Есть известный парадокс «чайного листа», якобы объяснение которого приписывают Эйнштейну и которое заключается в том, в том, что у дна чашки на жидкость действует сила трения, что вызывает появление вторичного потока, который в итоге и сносит чаинки к центру.
Возникает вопрос, а так ли верна его трактовка с точки зрения современных знаний и накопленного экспериментального материала? Возможная альтернативная трактовка данного феномена и некоторые следствия из него и являются темой данной статьи.
Прежде всего стоит отметить, что при размешивании чая в стакане образуется явно видимое круговое движение, которое естественно ограничено стенками стакана. То есть появляется ток жидкости вдоль неподвижной опоры. И согласно исследований Сировича (патент RU 2 191 931 C2, https://yandex.ru/patents/doc/RU2191931C2_20021027 и ряда других их же патентов) в этом случае возникают «вихревые ковры» на поверхности опоры.
То есть, экспериментально было установлено, что движение жидкости относительно стенок вызывает появление вихрей. В патенте Сирович описывает устройство борьбы с данным явлением, но борьба оказалась безуспешной, уменьшить влияние вихрей не удалось и дальше исследования не проводились.
Практическим примером, подтверждающим реальность существования подобных вихрей можно привести их анализ в работе Ю.М. Кочеткова «Турбулентность. Вихри Тейлора-Гёртлера».
Кроме этого можно отметить результаты эксперимента «Кромка», суть которых в том, что было обнажено, что «при истечении в вакуум пристеночная пленка на выходной кромке сопла разворачивалась на 180 град. и начинала двигаться по наружней поверхности в обратном направлении, преодолевая даже силу тяжести», а также тот факт, что при установке защитного экрана между ним и выходным соплом устанавливалась область давления. Что прямо указывает на то, что выходящем из сопла реактивного двигателя потоке из приграничных к соплу слоев струи вылетает в статистически значимом количестве часть потока в обратном направлении (в вакууме). И пристеночные вихри Тейлора очевидным образом объясняют данное явление.
Таким образом, факт возникновения подобного явления позволяет его трактовать как возникновение отдельного слоя жидкости (в нашем случае в стакане), при этом особо стоит указать на то обстоятельство, что данный слой состоит из вращающихся вихрей, состоящий не из отдельных молекул жидкости, а их организованных конгломератов (или кластеров), что позволяет вести дальнейший анализ не на молекулярном уровне, а на более высоком уровне агрегации. Этот вывод очень важен и затратим некоторое время на анализ этих структур с целью уточнения, случаен ли данный факт или является следствием фундаментальных причин.
Прежде всего необходимо уточнить, что структура данного образования довольно проста и давно уже давно известна. Подобную структуру отрыл Тейлор в ходе исследований ряда решений уравнений Навье-Стокса в тонком зазоре между двумя плоскостями.
Естественно возникает вопрос о причинах стабильность данной структуры в приложении к «вихревым коврам» Сировича.
Первым интересным фактом является то, что влияние обычного трения, которое в былое время считали чуть-ли не причиной «грядущей тепловой смерти вселенной» в данном случае предельно минимизировано. Рассмотрим силы, действующие между катящихся в одну сторону вихрями и соответствующих сил противодействия. Учитывая, что тела вращаются, то закон Ньютона не применим, а применяется правило прецессии.
Трение ускоряет вращение обоих взаимодействующих вихрей. Немного неожиданный вывод, однако он экспериментально подтвержден, имеет даже официальное название: эффект Магнуса и, более того, имеет даже на редкость красивые примеры своей реализации. Так известный в футболе удар «сухой лист» целиком и полностью основывается на этом явлении (https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/147743/pub_5bbcdbfac4487100abab98a4_5bbce29fd88f8300aa77c044/orig).
Есть и более зрелищные видео (https://www.youtube.com/watch?v=qlXBa5hpyxM) на котором хорошо видно, что в конце полета при броске с плотины мяч летит чуть-ли не горизонтально, но возможно с его просмотром теперь будут сложности из-за ограничений ютуба.
На обоих видео хорошо видно, что мяч сильнее поворачивает траекторию ближе к концу полета, а это возможно только тогда, когда скорость вращения увеличивается, а линейная скорость снижается. При этом, сам эффект Магнуса учитывает только боковую силу, а на увеличение скорости вращения тела внимание не акцентируется.
В итоге, сжатый со всех сторон вихрь от самого этого сжатия только ускоряет вращение. Естественно, энергетические ограничения имеют место и до гигантских угловых скоростей вихрь раскрутиться не может, тем более что срок его жизни не так велик, поскольку траектория катящегося вихря пересекает другие вихри и он разрушается. Но только для того, чтобы возникнуть вновь и все повторить.
Нельзя сказать, что данный эффект был неизвестен ранее. Так в статье «Волна на воде» (https://infourok.ru/nauchnoya-statya-po-fizike-na-temu-volna-na-vode-4413426.html) указывается на факт самовращения круглого цилиндра при обтекании его водой: «Круглый цилиндр закрепите так, чтобы он мог свободно вращаться вокруг своей оси при несимметричном обтекании струёй воды. В какую сторону будет вращаться цилиндр? «Здравый смысл», то есть наш жизненный опыт, подсказывает, что он будет вращаться в ту сторону, в какую его раскручивает толстая часть струи. Однако цилиндр не всегда вращается в естественно ожидаемом направлении! При некоторых специально подобранных значениях параметров он вращается в противоположном направлении». Но факт вращения сам по себе почему-то не привлекал к себе внимания исследователей, ведь если на предварительно раскрученный цилиндр направить струю воды, то он ускоряет свое вращение.
Уже данный факт может считаться некоторым открытием, давным давно известным, правда, но незаслуженно не обращающим на себя внимание!
