есть никак не 3кТ , как пишет автор учебника.
Но если разрыв в 2 раза в теплоёмкостях кристаллов над газами присутствует на самом деле (так оно и есть по факту), то это значит, что в ТТ присутствует предварительное сжатие пружин атомной подвески какими-то дополнительными структурирующими силами. А вот эти дополнительные структурные силы почему-то в ФТТ никак не рассматривают.
У меня только один вопрос к авторам учебников по физике:
Авторы учебников в принципе не проверяют свои выводы и формулы на логику?
Или желание подогнать теоретические выкладки под известный ответ превышают порог совести учёного?
В одной из предыдущих статей я нашёл противоречие в справочных данных по тяге ракетных двигателей с заявляемой РАСЧЁТНОЙ скоростью истечения из критического сечения по формулам теоретического раздела того же учебника.
Там необходимый импульс тяги (справочный) создавался на расчётной скорости в случае истечения газов из КС ЖРД только если газ в струе был бы с большей плотностью, чем в камере сгорания. А это НЕВОЗМОЖНО!
Статья про ЖРД по ссылке.
https://habr.com/ru/articles/699564/
Звук в воздухе- это продольная волна в упругой среде
Ниже приведён фрагменты из учебника.(см.рис.13) и методички из интернета.(см.рис.14.), где в одном изображении сведены все необходимые формулы для расчёта скорости звука в «упругом» твёрдом теле и скорости молекул в «неупругом» воздухе по КТГ.
Рис.13. Фрагмент методички из интернета, где расчёт скорости звук в газе производится из адиабатической жёсткости газа, подобно скорости звука в твёрдых телах по ФТТ. При этом модуль объёмной упругости газа К не определён через понятные физические параметры газа.
Рис.14. Фрагмент методички из интернета, где расчёт скорости звук в газе производится из адиабатической жёсткости газа, подобно скорости звука в твёрдых телах по ФТТ. В этом случае модуль объёмной упругости газа определён в явном виде К=k*P, то есть определён через понятные физические параметры газа, что для воздуха в нормальных условиях составит К=1,4*100000=140кПа. При этом в явном виде замечают, что скорость звука «немного меньше» средней скорости хаотического теплового движения молекул газа. Я не знал, что различие значений в 1,4 раза или на 40% -это считается «немного» для учёных-физиков.
Рассчитаем скорости звука для газа из модуля упругости газа, подобно звуку в твёрдых телах по ФТТ.
Подставим известные значения реального воздуха в выше указанные формулы:
Vа=(1,4*100000/1,2)^0,5=341м/с
БИНГО!!!
Идеальное попадание расчётного значения скорости звука для упругого газа в экспериментально полученное и широко известное значение скорости звука в воздухе!
Собственно никто особо и не скрывает тождественность формул скорости звука для газа и твёрдых тел (см. рис.15.)
Рис.15. Фрагмент методички из интернета, где расчёт скорости звук в газе производится из адиабатической жёсткости газа, подобно скорости звука в твёрдых телах по ФТТ.
Внезапно выясняется, что формулы для неупругого газа по КТГ с хаотическими ударами абсолютно упругих молекул совпадает с формулой для упругих твёрдых тел.
При этом выполняется равенство:
к*Р=Е
где Е‑ модуль упругости твёрдого тела.
То есть в данном расчёте модуль упругости твёрдого вещества с параметрами от воздуха равен упругости газа в адиабатическом процессе.
Выходит, что газ — это УПРУГАЯ СРЕДА в момент пропускания звука!!!
А разве в остальных случаях воздух не является упругим?
Вроде бы как внутри шин автомобиля и в футбольном мяче воздух вполне себе упругий!
Выводы и заключения
Физика твёрдого тела использует в качестве модели твёрдого тела системы из упруго подвешенных на пружинках шариков, при этом расчётные формулы для таких «твёрдых тел» тождественны к формулам «идеального газа».
Физика считает, что по КТГ (кинетической теории газа) «идеальный газ» — это абсолютно упругие шарики, которые стучат друг по другу и стенкам сосудов без потери энергии при соударении, при этом скорость этих шариков сопоставима со скоростями ружейной пули, а именно: 480м/с для воздуха в нормальных условиях при давлений воздуха Р=1бар, температура Т=293К (Тс=+20С). Вот только свойства реальных газов, такие как «теплопроводность» и «скорость звука», никак не вписываются в КТГ, опровергая КТГ как адекватную реальности теорию.
Если формулы одинаковы для якобы абсолютно разных по строению веществ, то может быть и механизмы функционирования этих веществ тоже одинаковы?
Может тогда имеет смысл рассматривать идеальные газы как «Упругую среду», где мелкий массивные атомы газа подвешены на пружинках взаимного отталкивания, то есть почти как и в «твёрдых телах»? При этом молекулы газа вовсе не носятся как безумные резиновые пули, а почти неподвижно висят на пружинках взаимного отталкивания, слегка колеблясь при передаче звуковых волн. (см. статью по ссылке)
При передаче звука по воздуху скорость молекул в колебательном процессе не превышает скорость тел, возбудивших звуковую волну в воздухе. То есть даже при передаче самых сильных звуков со скоростью звука молекулы воздуха имеют скорости кратно меньше скорости звука, а также много меньше расчётных тепловых скоростей молекул газа по КТГ.
Комментарии (125)
iggr63
23.11.2023 15:28Звуковое давление нормируется через ощущение силы звука, а числено выражается в децибелах (дБ) от некого нулевого порога слышимости
Из-за порога слышомости часто используют акустические децибелы -дБа.
А комфортный уровень негармонических шумов задают как < 65 дБа.
Jury_78
23.11.2023 15:28+1Но «учёные» данное противоречие в КТГ игнорируют, а КТГ продолжают преподавать и изучать как достоверную теорию.
Прям в Вики написано:
Кинетическая теория газов - это простая, исторически значимая классическая модель термодинамического поведения газов, с помощью которой были установлены многие основные концепции термодинамики.
Т.е. это модель! А не "достоверная теория". Как у всякой модели у нее есть граничные условия применимости.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-7Что КТГ - это Историческая модель - это верно.
Что КТГ простая- это Ложь.
Что в ней ПРОСТОГО, если она внутренне противоречивая?
Звук проводит с другой не тепловой скоростью
По КТГ слабый звук вообще должен теряться в адском белом шуме ударов при столкновениях.
Теплопроводности реальных газов в принципе противоположно малые в сравнение с очень большой теплопроводностью по КТГ.
Без конвекции газ в направлении теплового потока сверху вниз (горячее сверху, холодное снизу) изолирует не хуже вакуума.
materiatura
23.11.2023 15:28+5Именно по КТГ рассчитывается тепловая скорость движения молекул газа, которая превышает 480м/с в комнатных условиях, или в 1,4 раза больше скорости звука Vа=340м/с в воздухе этого же помещения.
Только одно это весьма значительное отличие тепловой скорости движения молекул газа от скорости звука в газе должно было разрушить КТГ как легитимную теорию!
Не нужно рушить нашу кинетическую теорию газов, пожалуйста. Тут такое дело: молекулы хоть и летают быстро, но они летают так быстро между столкновениями. При столкновениях они меняют и скорости и направления и толкутся как бы на одном месте. Продвижение молекулы в каком-то направлении значительно медленнее. Это вы можете понять по скорости диффузии, ну, например, как распространяется запах в комнате без сквозняков. Так что тепловая скорость молекул не является помехой для распространения звуковой волны.
Может тогда имеет смысл рассматривать идеальные газы как «Упругую среду», где мелкий массивные атомы газа подвешены на пружинках взаимного отталкивания, то есть почти как и в «твёрдых телах»?
Тут придется не только кинетическую теорию газов выкинуть на помойку, придется все мироустройство пересматривать. Средние расстояния между молекулами газов составляют, я думаю, сотни равновесных расстояний. Равновесное расстояние - это где сила притяжения между молекулами равна силе отталкивания.
Давайте из уважения к проделанной работе тысяч ученых повнимательнее изучим их наследие.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-5А вы уверены, что нужно изучать порвавшуюся на клочки сову, которую так долго натягивали на глобус?
Ведь расчётные формулы законов термодинамики вообще никак не связаны с КТГ, так как прекрасно работают в ФТТ, где молекулы в явном виде висят на "пружинках".
Что до малых перемещений молекул газа по КТГ, то они ещё меньше в статическо-упруго модели газа.
Правда при этом по Упругой модели газов теплопроводность и скорость звука вполне вписываются в реальные свойства газов.
Почему бешенные молекулы газа на скорости 480м/с не рвут молекулы нашей кожи при столкновении?...Не уж то энергия связи молекул так велика?...НЕ ВЕРЮ!...При ожогах органические молекулы рвутся при куда меньших прилагаемых тепловых потоках, чем тепловая энергия от удара молекулы воздуха с температурой 300К!
materiatura
23.11.2023 15:28+21. Может с другого полюса сову натягивать чтобы не рвалась? ))
2. Скорость перемещения молекул описывается теорией диффузии, основанной на теории вероятностей - случайных блужданиях. Все связано, просто так один кирпич не выкинешь из стены физики.