Немного иная ситуация с трением качения о твердую поверхность. Так как в данном случае вихрь выступает в роли ведомого колеса, то по сути это трение является определителем скорости вращения, образуя момент вращения. При этом потери энергии, характерные для трения качения (деформация и адгезия) в случае жидкостей будут чрезвычайно малы. Кроме того, трение качения энергетически намного выгоднее трения скольжения. Здесь сразу стоит отметить, что переход от качения к скольжению по неподвижной поверхности резко ухудшит энергетические потери.
Стоит отметить, что размеры вихря зависят от энергетики потока и они могут вырасти до значительных размеров. Это давно известный самолетостроителям факт:
Но как пилотов, так и авиаконструкторов больше обычно волнует проблема подъемной силы крыла и вихри воспринимаются как неизбежное зло, но рост размеров вихрей при этом установлен эмпирически вполне достоверно.
Аналогично, гидродинамикам также хорошо известно свойство жидкостей образовывать вихри в случае изменения давления в потоке жидкости:
В случае же вихрей в рассматриваемой системе рост вихрей обеспечивается ростом скорости потока, что тоже установлено экспериментально самим Тейлором. Когда вихрь дорастает до другой ограничивающей поверхности, то система резко меняет свою структуру переходя в явно зафиксированную визуально Тейлором конфигурацию (меньшие вихри Тейлор просто не видел). При этом резко возрастают энергетические потери, т. к. вихрь уже не может просто катиться по поверхности и вынужден к скорости качения по поверхности добавлять линейную скорость скольжения по ней, что радикальным образом сказывается на потерях. Энергия самого вихря при этом уже так велика, что он не разрушается, соответственно этому и перестраиваются траектории движения вращающихся в разные стороны вихрей, не допуская их пересечений в сложившихся условиях, тем самым формируя пары вращающихся в разных направлениях вихрей. По сути именно образовавшуюся пару встречно вращающихся вихрей и принято назвать вихрем Тейлора.
Таким образом, достоверно установлено образование системы вихрей в движущейся жидкости (да и в газах тоже), при этом сами вихри имеют размеры, зависящие от энергетики потока.
Естественно понятна причина возникновения вращений в разные стороны, поскольку закон сохранения момента вращения для вихрей никто не отменял и в целом для системы даже парных вихрей момент вращения должен быть равен нулю.
Аналогичные рассуждения можно привести и для слоев жидкости, расположенных ближе пограничного к оси стакана. Ведь в итоге при течении жидкости, например в трубопроводах, устанавливается так называемое течение Пуазёйля (https://ru.wikipedia.org/wiki/Течение_Пуазёйля)
Итак, жидкость внутри стакана образует систему вихревых слоев. Рассмотрим два граничащих друг с другом слоя, не являющихся пристеночными, с точки зрения действующих сил и сил противодействия.
Каждый вихрь слоя в таком случае также окажется в ситуации ведомого колеса, когда движущая сила определена другими вихрями слоя, подталкивающими рассматриваемый вихрь. Однако вихрь внутреннего слоя при этом естественно будут располагаться возле вихря внешнего слоя с противоположным направлением вращения, поэтому вихрь внешнего слоя будет напрямую ускорять вихрь внутреннего слоя просто по геометрическим соображениям, т. к. скорость движения точки окружности в 2 раза превосходит скорость движения ее центра.
Естественно, что данная схема имеет границы применимости, поскольку вихри внешнего слоя не катятся по твердой поверхности, а скользят по вихрям предыдущего слоя, то удвоения скоростей конечно же не будет, но принцип ускорения внутреннего слоя внешним останется. В конечном итоге образуется некоторая конфигурация из вращающихся движущихся вихрей в различных слоях.
Таким образом система вихрей будет поддерживать более высокую скорость движения вихрей внутреннего слоя относительно наружного.
Из рассмотрения данной схемы очевидно, что слои, расположенные ближе к центру стакана будут иметь более высокую скорость вращения, что совпадает с результатами расчетов по уравнениям Навье-Стокса.
Подобное соотношение скоростей различных слоев аналогично профилю скоростей Пуазёйля при токе в трубопроводе. Но учитывая вихревой характер каждого слоя можно уже объяснить наличие завихренности потока.
Собственно после получения данных результатов можно объяснить парадокс «чайного листа». Учитывая, что во вращающихся слоях сохраняются законы моментов инерции, можем написать:
где Ji = Mi*Ri^2/2 – моменты инерции частиц, Mi – масса частицы или вихря, Ri — радиус вращения частицы
Чайные листки не являются вихрями и их плотность выше чем у воды (т. к. они тонут). Угловые скорости листков равны угловым скоростям вихрей воды поэтому располагаться от оси вращения они будут на том расстоянии, которое удовлетворяет вышеприведенным соотношениям, чем больше масса, тем меньше радиус.
На этом по сути альтернативное объяснение проблемы «чайного листа» можно было бы и закончить. Давайте попробуем оценить то, что было получено в результате данного, абсолютно «шапочного» исследования.
1. Экспериментальными исследованиями и реальными фактами было установлено в жидкостях и газах образование вихрей. Размеры вихрей зависят от энергетических параметров соответствующих жидкостей и газов.
2. Вихри обладают внутренней структурой, что существенным образом меняет понятие энтропии системы, поскольку вместо случайного движения по разным направлениям молекулы организуются в структуры имеющие жесткие характеристики связей взаимодействующих частей.
3. Очевидным образом образование вихрей соответствует принципу минимума потенциальной энергии, который постулирует что система должна минимизировать потенциальную энергию связки: система и окружающая среда. Энергия, аккумулированная в вихре существенно превышает энергию молекул его составляющих за счет увеличения энергии взаимодействия. Соответственно, любые теории, не учитывающие вихрей не соответствуют данному принципу, включая и молекулярно-кинетическую.
4. Структура вихрей образована при существенно большем использовании законов вращения, позволяя в частности использовать силы противодействия для увеличения своей энергетики, а не на потери, как в большей части построены существующие технологии.
В свою очередь вращательное движение таит для существующей науки множество тайн и по сути в настоящее время совершенно не изучена. Как пример — исследования Богомолова, прямо свидетельствующие о том, что энергетика вращения пока terra incognita.