3. Чего это они бешеные? Молекулы как молекулы. Воздух, например, состоит из молекул разных газов и сталкиваясь друг с другом они не "рвут" друг друга. Да, связи в молекулах превосходят их кинетические энергии в обычных условиях. Это не вопросы ВЕРЫ, это вопросы науки.
Ну и позанудствовать: Молекул воздуха нет. Тепловая энергия от удара молекулы - не существует, на этом - упругом соударении и построена кинетическая теория газа, есть только кинетическая энергия.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-3Как это не существует "тепловая энергия от удара молекул"???
КТГ заявляет, что теплота в молекуле только в этой кинетической энергии и содержится!
То есть при ударе молекулой газа по нашей коже происходит обмен импульсами молекулы газа и конкретного атома в органической молекуле.
В результате передачи удвоенного импульса (удвоенным, так как молекула газа улетает назад не меняя температуры), происходит НАГРЕВ МОЛЕКУЛЫ на некую дТ, зависящую от массы молекулы в коже. Если молекула углерода-12, то двойной импульс молекулы Азота 28 или кислорода -32, приводит к улёту углерода со скоростью V2=V1*28*2/12=4,5*V1
энергия молекулы составит Е2=(4,5*V1)^2/2=10*V1^2/2
То есть либо углерод получит 10-кратную энергию Азота- но это невозможно по закону сохранения энергии!
Либо (при выполнении закона сохранения импульс и энергии при соударении молекулы углерода и молекула азота) молекула азота при отскоке затормозится, то есть остынет.
Вывод:
1. КТГ работает только в идеальных условиях ВЫДУМАННОЙ модели, но в любом реалистичном примере всё рассыпается.
Тепловое равновесие нашей кожи с окружающим воздухом возможно только в модели газа со статически подвешенными на "пружинках" молекулами.
inakrin
23.11.2023 15:28Зашёл оставить комментарий примерно, как @materiatura , а он уже почти всё сказал.
Дополнительно:
Вы заявляете тут, что при соударении молекулы газа с органической молекулой в кожей нагрев органической молекулы происходит, когда происходит на самом деле обратное (при н.у.) - газ нагревается об кожу, которая на 10 с лишним градусов этого газа горячее.
И/ИЛИ
действительно из кожи (или с поверхности жидкости, напримеер) выбивается органическая молекула целиком, что очевидно легче, чем выбить атом из молекулы единичным соударением.
(Если вы не чуствуете запахов кожи и остальных предметов, то собаки, например, прекрасно чувствуют)iMonin Автор
23.11.2023 15:28То есть у вас молекула в самой вашей коже двигается со скоростью 500м/с?
И куда она летит из вашей кожи???
Как вы до сих пор не разлетелись на куски на таких скоростях?
Или она с такой скоростью трясётся на упругих связях?
Кинетическая теория заставляет оправдывать жуткие несуразицы!
Хотя надо просто признать, что в упругих телах энергия запасена внутри сжатых "пружин " сил отталкивания, а сами молекулы НЕПОДВИЖНЫ!
inakrin
23.11.2023 15:28Молекула в коже если это часть кожи - это полимер, который значительно больше по размеру чем тот газ, который в неё ударяется. А вода с поверхности кожи, например, вполне и улетает.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Верно, я об этом и говорил, когда рассчитывал результат соударения одного атома углерода с молекулой воздуха сильно большей массы на скорости ружейной пули.
Так тепло углерода в цепочке полимера вашей кожи в какой форме содержится: кинетической (скорость) или потенциальной (статическое напряжение растянутых или сжатых связей)??
inakrin
23.11.2023 15:28Ну молекула это не пружина. Тепло, догадываюсь, содержится в молекулярных колебаниях и электронных уровнях.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Я бы с вами согласился, если бы ваши электронные уровни могли отталкиваться от других молекул газа. Тогда вы бы просто по факту согласились бы на мою версию устройства газа на силах взаимного отталкивания...)))
DeemanZ
23.11.2023 15:28С точки зрения микромира температуры не существует, существует частота соужарений. К примеру в митохондриях клеток если вводить понятие темпратуры, то эквивалентное значение достигало бы 80 градусов цельсия, но как показывает жизнь, белки не сворачиваются, так существуют механизмы дессипации энергии.
Скорее всего при соударении молекул газов по поверхности "биосополимера" - эпидермиса, происходит передача энергии к несвязанным молекулам, которые отрываются от поверхности и улетают (вода, низкокипящие соединаюения, которые в основном ощущаются по запаху, как кто то отметил выше).
Zenitchik
23.11.2023 15:28При ожогах органические молекулы рвутся при куда меньших прилагаемых тепловых потоках, чем тепловая энергия от удара молекулы воздуха с температурой 300К!
Не гоните волну. Энергия теплового движения частицы связана с температурой через константу Больцмана. Нетрудно посчитать, что при разумных температурах порядок величин 0,01 эВ на степень свободы частицы. А молекулы начинают рваться при энергиях порядка 1 эВ.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28А меньше 1эВ связей в органических соединениях не существует?
Задал этот вопрос интернету и оказалось, что вы правы
Оказалось, что энергии связей вполне себе в диапазоне 150-500кДж/моль
В тоже время как молекулы воздуха на скорости 480м/с имеют энергию всего 3кДж/моль, то есть в 100 раз меньше.
Так что тряхнёт сильно, но сразу не вырвет.
CBET_TbMbI
23.11.2023 15:28+4Странный заголовок. В статью не вчитывался, но, как я понимаю физику, всё что не абсолютно твёрдное является в той или иной мере упругим. И не важно, твёрдое это, жидкость или газ.
Не являются упругими разве что абсолютно твёрдые тела (но их не бывает), и вакуум (отсутствие чего-либо).iMonin Автор
23.11.2023 15:28-5Вы правы!
И я про это!
Вот только в школе по прежнему преподают безумную "Кинетическую теорию газов" (КТГ), где молекулы воздуха носятся со скоростью 480м/с в наших с вами обычных комнатных условиях.
КТГ противоречит наблюдаемым свойствам газа, но на это всем почему-то наплевать....(((
CBET_TbMbI
23.11.2023 15:28А почему бы не быть этой теории, если она подтверждается опытами? И болекул даже в воздухе так много, что они, скорее колеблятся с такой скоростью, чем носятся. Их длина свободного пробега менее микрона, насколько помню.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-1Так в том-то и дело, что мы этих микроскопических взаимодействий на себе не замечаем, но продолжаем компостировать мозги детей в школе и студентов в вузах совершенно лживыми и устаревшими теориями.
Хотя что мешает убрать глупость из учебников, вставив туда более правдоподобную физическую модель, отвечающую реальным свойствам воздуха?
При этом расчётные формулы и газовые законы остаются неизменными!!!
TitovVN1974
23.11.2023 15:28+3Для развлечения, можете ещё найти в литературе оценки времени распространения фотона от центра Солнца до его поверхности, с учётом переизлучения. Это далеко не R/c )
xirustam
23.11.2023 15:28+1Кривошипно-шатунный механизм не даёт идеальную синусоиду, т.к. шатун отклоняется от оси движения поршня. Это не принципиально для выводов данной статьи, но раз уж статья на столько серьёзная, и используется термин "идеальная синусоида", то стоило бы указать с каким допущением это идеальная синусоида.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-1Ваше замечание верное, но не принимается.
Идеальная синусоида возможна только в идеальной машине, то есть в абстрактно выдуманной.
В самом начале статьи я сразу оговорился, что шатун бесконечно длинный, а угол отклонения его к оси цилиндра бесконечно близок к нулю.
То есть косинус угла между шатуном и осью цилиндра равен единице.
Это точно такое же справедливое допущение, подобно тому как в абстрактных моделях никто не учитывает линейных искажений деталей на прогиб и сжатие под реальными нагрузками. А ещё такие машины никогда не ломаются и не изнашиваются...)))
Изобретать реалистичную скользящую опору от кривошипа к поршню смысла не имело, особенно в сугубо виртуальной модели...)))
sunnybear
23.11.2023 15:28Позволю высказать свое личное мнение. Статья является достаточно глубокой (хотя и содержит некоторые неточности, о которых частично упомянули в комментариях). Однако, несколько категоричный формат подачи материала и метод ведения дискуссии в комментариях могут существенно снижать потенциальную пользу от статьи и вызывать предвзятое отношение к автору.
Возможно, если вместо явного желания найти неточности и нестыковки в школьных физических моделях будет желание раскрыть многообразие физического мира и взаимосвязи физических процессов, то это обогатит подачу материала и сделает его легче для восприятия.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вы правы!
Вот только без яркого заголовка и ошеломляющей подачи статья будет просто проигнорирована.
Ведь я всего-то прокомментировал вполне открыто подаваемый материал из разных учебников!