5. Внутренняя структура и соответствующая энергоемкость вихревых образований прямо нарушает постулаты существующей молекулярно-кинетической теории, не учитывающей данное обстоятельство. Справедливости ради надо уточнить, что в прошлом веке уже были попытки учета данного обстоятельства (кластерная теория теплоемкости: «Поведение теплоемкости реальных газов существенно отличается от той картины, которую рисуют классическая и квантовая теории. Особенно наглядно это видно на примере одноатомного газа...»), но дальше пары гипотез она пока никуда не ушла (https://wmw-magazine.ru/sci/8918.php), поскольку исследователи почему-то в упор отказывались рассматривать механизмы стабилизации кластеров (структур), используя понятия типа «колебательной энергии».
6. Такие привычные понятия, как например температура, оказываются соответствующим неизвестно чему. Поскольку газы и жидкости структурно упорядочены, причем в этих структурах обязательно присутствуют элементы с различными скоростями и объемами и распределение скоростей и объемов частей данных структур (вихрей) соответствует механизмам их стабилизации, то никакой «среднестатистической случайностью» тут в общем случае и не пахнет. И уж тем более заведомо структурированными являются потоки газов и жидкостей. Собственно данное обстоятельство давным давно не является открытием, но почему-то дальше констатации фактов никто не идет (https://dzen.ru/a/Xx7RzXRhF2qFhxaT).
7. Образование вихрей в газах и жидкостях оставляет под большим вопросом инструментальные исследования измерения скоростей движения молекул, т. к. по сути измеряются скорости движения их структурных конгломератов или кластеров (вихрей), включая известный опыт Штерна, что явно не соответствует скоростям самих молекул, т. е. фактические скорости молекул заведомо другие. Об этом, например, говорит известный эффект Прандля-Глоерта.
Четко заметна линия конденсации паров воды в капельки, начинающейся сразу за фронтом ударной волны. Но для того, чтобы капелька воды сконденсировалась, необходимо чтобы молекулы воды из прилежащего объема воздуха каким-то образом добрались до места их будущей конденсации (им заранее узнать знать где это место будет!), ведь согласно закону парциального давления газов молекулы воды должны быть более менее равномерно распределены в объеме (что подтверждает факт их возникновения везде за ударным фронтом) и им надо добрать до нужного места и успеть сконденсироваться в капельку (что тоже не мгновенно происходит), причем траектория их движения до этого места заведомо не прямая линия. А самолет-то летит на околозвуковой скорости (около 300 м/с), молекулы же воздуха имеют по существующей теории средние скорости около 500 м/с (при этом после охлаждения после прохода фронта ударный волны их скорость должна быть ниже), а капельки конденсируются практически мгновенно. Таким образом данный факт свидетельствует о том, что скорости молекул газа существенно выше, чем принято считать и примерно соответствуют скоростям ударный волны т. е. около 2000-3000 м/с, что примерно на порядок не соответствует молекулярно-кинетической теории.
8. Пренебрежение исследователями фактов образования вихрей в воде и воздухе в прямом смысле слова заводит их в тупик в ходе объяснения результатов реальных экспериментов. В подтверждение данного тезиса приведу несколько таких примеров:
а) В данной работе исследовался процесс конденсации в сопле Лаваля. Теоретически данный процесс должен приводить «к выделению значительного количества тепла и изменению параметров течения по сравнению с сухим газом». Практически же изменения действительно были зафиксированы и в конечном итоге «число Маха уменьшится на 1 по сравнению с течением сухого воздуха», как замечено в статье «за счет возрастания скорости звука из-за конденсационных процессов». Правда исследований зависимости скорости звука от параметров конденсации влаги найти не удалось, да и само явление возрастания скорости звука при появлении объемно распределенных физических ограничителей звуковых волн в виде капель как-то не самоочевидно. http://chemphys.edu.ru/media/published/gidaspov_2018_а2.pdf
б) Пример подтверждающий действительно серьезный подход к полученным материалам это исследования Котоусова. Полученные результаты были явно неожиданными, но исследователь не побоялся их опубликовать. Однако объяснения факта ускорения воды за счет обжатия струи наружним атмосферным воздухом явно неудачны. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/8644
Исследования повторены Шишманцевым и эффект подтвержден. https://khd2.narod.ru/authors/shshmncv/shshmncv.htm#II_NEXT
в) Исследования изучения возможности ветровых двигателей двигаться быстрее ветра.
В ходе работы была предпринята попытка построения транспортного средства (Blackbird), использующего силу ветра для движения со скоростью превышающую скорость ветра. Попытка была удачна, удалось превысить скорость ветра в почти 3 раза при движении по ветру и более чем в 2 раза при движении против ветра. Объяснения данного факта ортодоксальной наукой, естественно, отсутствует.
https://en.wikipedia.org/wiki/Blackbird_(wind-powered_vehicle) или чуть подробнее https://habr.com/ru/news/566296/
г) Ниже приведены три примера технической реализации одной и той же идеи. Все реализации были успешны и реально применяются (или могут применяться).
- Двухконтурные двигатели Люльки https://dzen.ru/a/X0zDWwx_1gtNMH-a
- Способ подачи среды через конфузор осевого компрессора (RU 2 295 064 C1). Данным устройством снижены потери давления входного конфузора компрессора с зафиксированным увеличением КПД. https://yandex.ru/patents/doc/RU2295064C1_20070310
- Устройство аэродинамического охлаждения воздуха (патент номер 142692). Данным устройством идея всех приведенных примеров реализована, так сказать, в «химически чистом» виде. Техническим результатом данного устройства должно было быть охлаждение воздуха в устройстве ниже, чем достигается обычным соплом. Результат был достигнут.