Единственная претензия к которым, что они ведут расчёт для газов по УПРУГОЙ модели, но при этом всё время ссылаются на Кинетическую теорию газов (КТГ).
Проблема в физике в том, что лекторы ФТТ с преподами Термодинамики о своих предметах друг с другом не разговаривают и согласованной позиции не ищут.
Ну. и как с этим жить ????...)))
Это как со случаем про единый государственный учебник Истории России, где оказалось, что разные разделы пишут разные люди, не согласовывая свои позиции, что приводит к полной ахинее в результате при сквозном прочтении итогового учебника.
inakrin
23.11.2023 15:28У меня, как и у других комментаторов, тоже появляется чувство натягивания совы на глобус. Со времени Вашей предыдущей статьи я немного подумал, почитал, и не могу понять, а в чём причина такой критики модели, которая вполне себе в рамках своей применимости работает.
Попробую изложить мысли по пунктам ваших выводов и заключений.>Физика твёрдого тела использует в качестве модели твёрдого тела системы
из упруго подвешенных на пружинках шариков, при этом расчётные формулы
для таких «твёрдых тел» тождественны к формулам «идеального газа».
Ну, хорошо, длина свободного пробега для воздуха при н.у. - 68nm. Значит за секунду в среднем молекула в воздухе при н.у. согласно вашей приведённой скорости в 480м/c испытывает 8 миллиардов столкновений. Хаотических и разнораправленных. С такими величинами можете вполне представить всё это как объект, который большую часть времени ведёт себя как шарик с радиусом примерно 130nm. Если это решает какую-либо практическую задачу. Эта модель будет также ограничена случаями, когда важно расстояние а пределах нанометров, и некоторых других случаях.
>Если формулы одинаковы для якобы абсолютно разных по строению веществто может быть и механизмы функционирования этих веществ тоже одинаковы?
Давайте представим, что я на своей летающей тарелке распахнул шлюз в открытый космос. С какой скоростью газ из атмосферы тарелки устремится в космос, и почему этого не сделает урановый лом, валяющийся рядом со шлюзом? Почему газообразная вода улетит в космос, а жидкая закипит, потом замёрзнет и останется в твёрдом виде?
>При передаче звука по воздуху скорость молекул в колебательном процессе
не превышает скорость тел, возбудивших звуковую волну в воздухе. То есть
даже при передаче самых сильных звуков со скоростью звука молекулы
воздуха имеют скорости кратно меньше скорости звука, а также много
меньше расчётных тепловых скоростей молекул газа по КТГ.
Ну вот, а весь воздух уже улетел через 120 сантиметровый шлюз пока я этот комментарий писал. Откуда только у этих молекул скорость взялась. И почему, интересно через дырку в 10 микрометров воздух улетал так медленно, что я неделю ленился её латать?iMonin Автор
23.11.2023 15:28-1Про истечение газа под давлением из дырки в сосуде у меня есть отдельная статья. Там поведение газа тоже никак не укладывается в КТГ. https://habr.com/ru/articles/768916/
Если газ по КТГ условно неподвижен в шаровой области радиусом примерно 130nm, то что мешает ему в этой же области быть просто неподвижным с силами всестороннего отталкивания по Статической теории газов ? При этом исчезают все конфликты с законами сохранения импульса и энергии при столкновении молекул кожи с безумно быстрыми молекулами воздуха на скорости 480м/с ( а это сильно быстрее скорости звука).
Газ через малые отверстия улетает быстро, что показала дыра в МКС, просверленная обезумевшей американкой в российском сортире на МКС.
inakrin
23.11.2023 15:28Я не специалист, чтобы с уверенностью оценить укладывается ли экспериментально наблюдаемое поведение в модель или нет, но вполне допускаю, что для большого количества случаев не уклазывается, из-за упрощённости модели, квантовых эффектов и т.д. Ну как и закон Ома многострадальный применим только в узкой (но практически значимой) области, где можно пренебречь и проигнорировать значительное количество других эффектов. Не знаю, какие эффекты вы могли не учесть при построении усложнённой модели, силу ван дер ваальса, а может какие-то электромагнитные эффекты. Например то, что напряжение пробоя газа диэлектрика возрастает с давлением. (Хотя это как раз следствие уменьшения свободного пробега молекулы насколько я понимаю). Не знаю, не специалист.
2. Мне кажется что вы переходите тонкую грань между критикой несовершенной модели с ограниченем области её применения и отрицанием непосредственно такого факта физического мира как тепловое движение молекул. Смотрите, ну 8 милиардов разнонаправленных столкновений в секунду в микромире с такой скоростью - это совсем не то, что пуля на такой скорости в микромире. Давайте эксперимент - приложите руку к выходу вентиля баллона высокого давления, ну скажем дайверского в 200бар и объясните чем создаётся давление на руку в 199 кг/см2, и почему оно уравновесится, если снаружи баллона поднять давление до двухсот также.
3. Там не 10 микрометров сверло было.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Согласен. Мир сложнее, чем кажется теоретикам.
-
По поводу струи из баллона я уже писал статью
( .https://habr.com/ru/articles/768916/ )
Так вот там струя из баллона 200 бар, создаёт струю со скоростным напором всего 106 бар ( коэффициент 0,53 для воздуха), то есть НЕ создаёт запирающего давления на 200 бар в баллоне!!!!...Так что я вполне сознательно ОТРИЦАЮ свободное тепловое летание молекул со скоростями ружейной пули. На самом деле в газах они неподвижно висят на силах отталкивания (слабо колеблясь при передаче звуков), и эта модель описывает реальные свойства газа лучше, чем безостановочно летающие безумные быстрые шарики по КТГ.
Суть не в конкретном сверле, а что воздух утекает быстро.
inakrin
23.11.2023 15:28Так они не свободно движутся в пространстве, они на расстоянии в 67 нанометров при н.у. в среднем сталкиваются с соседями. С огромной частотой в 8 миллиардов раз в секунду. 67 нанометров, это, кстати, длина волны жесткого ультрафиолета, уже подходит к рентгену. По сравнению с метровой длиной волны звука, вы можете их хоть кубиками представить неподвижными со стороной в 100 нанометров, как аппроксимация вполне подойдёт.
Я вашего отрицания вообще не понимаю, вы отрицаете наблюдаемый физический факт здесь. Ещё вы пытаетесь представить их здесь как шарики на пружинках, но они не шарики. Они атомы, с электронными уровнями, ещё излучают в электромагнитном спектре, и прочими квантовыми эффектами. На них ещё гравитация действует, попробуйте для смеси газов с разной массой ещё и учесть все эффекты из-за ээтого.
Отвечаю, сразу на другой комментарий выше, по "силы взаимного отталкивания". Мне кажется, вы просто делаете здесь ошибку не беря в расчёт масштаб и скорость взаимодействия. Во вселенной нет статичной силы отталкивания, любая сила описывается взаимодействием частиц на квантовом уровне, на временных отрезках, которые в макромире смысла просто не имеет учитывать. Молекула, влетающая в другие молекулы с частотой в 8 гигагерц в радиусе нанометров, вполне себе может описываться как статичный шарик, хаотично перемещающийся в масштабах миллиметров с гораздо меньшей скоростью для процессов с частотой в герцы.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Ваши шарики излучают на таких высокочастотных колебаниях?- НЕТ
А должны излучать!..
Правда их энергии хватит на пару квантов, после чего шарики должны осыпаться на пол мертвой холодной пылью.
Вывод: Шарики газа просто неподвижно висят на силах отталкивания, что с нашей отстраненной точки зрения на размахе области 130нм выглядит одинаково с бешеным колебательным процессом со столкновениями с соседями на краях области.
Вы защищаете умершую теорию КТГ по студенческой привычке, или вы преподаёте КТГ студентам?
Силы отталкивания и притяжения "на пружинках" вполне явно описаны в общепризнанных учебниках ФТТ. Почему нельзя их же использовать для описания чистого отталкивания в модели газов?
materiatura
23.11.2023 15:28Выходит, что газ — это УПРУГАЯ СРЕДА в момент пропускания звука!!!
Вроде бы как внутри шин автомобиля и в футбольном мяче воздух вполне себе упругий!
Упругость - это способность тела восстанавливать свою форму после прекращения воздействия на него. Газ и смеси газов - не являются телами, они не имеют формы, а занимают весь доступный объем. Поэтому термин упругость к ним просто не применяют, Вам конечно можно.
Газ заключенный в гибкую оболочку (мяч и шины) - получает границу и образует тело, вот оно ведет себя как упругое. Тут важно видеть различие в том, что упругость твердых тел обусловлена межмолекулярными взаимодействиями, а упругость мяча тепловым движением молекул. Если мы понизим температуру на несколько десятков градусов, то это почти не скажется на упругости пружины, в отличии от мячика.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28-1Про упругость пружин вы расскажите людям на севере, где при минус 50 ломается даже резина на автомобильных шинах, а стальные детали просто раскалываются от удара как стекло
Zenitchik
23.11.2023 15:28Я вас удивлю. Стекло - абсолютно упругое вещество. Гук свой закон на экспериментах со стеклом вывел.
konst90
23.11.2023 15:28Газ заключенный в гибкую оболочку (мяч и шины) - получает границу и образует тело, вот оно ведет себя как упругое.
В определенных пределах да, но при сжатии (например, в момент удара по мячу) газ нагреется сильнее, чем остынет обратно при обратном разрежении. То есть упругость там не абсолютная (намного меньше, чем например у стальной пружины)
materiatura
23.11.2023 15:28У человека законы Ньютона не работают, а вы про какую-то разницу между изобарой и изохорой.
Добавлю - у человека диффузия отсутствует как явление, а Вы про какую-то упругость мяча уточняете.
Строго говоря, по отношению к мячу, слово упругость вообще нужно брать в кавычки. Попки тоже упругие бывают. )))
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вообще-то диффузию я нигде не упоминал, и тем более не обсуждал.
materiatura
23.11.2023 15:28Вы много чего не упоминали и не учитываете. )) Отсутствие диффузии в газах следует из Вашего утверждения, ссылку на которое я и прикрепил:
Так что я вполне сознательно ОТРИЦАЮ свободное тепловое летание молекул со скоростями ружейной пули. На самом деле в газах они неподвижно висят на силах отталкивания
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вот только мне свои домыслы не приписывайте!
Вы знакомы с понятием "парциальное давление"?
Вот именно ему и обязана диффузия своим существованием!
То есть каким-то загадочным образом газы выравнивают концентрации отдельного компонента по всему объёму.
И гравитация в этом случае их не может разделить даже в центрифуге!
materiatura
23.11.2023 15:28Загадочным образом - вот с этим я полностью согласен! Убедили.
Тем более, что давления то, тоже нет раз молекулы не летают.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28С какого перепугу при ударе газ нагреется сильнее, чем потом остынет?
Про адиабатный процесс слыхали?- Это когда в быстротечных процессах нет теплопередачи, а есть только изменение внутренней энергии газа.
Вот в мяче как раз адиабатный процесс, где параметры газа возвращаются обратно в исходные параметры при распрямлении оболочки после удара.
hyperon1
23.11.2023 15:28К Вашей теории есть ещё один вопрос. Если бы газы действительно обладали кристаллической решёткой, вызванной взаимный отталкиванием, то газы обладали бы ненулевым модулем сдвига и в них бы существовали поперечный звуковые волны. Как вы объясните это?
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Какая связь модуля сдвига с поперечными волнами?...На воде есть поперечные волны, а модуля сдвига у воды нет!
Как вы себе представляете поперечную волну в воздушном пространстве без границы среды? Волну через космос при расплёскивании атмосферы гигантским метеоритом?
Кристаллическая решётка характерна для твёрдых тел, где во взаимном контакте молекул находятся одновременно как силы отталкивания, так и силы притяжения, эту решётку удерживающие.
hyperon1
23.11.2023 15:28Я имел в виду поперечные волны в среде. Волны на воде действительно поперечные но они возникают на границы раздела двух сред и вызваны другими явлениями: гравитацией и поверхностным натяжением воды.
В воздухе я не могу себе представить поперечную волны, потому что они не могут существовать в воздухе, из-за того что, модуль сдвига в газах равен нулю. В твёрдом теле представить такую волну не трудно
Так согласно вашей теории, газы тоже представляют собой кристаллическую решётку, формируем взаимным отталкиваением.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Согласен.
Согласен.
Только не кристаллическую, а сплошную упругую среду с НЕзакреплёнными в решетке узлами молекул газа. Которые с почти нулевым сопротивлением могут смещаться относительно друг друга. "Почти нулевое"- это означает необходимость сдвигать по кругу несколько молекул, чтобы заместить освобождаемое место. Собственно так и возникают микро вихри и связанное с ними сопротивление среды (вода, воздух) при движении в ней крупных тел (корабли, самолёты).
hyperon1
23.11.2023 15:28А что значит с незакрепленными? В твёрдых телах атомы тоже не закреплены, у нас нет гвоздиков, чтобы прибить атомы.
Если я правильно понял, то согласно СТГ узлы образуются за счёт взаимного отталкивания. Это значит, что решётка будут существовать решётка с узлами, которая бы минимизировала потенциальную энергию отталкивания всех молекул. И если в такой решётке попробовать сместить один слой относительно другого, то возникнет сила упругости, которая обуславливает ненулевой модуль сдвига.
В рамках СТГ тогда еще должна возникать периодичность структуры воздуха, а это в своб очередь должно привести в диффракции в газах. Но этого тоже не наблюдается.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28В твёрдых телах есть отдельные силы притяжения, отвечающие за целостность структуры, и силы отталкивания. Эти две силы меняют свою величину в зависимости от температуры. В твёрдых телах притяжение больше отталкивания.. В какие то моменты нагрева две силы практически выравниваются- это плавление, с дальнейшим нагревом отталкивание становится больше притяжения- это испарение.
Узлы в газе - это сами молекулы. При сдвиге происходит адиабатический процесс последовательного поджатия (с нагревом молекулы) и следующего выпрямления поля, то есть за цикл сдвига молекул относительно друг друга потери энергии у всех участвовавших молекул нулевые. Главное делать всё медленно, чтобы не тратить энергию на разгон...)))
Ну почему не наблюдается...Небо -то голубое...)))...А передача света - это вообще отдельная тема!...Кстати, рассеивание света по КТГ и по СТГ будет вполне одинаковым, ведь количество и размер молекул на пути света будет статистически равным.
hyperon1
23.11.2023 15:28Силы взаимодействия должны определяться свойствами отдельных атомов из которых состоит ТТ. Зависимость сил взаимодействия отдельных атомов от внешнего параметра выглядит как минимум странно.
Да но чтобы совершить сдвиг надо молекулы вывести из состояния равновесия, а для этого нужно приложить силу, как бы медленно их не двигали
Ну голубое небо объясняется релеевским рассеянием, которое обусловлено диффракцией на индивидуальных частичках среды. При наличии решётки должен ещё возникать эффект рассеянния на решётке газа. Но этого не происходит.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Температура данного атома -это внешний или внутренний параметр для этого атома?
Правильно. Пролетела птица и сдвинула воздух. Нагрелся камень и начался конвекционный сдвиг локально нагретого и расширившегося воздуха. Да, без затрат энергии из-вне воздух весел бы неподвижно.
Где вы увидели решётку в газе? Просто маленькие молекулы висят в пустоте на незримых силах отталкивания. Собственно и в кристаллах нет никакой отдельной решётки, а лишь плотная упаковка твёрдых атомов с плотным физическим контактом друг с другом.
hyperon1
23.11.2023 15:28Температура - это характеристика среды, говорить о температуре одного атома не совсем корректно.
Так если в газах возникают силы упругости при сдвиге своей решётки относительно друг друга это значит что у газов есть модуль сдвига отличный от нуля.
Под решёткой я имею в виду периодичное расположение молекул. И как раз таки эта периодичность вызовет диффракционную картину.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Среда состоит из атомов, если у среды есть температура, то это только температура самих атомов.По СТГ можно рассматривать отдельный атом, как самостоятельную единицу среды со всеми свойствами газа. У атома даже собственный элементарный объём пространства существует! Никакого статистического натягивания совы на глобус!
НЕТ никакого модуля сдвига у центральных сил отталкивания в газах! При переходе атома газа из позиции в позицию происходит кратковременное АДИАБАТНОЕ поджатия с последующим АДИАБАТНЫМ распрямлением индивидуального пространства атома. Это как прыжки мячика на полу, вы его не трогаете, а он прыгает и прыгает циклически переводя потенциальную энергию в кинетическую и обратно. Идеальный мячик без петли гистерезиса в оболочке скакать будет бесконечно долго на одинаковую высоту.
Периодическое расположение есть и у газов (в спокойном состоянии) ровно также, как укладываются апельсины рядами в ящиках. Если апельсины одинаковые, то ряды одинаковые с локальными потенциальными ямами при плотной укладке.
Zenitchik
23.11.2023 15:28Идеальный мячик без петли гистерезиса в оболочке скакать будет бесконечно долго на одинаковую высоту.
Только с идеально адиабатической оболочкой.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Адиабатический тут процесс сжатия-расширения в газе, а оболочка просто идеально упругая.
Zenitchik
23.11.2023 15:28Чтобы процесс был адиабатическим - оболочка должна обладать свойствами адиабатической стенки.
hyperon1
23.11.2023 15:28Не соглашусь с вашим утверждением. Индивидуальные частицы не должны обладать коллективгыми свойствами. В качестве примера можно привести нейросети, свойства отдельного нейрона не могут описать всю нейросеть. Так и температура по сути эмерджентное свойство КТГ.
Силы центральные, но когда мы начинаем говорить о каком либо объёме газа, то тогда центральная симметрия нарушается. Вы сами об этом указали в пункте 3. В моем примере я говорю о том, что мяч надо только поднять вверх. И для этого силу приложить нужно.