На попытки объяснения эффекта авторами с точки зрения ортодоксальной молекулярно-кинетической теории, что называется без слёз не взглянешь: «1. При адиабатическом истечении воздуха из сопла 2, при коэффициенте адиабаты к=1,4, его температура изменяется пропорционально перепаду давления в степени (1-к)/к=0,286. При расширении воздуха в канале между соплом и корпусом устройства (расширительной камере 4), где, за счет отсоса воздуха потоком, вытекающим из сопла, давление ниже, чем за пределами устройства, температура воздуха снижается пропорционально изменению удельного объема в степени (1-к)=0,4. Для отсоса воздуха, поступающего в расширительную камеру и создания в нем давления, пониженного, по отношению к давлению за устройством, геометрические размеры сопла, площади входного и выходного сечения расширительной камеры и выходного патрубка 5 должны быть рассчитаны по известным методикам расчета эжектирующих устройств или определены экспериментально. 2. Снижение потерь с выходной скоростью сопла достигается за счет того, что выходящий из сопла поток используется для совершения работы по отсосу воздуха из расширительной камеры, обеспечивая снижение его температуры. Разделение общего потока на два параллельных позволяет снизить общее аэродинамическое сопротивление устройства.»
Все приведенные выше три различных устройства реализуют принцип ускорения воздуха в устройстве выше, чем в обычном сопле. При этом ускорение потока достигается при меньшей потере давления. Естественно объяснения механизма работы данных устройств с ортодоксальной «научной» точки зрения не существует по объективным причинам — оно невозможно, т. к. использовать уравнение Бернулли в случае принудительного разделения слоев потоков с разными плотностями, объемами и скоростями движения и обязательным в следствии этого образованием внутренних вихрей, мягко говоря затруднительно, а уж что ждет желающих применить в этом случае энтропию даже представить себе сложно.
Автор сознательно не приводит в качестве данных устройств эжекторы и усилители тяги, все попытки описания которых можно охарактеризовать как натягивание существующего презерватива «открытых законов природы» на глобус «реальной действительности, данной нам в ощущениях». Вот выдержка из диссертации Шалимова А.В «Исследование влияния эжекторных установок на воздухораспределение в рудничных вентиляционных сетях произвольной топологии»: «Энергетические модели эжекции дают точные результаты только в весьма узкой области параметров.» более конкретно характеризующая существующее положение вещей.
9.Все приведенные примеры и явления были заведомо неизвестны основателям современных научных понятий и законов, в связи с чем никоим образом все критика не может их касается, для своего времени все их открытия были прорывом. Вот их потомки к приведенным рассуждениям имеют гораздо большее отношение, поскольку имея существенно большую инструментальную базу решили просто толочь воду в ступе, а не думать своей головой.
Такие вот мысли приходят глядя в стакан.
P.S.
1. Название статьи характеризует отношение автора к текущей ситуации в «фундаментальной науке о наиболее общих закона природы, материи, её структуре, движении и правилах трансформации».
Вспоминается анекдот: мужик устраивается на работу, у него интересуются:
— Что можешь?
— Могу копать.
— Что еще можешь?
— Могу не копать.
— Лестницу сделать сможешь?
— Да, но долго копать придется.
2. В статье немного рассмотрен только один, самый простой вариант вихрей — вихри Тейлора. Существенно более сложный и намного чаще встречающийся в природе вихрь Бенара, к сожалению требует гораздо большего объема для описания и в статью не влезет, она и так получилась немаленькой. При этом часть приведенных примеров реализации вихрей в существующих технических устройствах описываются именно вихрями Бенара.
Комментарии (19)
iMonin
28.08.2024 10:55+1В вихрях есть энергия, но она не больше той энергии в струе, породившей эти вихри при своём торможение.
Примеры сложных устройств типа авиационных двигателей- это вообще не аргумент, так как количество неучтённых факторов в установке просто зашкаливает.
Разгон телеги по ветру быстрее ветра за счёт энергии ветра- это инженерный бред. А факт фиксации такого разгона в эксперименте- это лишь методическая ошибка измерений, когда разгон был на порыве ветра, а фиксация превышения скорости ветра осуществлялась на выкате телеги при сильно упавшем ветре. В противном случае было бы зафиксировано появление вечного двигателя, берущего энергию ниоткуда для преодоления сил трения в подшипниках колёсных опор и сопротивления обгоняемому ветру от самой телеги.
Истечение струи газа из сопел приводит к охлаждению струи ровно на величину получаемой кинетической энергии. Статей на эту тему тьма, включая академические издания с кандидатскими по теме. а также моя на хабре https://habr.com/ru/articles/763048/
Истечение воздуха из сосуда под давлением действительно происходит с превышением скорости звука приблизительно на 40%. Мои статьи по этой теме с экспериментальными данными https://habr.com/ru/articles/699564/ и https://habr.com/ru/articles/768916/
В газовой струе истекающей из цилиндрического насадка ещё остаётся прорва не израсходованного давления ПОПЕРЁК потока, именно это поперечное давление в газе и создаёт распихивание в боковом направление охлаждающего слоя по стенке насадка.
В туманном конусе за истребителем молекулам воды нет необходимости куда-то бежать, чтобы сбиваться в капли. Молекула воды просто превращается в каплю из ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ, сменяя фазовое состояние по команде свыше, переданной неизвестной всемогущей силой. Одинокая молекула жидкости становится рассеивающим свет элементом тумана самим фактом смены агрегатного состояния. Или вы считаете каплей только комок слепленных вместе молекул жидкой воды? И сколько надо отдельных молекул собрать в кучу для получения свойств жидкой капли?
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55По пунктам:
Замечательно, изначальный вопрос о том, что вихри - это кладбища энергии, можно считать закрытым.
Подобного рода конструкции достаточно часто используются и не являясь конструктивной особенностью именно двигателя, как эжектор, как например тут https://yandex.ru/patents/doc/RU202545U1_20210224 или тут
Сопла двигателей TF-30-P самолета General Dynamics F-111 Aardvark. Об этом есть много примеров в статье https://avia-simply.ru/reaktivnoe-soplo-v-aviacii/
Как я понимаю, вопрос звучал достаточно серьезно и исследования проводились на эту тему, например тут https://www.techinsider.ru/technologies/10770-po-vetru-bystree-vetra-fenomen/. Моя позиция по данной теме отражена в ответе на предыдущий комментарий.