Ну тогда в спокойном состоянии мы в газах должны наблюдать диффракцию вызыанную периодичностью. Но она не наблюдается.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28С чего бы это? У отдельной молекулы газа исчезают собственные свойства? У группы молекул появляется отдельный мозг с отдельным набором правил группового поведения?..А каким командам должна подчинятся отдельная молекула?
Про симметрию я вообще не говорил. Силы центральные, так как никуда кроме самих молекул они между друг другом опираться не могут. Для поднятия мяча кто-то приложит силуили энергию из-вне: нагретый солнцем камен, пролетевшая птица....и т.д.
Вы сначала получите спокойный газ без конвекционных потоков и ветра, а потом вдруг окажется, что там прекрасно всё дифрагирует на периодически расположенных атомах газа. Такое возможно только в маленьком тёмном сосуде внутри тёмного термостатированного и абсолютно тихого помещения. Ну, а дифрагировать должен луч лазера, как единственный источник когерентного излучения.
hyperon1
23.11.2023 15:28У молекулы свойства не исчезают, но у большого количества взаимодействующих молекул появяться новые свойства.
Так я об этом и говорю. Для мяча чтобы его сменить из положения с минимальной энергией нужно приложить силу. Так и в газете чтобы сместить слои относительно друг друга нужно приложить силу согласно вашей теории. Но у газов как вы сами признали модуль сдвига нулевой.
Можно поместить газ в стеклянный куб небольшого объёма. Но диффрацкция там не появится
iMonin Автор
23.11.2023 15:28И что это за новые групповые свойства, отсутствующие у отдельной молекулы газа?
У слоёв газеты тоже нулевой модуль сдвига в отсутствии гравитации. Когда вы поднимали мяч на высоту, ведь это ВЫ силу приложили, а не сам мяч себя поднял. Так какие претензии к мячу?
Если внутрь сосуда с газом не посветить лазером через крохотное отверстие, то никакой дифракции в темноте точно не будет...)))
hyperon1
23.11.2023 15:28Температура, давление например.
Между слоями газет нет молекулярной связи. Касательно мяча, я об этом и говорю, чтобы его адиабатически сместить мне придется извне приложить силу. Также и с газом мне придётся сделать.
Лазер можно поместить в тёмную комнату, например.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Температура и давление- это индивидуальная характеристика молекулы газа в границах индивидуального объёма (по СТГ), приходящегося на неё в данный момент. По КТГ у молекулы есть мгновенная скорость- она тоже объективна для молекулы, а вот давление без связи с фиксированным объёмом по КТГ уже нет.
Да, гравитации листы бумаги ничем не сцеплены. Без гравитации и газ над Землёй тоже не мел бы никакой связи и разлетелся бы в космос. Чтобы чему-то придать скорость вам в любом случае придётся к этому предмету приложить силу. Кинетическая энергия как была так и остаётся.
Можно. Так сделайте это, если это вам интересно и доступно!
hyperon1
23.11.2023 15:28+1И кстати, вот вам предсказание Вашей теории, которое отлично от КТГ. Дерзайте проводите эксперимент и публикуйте результаты. Когда другие независимые группы подтвердят, что диффракция наблюдается,я буду только рад за Вас, что Вы сделали прекрасный и весомый вклад в научное знание.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28А зачем мне дифракция?
У меня есть вполне себе поставленные опыты, ломающие КТГ и заодно общепринятые расчёты для ракетных ЖРД.
читайте
hyperon1
23.11.2023 15:28В этом случае вы сделаете грубо говоря фотоснимок решётки. И это будет довольно близко к прямой проверке вашей теории, а не косвенной
konst90
23.11.2023 15:28У вас там в статье про ЖРД оказался невозможным не только F-1 (ну это Грааль конспирологов, ладно), но и RS-68.
Вы ошибку-то нашли в итоге? Или Дельта-4 у вас тоже покрыта туманом легенд?
С тех пор, кстати, полетел Raptor с тягой 230 тс на уровне моря и 250 в пустоте.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Ну, с Раптором никакой проблемы и не было, так как критическим оказался именно РАЗМЕР КС у ЖРД, а вот размер у Раптора ничуть не больше, чем у отдельной камеры РД-170.
Так как Раптор летает на метане, и имеет импульс как раз на 10-15% больше, что делает габариты сопла Раптора одинаковыми с КС и соплом с тягой 200тс у РД-180(170)
а RS-68 вообще на водороде, с ещё большим импульсом и таким же размерами КС
konst90
23.11.2023 15:28Я вот читаю вашу статью и всё ещё не вижу там никакого уточнения ни про импульс, ни про топливо. Только категоричное:
Интересно отметить, что рост мощности отдельной КС ЖРД остановился на уровне тяги 200 тс при давлении в Ркс=250атм ещё 50 лет назад на двигателях типа РД-170.
Это можно считать пределом возможности геометрического увеличения размера КС ЖРД, что связано с достижением критически большого размера отверстия критического сечения КС.
RS-25 (220 тс тяги, 40 лет назад) и RS-68 (300 тс тяги, 20 лет назад) вы попросту игнорируете. То есть - врёте, никакого "Рост мощности КС остановился на 200 тс" нет, тяга с камеры продолжала расти. Это, повторюсь, даже если не учитывать F-1, который вы точно так же проигнорировали в своей теории, хотя и упомянули.
Но окей. Допустим, что вы просто забыли упомянуть про рост импульса. Снова смотрим на RS-68, сравнивая его с РД-170: у первого удельный импульс в пустоте 412 с, а у второго - 309 с. Разница - 33%. Давление в КС - всего 10 МПа против 25 МПа. А тяга больше не в 1,33 раза, а в 1,49. Как же так? Оказывается, не только в импульсе дело, есть ещё какой-то фактор. Но о нём в статье - тем более ни слова.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28А вы комменты почитайте...
Там этот же вопрос до вас и задавали. Потом там же кто-то на него и ответил.
Я обсуждал керосин-кислородные ЖРД
А предлагаемы вами в сравнение амерские ЖРД- это метановые и водородные движки.
Чувствуете разница в двигателе газ-газ и жидкость-газ?
Это радикально меняет смесеобразование и критические параметры срыва пламени при скачках давления в КС.
konst90
23.11.2023 15:28Нет, не чувствую. Потому что Ж в аббревиатуре ЖРД означает жидкость. То есть - жидкое топливо (горючее и окислитель). Понятно, что где-то по пути от бака к соплу оно превратится в газ, но вы никак не показали принципиальную разницу между водородом и керосином относительно момента превращения и важности этого момента.
И вот я читаю и вижу утверждение — «рост мощности отдельной КС ЖРД остановился на уровне тяги 200 тс». Дальше должно последовать либо доказательство не-существования RS-68 и F-1, либо объяснение, почему вы не считаете их за ЖРД, но я не вижу ничего подобного. Следовательно, где-то в статье (т.е. в теории) есть ошибка или недосказанность.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вообще-то статья не о том была, предельный размер одной камеры ЖРД никак не относится к расчёту скорости истечения струи из критического сечения КС ЖРД.
Ну, а вывод про предел размера в 200тс тяги- это случайно полученый результат с необязательно жесткой фиксацией размера.
Может там реальный предел 250тс на одну камеру, но зачем это проверять?
Есть уже абсолютно надёжный серийный четырёхкамерный ЖРД на 800тс.
Что до Ж в ЖРД, то скажите мне как ИНАЧЕ называют движки на метане и водороде?
konst90
23.11.2023 15:28Может там реальный предел 250тс на одну камеру, но зачем это проверять?
Ну так это ж вы назвали 200 тс на камеру пределом, не я. Может, стоило проверить свои же слова?
На самом деле показанный на практике предел - 690 тс на уровне моря, но вы продолжаете это игнорировать.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28А чего вы привязались ко мне с этим вопросом?
Я высказал предположение по некоторым основаниям.
Вы меня опровергнуть не можете.
Никто не построил однокамерных движков кратно большего размера, чем заявленный мной условный предел.
То есть я пока вполне в рамках научно-технического критического анализа.
А вот вы занимаетесь пустопорожним троллингом.
konst90
23.11.2023 15:28Никто не построил однокамерных движков кратно большего размера, чем заявленный мной условный предел
На самом деле показанный на практике предел - 690 тс на уровне моря, но вы продолжаете это игнорировать.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Ну-да, ну-да..)))
Вот только F1 никуда не летал и заявленные вами характеристики не выдавал.
Собственно к этому выводу в конце статьи я и приходил...)))
konst90
23.11.2023 15:28Отрицание реальности, которая не вписывается в теорию - печальный, но неизбежный конец альтернативщика как учёного.
На этом месте наука (т.е. описание реального мира приближенными к нему моделями) заканчивается и начинается выдумывание своей альтернативной реальности.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вы абсолютно правы!
Именно это я и говорю в своей стате про тех, кто бездумно ВЕРИТ в КТГ, игнорируя зияющие разрывы этой морально устаревшей теории с реальным положением в жизни...