Согласен. Только в уравнении Бернулли скорость зависит от давления и плотности, на что и обращал внимание.
В этом отношении Ваши статьи и явились для меня примером для написания как комментариев к ним, так и данной статьи, как хороший образец того, как нужно думать самому и искать варианты объяснения существующих реальных данных, спасибо Вам за них.
Да это возможный способ описания, но возможны и альтернативы, как пример одной из них и была данная статья.
Вот здесь не понял совершенно. Считаю, что агрегатные состояния (тело-жидкость-газ) это различные варианты связей между молекулами, а не состояние отдельной молекулы. Мне неизвестны, например, сведения об изменении размеров молекулы воды при переходе ее в состояние лед (плотность должна уменьшится). Размер молекулы воды примерно 0,28 нм и он не меняется. Что считать каплей большой вопрос, т.к. несколько молекул каплю точно не делают. В работе https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38821 предлагают термин микрокластер, но без точного указания количества (несколько молекул от двух до нескольких сотен). Так что можно принять, на первый взгляд, оценку в 500 молекул. С учетом того, что согласно закону Рэлея можно считать оптически неактивными частицы с размером 10^-7 м, а в эффекте Прандля-Глоерта видимость падает уже через несколько сантиметров, то размер капель там явно больше. Кроме этого стоит учитывать и немного неизвестный факт, а именно коэффициент конденсации воды 0,04 (Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. М.: Химия, 1966), то даже длина траектории до места конденсации будет не такой заметной задержкой.
iMonin
28.08.2024 10:55ОК
"эжектор"- это слишком широкое понятие, которое лепят к чему попало в разных разделах техники.
Телега может бесконечно близко приближаться к скорости ветра, но преодолеть этот порог она без подвода дополнительной тяги не сможет. (воздушные шары летают на скорости ветра постоянно)
Уравнение Бернулли не работает для газов совсем. Хотя на малых потерях как в вентиляции такое загрубление допустимо в ИНЖЕНЕРНЫХ расчётах, где погрешность заложена в эмпирических коэффициентах местных сопротивлений.
Очень РАД...)))
Нельзя строить правдивое объяснение эффектов для реального газа на полостью лживой Кинетической теории газов.
Как раз мелкие капли при равной массе общей взвеси дают более плотный туман. Далее следует вопрос про связь с Богом: Откуда отдельная молекула парообразной воды узнаёт о необходимости мгновенной конденсации из-за столь же мгновенного переохлаждения воздуха при адиабатическом расширении за крылом или лопастью винта самолёта???
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Возможно, что и так, но факт присутствует и можно пытаться его объяснить так или иначе. Если факты мешают теории, то тем хуже для фактов немного не соответствует Вашей же позиции в 6 пункте.
Так и я пытаюсь каким-то образом найти объяснения фактам и МКТ меня тоже не устраивает. В теории отталкивающихся друг от друга молекул мне не удается объяснить факты наличия конденсата в виде капель, также трудно объяснить механизмы горения, как образуются новые вещества на воздухе, если молекулы не сталкиваются?
Гипотеза Гришаева, все всякого сомнения возможна, принимать ее или нет, вопрос больше философских воззрений. Аборигенам условного острова Мапату-Боромоту вполне достаточно для объяснения движения солнца по небу гипотезы божественной огненной колесницы. Но ведь возможны и другие варианты объяснения этого явления. Чудовищная мощь цифрового Навигатора, могущего просчитать все варианты максимизации вероятностей движения для каждого фотона меня, честно говоря сильно смущает. Особенности электричества можно было бы объяснить и по другому, к примеру что понятие + и - зарядов это проявления вращения электрона в одну или другую сторону и т.п. В общем считать что мир познаваем и изучаем или приписывать что-то Богу дело лично каждого.
А отдельная молекула, по моему мнению, как одна ласточка - весны не делает. О своем состоянии ей и знать не надо, вопрос во взаимной энергетике при контакте с другой молекулой при присоединения, при подходящих условиях (типа ориентации), и о том, какая связь на данной энергетике (скорости) может получится. Грубо говоря, смогли/успели внешние электроны скоординировать свои орбиты с аналогичными электронами другой молекулы - имеем лед, зацепиться получилось, но еле-еле, своя собственная энергетика атомов мешает - имеем воду, не получилось - летим мимо дальше в виде пара. Ну и возможность поглощать/отражать/рассеивать видимый нами свет у отдельной молекулы, думаю мизерны.
iMonin
28.08.2024 10:55-
Хреново поставленный и невоспроизводимый эксперимент- это Фейк, а не Факт...Хотя оба на Ф...)))
Теория строения газа на силах отталкивания объясняет только механические свойства газа. Эта теория никак не объясняет всех законов физики, которые заданы явно извне и никак не прописаны в самом веществе, которое просто подчиняется внешним приказам. Наш мир- это лишь картинка на экране компьютера, а сам компьютер вообще неизвестно где находится.
Пока меня устраивает теория Гришаева. Даже в ней мы имеем возможность находить разумные объяснения некоторых реальных свойств вещества и мира в целом. КТГ же вообще никак не соответствует реальности.
Отдельная молекула уже обладает всеми свойствами вещества при взаимодействии с молекулами себе подобного или другого типа + набор правил из внешнего управления. Конденсация возникает при изменении межмолекулярных расстояний в газе на доли процентов при нахождении паров воды на линии насыщения. И для конденсации молекулам воды никуда не нужно бежать через ряды молекул воздуха на встречу с другой одноимённой молекулой, которая к тому же ещё и не будет (не станет) ещё жидкой.
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Ну, как сказать. Дело в том, что этот "Хреново поставленный и невоспроизводимый эксперимент" немного ранее поставили в СССР, о чем была публикация Григорьев Б. В., Лысенко Г. П. Обратная связь // Журнал «Изобретатель и рационализатор», 1979, № 11
Григорьев Б. В., Лысенко Г. П. Обратная связь Чуть позднее в НИИ механики МГУ рассчитали, что максимальная скорость корпуса достигается, если пропеллер больше гребного винта примерно в 5,5 раза. При скорости ветра 10 м/c (36 км/ч) относительно воды построенная экспериментальная модель разгонялась до 2 м/c.
Автор ветромобиля собственно тайны из конструкции не делал и публиковал все в соответствии с возросшими возможностями в виде видео.
Собственно сами можете сравнить:
Схема конструкции Григорьева и Лысенко Учитывая, что с ютубом могут быть проблемы, даю ссылку на рутуб, где дед сделал аналогичный "невоспроизводимый эксперимент на букву Ф", что называется из говна и палок, в прямом смысле этого слова.
Замена винта и воды на колеса и землю, естественно являются принципиальным моментом, ставящим крест на реализации, не так ли? Тем более, что крест это больше к слову Божьему, а все статьи и видео - Фуфло, а не факт. И если факт противоречит теории, то это его проблемы...
-
Да я с радостью бы принял такую теорию. Вот только есть нюанс, явление разворота граничных с соплом потоков, как описано в примере статьи (эксперимент "Кромка"), это к "механическим свойствам газа" относится или метафизическим? Собственно причиной разборок в том случае стало то, что летевшее вбок несгоревшее топливо из поворотных двигателей сильно загрязняло иллюминатор и мешало космонавтам подсматривать за интимной жизнью инопланетян, чем несказанно их огорчало, почему они и наябедничали конструкторам...
В МАИ как-то озаботились тем, что центральная часть струи реактивного потока при перерасширении почему-то летела наоборот в сопло, а не от него.
https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1725038685&tld=ru&lang=ru&name=6efd14468fea1db68ed5cb34f57db1d6.pdf&text=явление%20разворота%20центральной%20части%20струи%20перерасширенных%20газов&url=https%3A%2F%2Fmai.ru%2Fupload%2Fiblock%2F6ef%2F6efd14468fea1db68ed5cb34f57db1d6.pdf&lr=67&mime=pdf&l10n=ru&sign=29f4de60e92c375d7f888d0c26130368&keyno=0&nosw=1&serpParams=tm%3D1725038685%26tld%3Dru%26lang%3Dru%26name%3D6efd14468fea1db68ed5cb34f57db1d6.pdf%26text%3D%25D1%258F%25D0%25B2%25D0%25BB%25D0%25B5%25D0%25BD%25D0%25B8%25D0%25B5%2B%25D1%2580%25D0%25B0%25D0%25B7%25D0%25B2%25D0%25BE%25D1%2580%25D0%25BE%25D1%2582%25D0%25B0%2B%25D1%2586%25D0%25B5%25D0%25BD%25D1%2582%25D1%2580%25D0%25B0%25D0%25BB%25D1%258C%25D0%25BD%25D0%25BE%25D0%25B9%2B%25D1%2587%25D0%25B0%25D1%2581%25D1%2582%25D0%25B8%2B%25D1%2581%25D1%2582%25D1%2580%25D1%2583%25D0%25B8%2B%25D0%25BF%25D0%25B5%25D1%2580%25D0%25B5%25D1%2580%25D0%25B0%25D1%2581%25D1%2588%25D0%25B8%25D1%2580%25D0%25B5%25D0%25BD%25D0%25BD%25D1%258B%25D1%2585%2B%25D0%25B3%25D0%25B0%25D0%25B7%25D0%25BE%25D0%25B2%26url%3Dhttps%253A%2F%2Fmai.ru%2Fupload%2Fiblock%2F6ef%2F6efd14468fea1db68ed5cb34f57db1d6.pdf%26lr%3D67%26mime%3Dpdf%26l10n%3Dru%26sign%3D29f4de60e92c375d7f888d0c26130368%26keyno%3D0%26nosw%3D1
Хотя по всем теориям, и МКТ и на силах отталкивания, в центре скорость потока должна быть наибольшей, а по факту вышло, что даже в другую сторону. Это тоже к метафизическим свойствам газа относится?
ОК, в Конституции РФ постулируется свобода вероисповеданий.
Возможно, в эту область я как-то сильно до сих пор не вдавался.
iMonin
28.08.2024 10:55-
Вы почитайте статью в ИР за 1979 г внимательно! Там пишут про движение ПРОТИВ ветра, за счёт силы ветра, а против этого вообще никто не спорил, так как это простая и понятная задача, ничуть не противоречащая законам физики.
6. По моей Статической теории газа в критическом сечении ЖРД максимальная скорость не по центру сопла , а по периферии (см. мою статью про ЖРД ) https://habr.com/ru/articles/699564/
постепенно срабатывается поток в критическом сечении на дорасширения газа вбок с разгоном по оси уже в сопле Лаваля. При этом в сопле возникает конус после критического сечения с постоянной скоростью и плотностью. Именно эту картинку и показывают ваши товарищи из МАИ
Согласен.
Это самое интересное! КТГ лукаво отказывается рассматривать отдельную молекулу, так как все расчёты статистические и требуют большого числа молекул в минимальном ансамбле безумных шариков с качеством "газа" по совокупности. В моей СТГ доступно рассматривать именно ОТДЕЛЬНУЮ молекула газа со всеми свойствами газа!
-
iMonin
28.08.2024 10:55Прочитал статью из МАИ про пульсацию перерасширеной струи ихз ЖРД
Про пульсацию перерасширеной струи с образованием пирамидок Маха у меня была отдельная статья
https://habr.com/ru/articles/768916/
и также как у авторов из МАИ я делал эксперименты с пневматическим реактивным двигателем.
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Да, хорошие статьи,.спасибо. С Вашим выводом о том, что в физике не принято лезть "к соседям" полностью согласен. Могу предложить на эту тему ряд статей Деревенского http://newfiz.info/heat-opus.htm, http://newfiz.info/gra-opus.htm, http://newfiz.info/rel-opus.htm, http://newfiz.info/qua-opus.htm, в которых достаточно ярко и легким языком продемонстрированы аналогичные "нескладухи" в других областях физики, в том числе и теории теплоты.