То есть сейчас именно "традиционные учёные" стали теми самыми "альтернативщиками" из вашего поста, спрятавшими голову в кусты застарелых догм, лишь бы не встречаться с реальными фактами.
Zenitchik
23.11.2023 15:28Вам нужно последовательно изложить свою теорию газов. А то пока что она очень неформальна и допускает слишком вольные трактовки. Вот, например, вы считаете, что молекулы могут нагреваться, т.е. что в самих молекулах каким-то образом хранится тепловая энергия. А мы узнаём об этом из вашей оговорки, а не из статьи. Непорядок.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28
ynateling
23.11.2023 15:28+1Пост почти не читал, читал комментарии и то не все. Что я из них понял: автор считает, что частицы газа подвешены на пружинках как в твердом теле, и удивляется, что ФТТ используются формулы для газов.
Теория газов начинается с теории идеальных газов, которая в свою очередь исходит из термодинамики идеальных систем. В термодинамике идеальных систем есть и ответвление в сторону кристаллических тел. Там рассматривают модель, основанную на кванте колебания (фононе), и сама модель фононов в самом простом приближении невзаимодействует между собой — то есть идеальная. В термодинамике идеальных систем впринципе показывается, что идеальные системы описываются похожими формулами (иногда совпадающими аж до численного множителя — теплоемкость одноатомного идеального газа и теплоемкость твердого тела при комнатных температурах это 3/2R и 3R (закон Дюлонга и Пти) соответственно. Разница в двойке возникает из-за того, в газе только поступательные степени свободы, в твердом теле есть поступательные и колебательные.) Сходство формул, которыми описываются системы, далеко не означает одинаковость устройства систем. Таким образом раз законы Кулона и всемирного тяготения совпадают по форме, то следовало бы ожидать и совпадение других характеристик систем, основанных на этих взаимодействиях. Да, одна из моделей атома называется планетарной и в ней электрончики движутся по орбитам, однако сила гравитации не создаёт связей типо ковалентной или ионной. То есть местами модельное сходство есть, местами его объективно нет. И это вполне нормально. Просто мы (люди) обычно хотим описать всё единым образом, так потому что проще :)
Само же устройство газов значительно сложнее, чем предполагается в посте. Просто автор ещё не совсем знаком с потенциалом взаимодействия частиц в газах (есть различные модели, например, потенциал Леннарда-Джонса). Если рассматривать профиль потенциальной энергии частиц газа, то там будет некоторое равновесное расстояние между частицами, в котором энергия системы (газа) минимальна. Вот это и должно быть в выводах в конце поста: "Стоит предположить, что профиль потенциальной энергии взаимодействия между парой частиц в газе должен иметь минимум". Но это совсем не противоречит диффузии, потому что газ имеет ненулевую температуру и не находится строго в минимуме потенциальной ямы, наоборот, система постоянно колеблется около минимума и происходит тепловое движение молекул.
Это если совсем просто отвечать на пост, в ином случае лучше обратиться к хорошим, проверенным временем книгам (тома Сивухина или Ландау и Лифшица).
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Ну, что я могу вам ответить: И вы тоже правы...)))
А ещё добавлю старую английскую поговорку:
"Если что-то выглядит как утка, плавает как утка и крякает как утка, то это утка"
Вот и с газами так же:
Если газы сжимаемы как упругие тела (см ФТТ), рассчитываются по формулам для упругих тел (см ФТТ) и проводят волны как упругие тела (см ФТТ), то газы- это упругие среды по своей структуре.
ynateling
23.11.2023 15:28А в вашей модели шариков на упругих пружинках возможна диффузия?
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Конечно возможна!
Я уже отвечал одному товарищу. который обвинял меня в отказе от диффузии, но я могу и вам рассказать.
Воздух- это смесь газов Азота, Кислорода и кучи прочих в мелких количествах.
Вы знакомы с понятием "парциальное давление" отдельной компоненты в смеси газов?
Вот именно ему и обязана диффузия своим существованием!
То есть каким-то загадочным образом газы выравнивают концентрации отдельного компонента по всему объёму. (физики утверждают что это Энтропия)
И гравитация в этом случае их не может разделить даже в центрифуге!
В центрифугах делят только изотопы урана разных по массе на 3/238, но входящих в состав одного химического газообразного вещества.
ynateling
23.11.2023 15:28С парциальным давлением я знаком. В физике существует даже такая задача на эту тему:
Есть герметичный закрытый сосуд, внутри которого есть полупроницаемая мембрана (пропускает атомы He, но не пропускает молекулы O2). В одной из частей данного сосуда содержится He, а в другой O2, причём давления и занимаемые в начальный момент объёмы каждого газа одинаковы. Какое равновесие в системе установиться спустя очень долгое время (для конкретики около месяца)?
iMonin Автор
23.11.2023 15:28То есть парциальное давление одного компонента способно двигать свои молекулы в сторону большего по величине давления (через мембрану), но в область с меньшей концентрацией себя.
Явление существует объективно, используется в технике, но при этом НЕ ОБЪЯСНЕНО НАУКОЙ!!!
ynateling
23.11.2023 15:28Как не объяснено?
Если по простому, то диффузия это перемешивание двух систем, и дело тут в концентрации и разном потенциале взаимодействия между частицами системы 1, системы 2 и между частицами систем 1 и 2.
Диффузия может происходить не только в газах, но и в твердых телах, жидкостях. Даже электроны из n полпупроводника могут спокойно диффундировать в p полупроводник (см. p-n переход)
Парциальное давление это уже следствие и формула, что суммарное давление равно сумме парциальных давлений является следствием модели идеального газа.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Ну-ну!
Вот только диффузия и перемешивание- это радикально разные вещи!
А за счёт каких сил ломятся запахи через всё помещение в отсутствие конвективных потоков, то есть при спокойном воздухе без перемешивания?
Я вот специальный эксперимент ставил по скорости диффузии паров воды из зоны высокого давления водяных паров (+70С), в сторону низкого давления (Т=0С).
Получил скорость на уровне нескольких милиметров в секунду, в условиях движения сверху вниз через воздух в горле бутылки, то есть конвекция исключена по условиям эксперимента.
Статья с отчётом есть где-то в интернете.
А вы на что опираетесь в своих суждениях?
ynateling
23.11.2023 15:28Можно ссылку на вашу статью? Интересно посмотреть как именно проводился эксперимент.
Я опираюсь на тома теоретической физики Ландау и Лифшица.
Запах "ломиться", потому что химические потенциалы молекул "запаха" в разных областях комнаты разные. Отсюда получается, диффузия происходит по минус градиенту концентрации.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Статья старая.
К Катющику я никак не отношусь, хотя в альтернативную физику 10 лет назад полез благодаря ему. Ну и статью он опубликовал у себя, так как его читают просто больше.
konst90
23.11.2023 15:28На практике наиболее популярное разделяемое вещество - действительно гексафторид урана (газ), но центрифуга позволяет разделять и другие смеси.
17 июля 1943 года Ланге вместе с деталями центрифуги прибыл в Свердловск, где через два месяца были продолжены испытания в лаборатории Кикоина в Физико-техническом институте Уральского филиала АН СССР. Из-за отсутствия шестифтористого урана испытания начались на модельных смесях «воздух — водород», «воздух—углекислота» и «бензол-пентан». Эффект разделения был обнаружен, но существенно отличался от теоретически ожидаемого.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вам что-то говорит значение фразы "Эффект разделения был обнаружен, но существенно отличался от теоретически ожидаемого. "?
В переводе с административно -командного языка на русский это означает: "установку мы получили и успешно включили, но на смесях обычных газов без изотопных вариантов в химическом составе разделение практически не работает".
То есть они действительно могли разделить газы, но только на изотопном уровне:
то есть разделить изотопы азота N14 -N15 и кислорода О16-О17-О18
Смею предположить, что процентно более тяжёлый N15 выделялся лучше, так как его просто ещё и процентно больше, чем кислорода О18.
konst90
23.11.2023 15:28то есть разделить изотопы азота N14 -N15 и кислорода О16-О17-О18
Азот и кислород в смеси бензол-пентан - это что-то новое в химии.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Вообще-то разделялся на центрифуге ВОЗДУХ, так как он бесплатный.
И разделение газов на центрифуге- это ФИЗИКА, а не химия.
Ну, а про бензол-пентан вы сами себе что-то уж выдумали. сами и удивляйтесь...
konst90
23.11.2023 15:28Ну, а про бензол-пентан вы сами себе что-то уж выдумали.
А теперь прочитайте ещё раз:
17 июля 1943 года Ланге вместе с деталями центрифуги прибыл в Свердловск, где через два месяца были продолжены испытания в лаборатории Кикоина в Физико-техническом институте Уральского филиала АН СССР. Из-за отсутствия шестифтористого урана испытания начались на модельных смесях «воздух — водород», «воздух—углекислота» и «бензол-пентан». Эффект разделения был обнаружен, но существенно отличался от теоретически ожидаемого.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28Про воздух всё известно, а вот остальные смеси неизвестны по составу от слова СОВСЕМ.