Собственно в Ваших экспериментах и соответствующем анализе коэффициента перерасширения более 5 не было достигнуто, поэтому обратного течения и не было замечено. Но это небольшое дополнение, собственно на что хотел еще раз обратить Ваше внимание - пренебрежение образованием вихрей, чревато как в теоретических выкладках, так и в практических результатах. К сожалению, теория вихрей у меня до сих пор в зачаточном состоянии, слишком сложная структура и ее математическое описание до сих пор не находится в том виде, который я бы считал приемлемым. Но приведенные в статье примеры из практики для этого-то и были предназначены, т.е. это реальная действительность, на которую мало обращают внимание, потому что она не видна, в прямом смысле этого слова. И уж только тогда, когда вихри набирают чудовищный объем энергии, то становятся видимыми, как у Тейлора. Но это крайние случае, не часто встречающиеся в природе.
-
V_Scalar
28.08.2024 10:55Ну и возможность поглощать/отражать/рассеивать видимый нами свет у отдельной молекулы, думаю мизерны.
молекула может находиться в возбуждённом состоянии, например полярная молекула может вытянуться вдоль оси, иметь вращательный уровень энергии. В этом случае - увеличенного плеча диполя получим увеличенный дипольный момент, а он будет существенно сильнее взаимодействовать с фотонами.
Особенности электричества можно было бы объяснить и по другому, к примеру что понятие + и - зарядов это проявления вращения электрона в одну или другую сторону и т.п. В
это четырёхкомпонентный спинор Дирака, описывает частицу и античастицу как комбинацию проекции спинов на импульс в 4 вариантов. У нас похожие модели, наверное вам будет интересна моя теория. (старый вариант http://teor.ucoz.ru/
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Наверное такое возможно, но связь дипольного момента с силой взаимодействия со светом совершенно неочевидна.
-
Спасибо за ссылку, но в том варианте что я прочитал это совсем непохоже на теорию. Обилие вновь вводимых терминов без определений, не совсем корректные обобщения и чрезвычайно сложный слог. Есть у Вашей теории отдельные моменты, которые сильно совпадают с моими рассуждениями о мире, но они, к сожалению, общей картины не делают. Основная ошибка, на мой взгляд, попытка описать явление вращения как нечто особенное "самоорганизацию из хаоса в неравновесной системе". При этом вихреобразование происходит "само по себе" и в равновесной системе, как прямое следствие закона минимизации потенциальной энергии. Существующих знаний об устройстве атома так мало и они так противоречивы, что рассуждать о его структуре в настоящее время сложно.
Самым простым вариантом чуть получше оценить ситуацию - почитать Петрова "Реактивная динамика открытых систем" https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=1725033949&tld=ru&lang=ru&name=st3217.pdf&text=реактивная%20динамика%20открытых%20систем&url=http%3A%2F%2Fwww.sciteclibrary.ru%2Ftexsts%2Frus%2Fstat%2Fst3217.pdf&lr=67&mime=pdf&l10n=ru&sign=a187c9f12da892345d47ce5e5b2ce66d&keyno=0&nosw=1&serpParams=tm%3D1725033949%26tld%3Dru%26lang%3Dru%26name%3Dst3217.pdf%26text%3D%25D1%2580%25D0%25B5%25D0%25B0%25D0%25BA%25D1%2582%25D0%25B8%25D0%25B2%25D0%25BD%25D0%25B0%25D1%258F%2B%25D0%25B4%25D0%25B8%25D0%25BD%25D0%25B0%25D0%25BC%25D0%25B8%25D0%25BA%25D0%25B0%2B%25D0%25BE%25D1%2582%25D0%25BA%25D1%2580%25D1%258B%25D1%2582%25D1%258B%25D1%2585%2B%25D1%2581%25D0%25B8%25D1%2581%25D1%2582%25D0%25B5%25D0%25BC%26url%3Dhttp%253A%2F%2Fwww.sciteclibrary.ru%2Ftexsts%2Frus%2Fstat%2Fst3217.pdf%26lr%3D67%26mime%3Dpdf%26l10n%3Dru%26sign%3Da187c9f12da892345d47ce5e5b2ce66d%26keyno%3D0%26nosw%3D1
V_Scalar
28.08.2024 10:55Основная ошибка, на мой взгляд, попытка описать явление вращения как нечто особенное "самоорганизацию из хаоса в неравновесной системе". При этом вихреобразование происходит "само по себе" и в равновесной системе, как прямое следствие закона минимизации потенциальной энергии.
Это не основная ошибка, это основное достоинство. Да, старая теория написана в терминах простой механики, однако с тех пор я нашёл множество совпадений со стандартной моделью, например с механизмом спонтанного нарушения электрослабой симметрии и механизмом Хиггса. Коротко это объяснить но попробую: в начальный момент существуют первичные безмассовые векторные поля W1, W2,W3, B. Далее происходит расширение и охлаждение фазовый переход, спины векторных полей поляризуется вблизи частиц образуя стоки и истоки (примерно как в магнетике спонтанно образуются домены). В результате спонтанного нарушения симметрия каждый векторный генератор получает по скалярному бозону голдстоуна, то есть получает третью продольную степень поляризации отвечающую за массу. Это скалярное бесспиновое поле переносят только импульс (ожидаемое вакуумная среднее 246 ГэВ, этой энергией частицы подпитываются в каждой точке) например можно посмотреть коллекцию Саскинда на youtube, Таким образом моя механическая модель до самых мелких нюансов описывается квантовой механикой. К теме инерциоидов, свободной энергии я прохладно отношусь, здесь никакие теории не помогут нужен хоть 1 показательный эксперимент. И кстати энергию из вакуума всё же можно получить, у меня есть догадки как получить ее на квантовом уровне. Говорят что в каждом кубическом сантиметре вакуума содержится энергия достаточная чтобы вскипятить все океаны земли, нужно только знать как взять
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Ну, примерно, то же самое. Безмассовые векторные поля - это что? Поля чего или какие поля? С какой стати они начинают расширяться и осуществлять фазовый переход, сам фазовый переход поля - это как? Причины этого самого перехода? Поляризация спинов - это что? В магнетики домены существует изначально, они могут только менять случайную ориентацию на преимущественно в одну сторону, под действием внешнего поля, но в Вашем случае это что? И так далее... Как может скалярное поле переносить импульс, от чего оно будет его переносить, ведь поле это только передатчик между двумя излучателями-приемниками? В общем ничего как не было ясно как вначале, так и не стало по итогу. Собственно неясно о чем вообще речь. Сожалею, но это не теория.