Ну, что я там буду оценивать?
konst90
23.11.2023 15:28Слушайте. ну это совсем смешно. Что бензол, что пентан - углеводороды. Углерод плюс водород, CnHm. Всё, никакого кислорода или азота. Два вещества, в каждом из которых есть только углерод и водород, были разделены в центрифуге с наблюдаемым эффектом.
iMonin Автор
23.11.2023 15:28А мне вот вообще не смешно!
Данные по результату разделения по каждому из газов в эксперименте вы где-то привели?
Пока только есть одна фраза от одного эксперимента из далёкого 1943 года:
Эффект разделения был обнаружен, но существенно отличался от теоретически ожидаемого.
Насколько отличался, от каких ожиданий?
Кстати, у углерода тоже есть изотопы, так что углеводороды тоже будут разделятся, в соответствии с разницей содержания изотопов...
mpa4b
При изобарном нагреве теплоёмкость 2-атомных идеальных газов (7/2)R. При изохорном -- (3/2)R для одноатомных газов, о чём и заявлено в учебнике. Странно, что вы эту разницу не выучили в том учебном заведении, где вас учили на конструктора гусенично-колёсных машин повышенной проходимости, и теперь вам везде мерещатся заговоры.
iMonin Автор
Вы абсолютно правы!
Именно об этом я и говорю
Приведённый вами пример Ср=(7/2)R. - это:
Ср= 7/2*8,31/0,029= 1002дж/кг
что точно попадает в известный показатель Свозд=1кДж/кг.
Почему же их заявление в УЧЕБНИКЕ про двукратное отличие теплоёмкости упругой системы "Твёрдого тела" от кинетической системы "идеального газа" не подтверждается столь же точно?
Значит газ- это тоже упругая среда!
Что я и пытался доказать...)))
mpa4b
На момент написания моего изначального комментария в тексте было написано, что якобы враки что теплоёмкость одноатомного идеального газа в изохорных условиях в 2 раза меньше чем твёрдого тела, а в качестве примера приводилась теплоёмкость воздуха (2-атомного газа) в изобарных условиях, что очевидно неверно. О чём я и заявил.
Ну и да, не вижу никакого открытия в том, что воздух при малых сжатиях/разряжениях ведёт себя как упругая среда. Это просто-напросто естественно. Для сильных волн (ударных) возникают уже всякие неравновесные процессы, а например для ультразвука важным становится теплопроводность (от разреженных/похолодевших частей волны к поджатым/подогретым), из-за чего ультразвук заметно затухает. Почему вы оказались так удивлены тем, что воздух похож на идеальную упргуюу среду при малых возмущениях -- я не понимаю. Неужели ваша "теория СТГ" это не описывает?
В комменте выше вы вдобавок попытались перевести стрелки и подменить смысл обсуждаемого.
iMonin Автор
Согласен, я не уследил, что 3/2R относится к теплоёмкости одноатомного газа, так как в тесте учебника слово ОДНОАТОМНОГО в этом месте как-то невзначай упустили.
Но вот суть моего возражения про невозможность для газов накапливать потенциальную энергию остаётся.
iMonin Автор
Так я как раз и говорю , что газ- это УПРУГАЯ среда на силах взаимного отталкивания, ровно на таких же по сути, как и пружинки в атомах кристаллов.
При этом я утверждаю, что КТГ- это неправильная модель, от которой пора уже отказаться.
konst90
А у вас есть "правильная" модель, которая бы описывала ВСЕ наблюдаемые в газе явления лучше"неправильной"?
iMonin Автор
Да, я её вам тут и описал:
Статическая теория газов на силах взаимного отталкивания в ближнем порядке.
konst90
Я не увидел описания лучше "неправильной". Где вы вообще в КТГ увидели равенство скорости звука и тепловой скорости молекулы? А нигде. Вы ее выдумали.
Потому что подумай вы хотя бы пять минут - вы бы поняли, что перпендикулярно поверхности поршня летит только та молекула, которая получила удар непосредственно от поршня. Дальше она врезается в другую молекулу, и та летит "от поршня". А поскольку удар в общем случае будет не в центр, направление ее полета - полусфера. А в среднем - 45 градусов. То есть при скорости икс проекция этой скорости на перпендикуляр к поршню - единица делить на корень квадратный из икс. То есть 1/1,41 раза. Вот вам и ваше расхождение в 40%.
Тут я могу ошибаться, и по-хорошему надо найти среднее значение проекции скорости после удара, приняв точку попадания случайной. Но ваше приравнивание вообще не выдерживает никакой критики.
Ну или ещё пример. Где в вашей модели более правильный расчет теплопроводности?
iMonin Автор
По КТГ вообще непонятно как и куда может передаться звук , особенно малых мощностей, если вокруг колотятятся молекулы как кувалдами в хаотическом движении на бешенных скоростях выше скорости звука. Вы понимаете что тепловая скорость 480м/с- это выше скорости звука 340м/с ??
Про статистическое распределение мне впаривать не надо. Вы в это верите?..Ну-ну, это ваше право.
Теплопроводность в КТГ вообще должна быть чудовищно большой, так как поток тепла уносится от источника без потерь в бескрайнюю даль с тепловой скоростью молекул.
konst90
"Мне непонятно" - это не ошибочность КТГ, а ваше непонимание. Вы никак не показали расчетами, что звук не может передаваться.
Статистика - это не вопрос веры. Это то, что можно посчитать. Вы и этого не сделали.
Точно так же как "должна быть". Какую теплопроводность вы получили, проведя расчет по КТГ? Никакую. Расчета нет.
И вы так и не ответили. Где вы вообще в КТГ увидели равенство скорости звука и тепловой скорости молекулы?
iMonin Автор
Передача слабых звуков по хаотическому биению молекул на тепловых скоростях- это всё равно что искать рябь от маленького камушка в штормовых волнах. Теория этого не запрещает, но по факту инструментально обнаруживаться не должно, так как измеряемый параметр оказывается на несколько порядков ниже фоновых шумов..
Статистика- это вопрос ВЕРЫ, так как с её помощью вы пытаетесь описать нечто НЕ наблюдаемое и НЕ проверяемое, при этом часто оправдываете то, что даже НЕ существует.
Теплопроводность- это показатель интенсивности переноса теплового потока через слой материала на неком перепаде температуры. Так вот у газа по КТГ теплопроводность близка к бесконечности, так как весь тепловой поток от поверхности через секунду оказывается в 500м от источника тепла, причём с нулевым градиентом падения температуры. По факту же теплопроводность газа очень низкая, а в направлении сверху вниз без конвекции и вовсе как у вакуума.
Да, я и предъявляю претензии к КТГ, что там НЕТ равенства скорости звука и скорости теплового движения . Хотя по механизму существования газа по КТГ звук должен распространяться именно с тепловой скоростью молекул.
konst90
Однако по факту это обнаруживается. Распространение звуков - наблюдаемый факт. Скорость звука - измеряемая и многократно измеренная величина. Средняя тепловая скорость - аналогично, измеряемая (и впервые измеренная в опыте Штерна в 1920 году). Это - наблюдаемые факты.
Если ваша теория не объясняет один из этих трёх фактов - то вам следует показать, что факт ошибочен (например, перемерить тепловую скорость), иначе ваша теория попросту не объясняет наблюдаемый факт.
И тепловая скорость, и скорость звука - наблюдаемы и проверяемы.
Где конкретно вы в КТГ нашли близкую к бесконечности теплопроводность - вы так и не показали.
Третий раз повторяю. Где вы вообще в КТГ увидели равенство скорости звука и тепловой скорости молекулы? Это было бы так, если бы все молекулы летали строго перпендикулярно поршню.
iMonin Автор
К опыту Штерна с испаряющимся серебром у меня столько вопросов, что это стоит отдельной статьи! Каково давление воздкха в их "Вакууме"???...Сколько соударений совершали молекулы серебра с воздухом в полёте? При какой температуре вылетала молекула серебра и с какой температуро должна была долететь до экрана?...ну. и так далее...
Тепловая скорость НЕ НАБЛЮДАЕМА!!!!...И это основная проблема в КТГ- ни доказать , ни опровергнуть- Чисты досужий вымысел и мысленнный эксперимент.
Молекула газа ударилась о горячую стенку, тем самым нагрелась до т емпературы стенки и полетела прочь с новой тепловой скоростью, отдавая тепло всем встречным молекулам, которые отправили его дальше с новой тепловой скоростью. Вот вам и уход тепла с нулевым градиентом по перепаду температуры, а это и есть "Нулевое сопротивление теплопередаче".
Повторяю тот же ответ:
Да, я и предъявляю претензии к КТГ, что там НЕТ равенства скорости звука и скорости теплового движения . Хотя по механизму существования газа по КТГ звук должен распространяться именно с тепловой скоростью молекул.
Если вы намекаете на рассеивание звука в разные стороны при соударениях молекул, то тогда и скорость звука должна была быть ПЕРЕМЕННОЙ, но и этого не наблюдается.
konst90
С тех пор сто лет прошло. Если бы Штерн оказался неправ, то это бы уже давно доказали экспериментально, опыт-то примитивный. Но нет. Ни один альтернативщик этого сделать не смог.
Проверяема. Эксперимент Штерна. Доказать его неправоту теоретически или показать практически вы не можете.
Так с чего нулевым-то? Молекула отдала - всё, нагрелся только очень тонкий слой.
"Должен по механизму" - это не ответ. Нигде в КТГ не постулируется равенство тепловой скорости и скорости звука. Более того, скорость звука зависит от температуры нелинейно. И это снова наблюдаемый факт.
Вообще, это начинает становиться скучным. Чтогравитация, что скорость звука, что теплопроводность - вы в каждом случае не можете:
Не можете взять общепринятую модель и в рамках модели (не теоретизированием, а расчётами) показать, что модель не бьётся с действительностью.
Не можете предложить свою модель, которая бы лучше общепринятой описывала наблюдаемые факты. И под "лучше общепринятой" я понимаю не "Ваша модель плохая потому, что я её не понимаю", а "Ваша модель не может объяснить вот это, а моя может". Существующий набор моделей прекрасно описывает что движение планет, что скорость звука, что передачу тепла. Чем ваша модель лучше и почему все должны пользоваться ей - непонятно.
iMonin Автор
Просто в 1930 всем было пофигу на опыты двинутых на голову физиков-теоретиков. Модель атома по Резерфорду из тех же времён тому подтверждение. Сейчас же придётся качать основы из старых учебников и не менее старых, но всё ещё неприкасаемых гуру-академиков. Ну, и кому из современных преподов-физиков и учёных-физиков нужно ломать свое удобное тёплое кресло?
Опыт Штерна при внимательном анализе на соответствие КТГ как раз опровергает КТГ,. Ну или просто ничего не доказывает для КТГ. Так опыт демонстрирует прямой вылет молекул из щели без каких- либо вариаций по направлению. А ведь вылетать из щели должны были бы молекулы всех направлений, если бы внутри цилиндра был газ по КТГ! То есть в цилиндре вокруг раскалённой нити насыщенного пара серебра не было, а летели через вакуум молекулы от самой нити, причём строго по прямой как пули. Отдельные молекулы могут выстреливаться из расплава даже при температуре плавления, при этом они тут же остывают (пар-то не насыщенный), и летят дальше как одиночное твёрдое тело. И где тут про газ?
Перечитайте ответ ещё раз. Для непонятливых: Нулевой градиент температуры= нулевое сопротивление= бесконечная теплопроводность.
Логику к модели сами применить не можете? Звуковое возмущение (то есть локальную прибавку собственной скорости) с какой скоростью уносят молекулы на тепловой скорости 480 м/с?
1.Я предъявил претензий к КТГ вполне чётко. Ваше нежелание слушать, слышать и думать - это уже ваша проблема. Верьте в КТГ дальше. Свобода ВЕРЫ- это ваше конституционное право.
2.Свою модель я давно предъявил, называется она "Статическая теория газов" (СТГ). Статью по ней можете прочитать здесь же на Хабре в моём списке публикаций. Собственно по СТГ я и оцениваю все явления в своих статьях про газовую динамику, что в ЖРД, что в ресивере под давлением с малым отверстием. Тоже можете почитать на досуге.
3. Кстати, а каими законами описывают движение Луны???...Задача трёх тел не имеет общего решения. Движение луны вокруг Земли также не является частным устойчивым решением. Так почему Лупа не улетает от Земли , хотя по законам глобальной гравитации должна была бы так делать каждый месяц и без возврата. ...Это к вопросу о прекрасном описании движения планет...)))
Про остывание газов вы мне не расскажете? Как они остывают без контакта с холодными поверхностями на высоте атмосферы, если они не могут излучать и поглощать энергию в виде квантов?
konst90
Судя по "остывающим молекулам", КТГ вы не поняли. Вот прям вообще. Потому что в КТГ температура - это средняя кинетическая энергия молекул. Соответственно, одиночная молекула температуры иметь не может и "остынет" (то есть потеряет кинетическую энергию) только при взаимодействии с другой молекулой (или атомом, или электроном, или полем - не суть). А если молекула просто слетела с поверхности нагретой проволоки в глубокий вакуум - она будет лететь с постоянной скоростью, пока куда-нибудь (в случае опыта Штерна - в экран) не врежется, и "остыть" в полёте не может.
А поскольку КТГ вы не поняли - ваши выводы относительно скорости звука, теплопроводности и диффузии оказались неверными. Но это не проблема КТГ, это проблема вашего непонимания.
Это вообще общая проблема альтернативщиков. Они, не понимая общепринятой теории и не умея ей пользоваться, сооружают соломенное чучело и громят его. Это особенно хорошо видно на примере гравитации. Вы не способны взять закон обратных квадратов (наблюдаемое со времён Кавендиша явление), численно решить задачу трёх тел и показать, как должна двигаться Луна относительно Земли и Солнца, но пытаетесь опровергать огромный пласт науки. Когда сможете - я с огромным удовольствием готов буду это обсудить, но пока у вас нет решения - говорить попросту не о чем.
Аналогично и с КТГ. Вы не можете, пользуясь математическим аппаратом КТГ, показать её внутреннюю противоречивость. Вы не можете провести опровергающий КТГ опыт (так опровергались чуть ли не все научные теории). Вы не можете предложить свою теорию, которая бы объясняла то, что КТГ объяснить не может. Всё, что вы можете - это называть её ошибочной, никак не доказав это ни математически, ни на практике.
MixonK
"При какой температуре вылетала молекула серебра и с какой температуро должна была долететь до экрана?"
Извиняюсь, но не "молекула", а атом. И температура это коллективное свойство вещества, а не отдельно взятой молекулы/атома/частицы.
iMonin Автор
Ваше заявление про то, что " температура это коллективное свойство вещества", уже звучало ране от других и было опровергнуто.
Общее, состоит из частей, но и у части есть свои независимые характеристики.
Тем более по определению АТОМ- это наименьшая часть вещества, сохраняющее все свойства общего вещества, и является носителем этих свойств.
Так что одиночный атом имеет собственную скорость, которую именно по КТГ приравнивают к температуре.
Или я в чём то ошибся?
MixonK
Если не сложно, дайте ссылку на конкретный комментарий где это было опровергнуто.
iMonin Автор
тут уже более 100 постов...
Вы можете мне поверить на слово или перечитать их самостоятельно.
MixonK
Вы довольно часто предлагает во что то верить и в данном случае предлагаете поверить вам. Научный подход не подразумевает принимать все на веру. Если у вас есть более весомые аргументы, то прошу вас возразить аргументированно.
konst90
Где вы взяли это определение?
Атом не сохраняет все свойства вещества. Самый простой пример - молекулярный кислород (O2) и озон. Атомы те же, а свойства разные.
А вещество H2O, которое люди называют водой, так и вовсе состоит из разных атомов, и его свойства отличаются от свойств как водорода, так и кислорода. А свойства перекиси водорода (H2O2) отличаются от свойств воды.
iMonin Автор
Вы путаете АТОМ и МОЛЕКУЛУ из атомов!
Вам надо дальше отвечать?
Вики:
А́том (от др.-греч. ἄτομος «неделимый[1], неразрезаемый[2]») — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств[1][
konst90
Я ничего не путаю. Это вы не смогли прочитать определение.
Химического элемента. Не вещества. Это разные понятия.
Носителем же свойств вещества атом в общем случае быть не может, потому что разная комбинация одних и тех же атомов в молекулы даст разные свойства.
iMonin Автор
Ну-да, ну-да..)))
Разная комбинация автомобилей может создать пробки разных форм на дорогах...
Вот только как это характеризует металл, из которого те автомобили были сделаны?
mpa4b
Интересно, что так и есть в условиях вакуума (одно из определений вакуума -- когда длина пробега молекул до столкновений превосходит характерный размер сосуда), теплопроводность начинает зависеть от давления и на этом даже основана работа некоторых вакууметров. В условиях атмосферного давления теплопроводность почти не зависит от давления -- т.к. распространение более горячих молекул получается по сути той же диффузией. Чем больше таких молекул (больше давление), тем с одной стороны больше переносчиков, с другой стороны им труднее диффундировать, т.к. длина свободного пробега уменьшается.
Но если автор не верит в это потому что "ну не может же быть!" -- ну хм... Я не знаю чем тут уже можно помочь :)
iMonin Автор
А с кем и о чём вы сейчас спорили?
Из вашего текста я этого не понял.
Вроде, по тексту судя, как вы согласились со мной, но почему-то об этом не сообщили.
При этом в заключении оказалось, что вы мне возражали, но все аргументы почему-то подтверждали СТГ, и опровергали КТГ.
konst90
У человека законы Ньютона не работают, а вы про какую-то разницу между изобарой и изохорой.