tref1977
28.08.2024 10:55А можно пояснить по поводу пункта №7 из списка «абсолютно «шапочного» исследования».
На какие расстояния нужно двигаться молекулам воды чтобы сконденсироваться в каплю? Откуда берутся скорости в 2000-3000 м/с?
gsaleon Автор
28.08.2024 10:55Спасибо, хороший вопрос.
Начну с того, что я абсолютно не знаю, каким образом объяснить вообще образование капель исходя из положений молекулярно-кинетической теории газов. При случайных траекториях типа:
Возможные траектории молекул газа по МКТ возникает большой вопрос, а как молекулы-то в будущую каплю попадают, если они движутся хаотически? Аналогично, я не могу объяснить образование капель в конкурирующих теориях, основанных на том, что молекулы отталкиваются друг от друга и по сути практически не сталкиваются. И уж тем более сложно объяснить возникновение снежинок, с их правильной геометрической формой.
Снежинки Проще говоря, подобные образования (даже капли - шары) при предположении об случайных параметрах движения (направление вектора скорости) статистически невозможны при учете того факта, что в состав этих образований входит заметный процент от общего текущего количества молекул воды в воздухе, т.к. их плотность на несколько порядков превосходит плотность воздуха. Например: согласно I-d диаграмма влажного воздуха, например тут https://habr.com/ru/articles/832582/, для температуры воздуха в +20 град и влажности 100% имеем воды 18 г/м^3. Вода же имеет плотность 10^6 г/м^3. Разница на 5 порядков.
Также интересным является вопрос о том, что вообще считать каплей? От какого числа молекул начинается это образование? Мой ответ на данный вопрос можно прочитать в предыдущем комментарии.
Мой ответ на данный казус - предположение о том, что воздух имеет структурную организацию в виде кластеров, имеющих тип вихрей Бенара. Т.е. с отдельными молекулами воздуха мы на практике и почти во всех опытах дела никогда не имеем, только с данными структурами. В случае капель это будет выглядеть с точки зрения направления движения воздушный струй так:
Траектории движения элементов в вихре Бенара В данной схеме под элементами можно считать молекулы воздуха (в самых маленьких вихрях) или другие вихри, меньшей размерности в случае больших вихрей.
В этом случае получается выделенная точка, через которую обязательно проходят все элементы вихря (например молекулы) с определенным периодом. И соответственно, когда проходят молекулы воды, то они имеют возможность присоединится или нет к капле, т.к. коэффициент конденсации воды 0,04 (Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. М.: Химия, 1966), то есть грубо говоря, при подходящих условиях молекуле в среднем надо будет сделать 20 оборотов по вихрю, чтобы гарантированно присоединится к капле. Количественно размер вихрей в случае рассмотрения туманов (облаков и т.п.) можно считать равным расстоянию между каплями. Иными словами капли висят себе в центре поднимающегося потока воздуха внутреннего потока, являющимся обязательной частью вихря Бенара и находящемся в его середине. Этим объясняется заодно и механизм "левитации" капель в воздухе. Именно поэтому капли и не слипаются, т.к. наружние слои вихря отталкиваются от других вихрей.
Точный расчет для эффекта Прандля-Глоерта затруднителен, т.к. никто и никогда не исследовал размеры капель и дальность их расположения друг от друга, в связи со скоротечностью явления и появлением с наружней стороны самолета на околозвуковых скоростях. В настоящее время занимаюсь написанием другой статьи, в которой будет проанализировано явление тумана и возможные оценки сможете получить из нее.
Грубая же прикидка может выглядеть так:
Пусть будут самые маленькие капли, размером в 2 мкм диаметром. С учетом предельно малой видимости в эффекте Прандля-Глоерта примем их объемную концентрацию более чем 860 на куб.см. Или грубо говоря, каждая капля будет размещаться в кубе размером в куб.мм. Иными словами, диаметр шара капли 4 мкм, размер объемного куба, где она расположена - 1000х1000х1000 мкм. Таким образом, каждой молекуле воды для присоединения к капле в среднем надо будет сделать 20 кругов размером в 3000 мкм (при коэффициент конденсации воды 0,04). А эти "кубы" возникают со скоростью полета самолета. В предположении МКТ скорость молекулы только в 2 раза выше скорости самолета, в наших кубах это будет 1000 мкм. У молекулы же только один круг длиной в 3000 мкм, а их надо сделать не один. Я допускаю, что надо проверить действительность измерений Амелина, но и без этого понятно, что не каждый раз молекула может присоединится к капле, т.е несколько пролетов мимо в среднем будут обязательно.
Вот и вся математика. Предполагать, что скорости молекул выше скорости ударной волны я не могу, т.к. ударная волна это по сути и есть летящие без всяких образований типа вихрей молекулы.
mpa4b
Тут-то что объяснять надо? Ну можно например представить, что у нас не ветер, а скажем трос движущийся. Можно ли "схватившиcь" за него каким-то механизмом и имея возможность отталкиваться колёсами от земли, двигаться вдоль троса быстрее его скорости относительно земли? Безусловно.
PS: чтоб ещё понятнее было, пусть у нас не трос, а скажем движущаяся зубчатая рейка.
gsaleon Автор
Да, можно попробовать и так объяснить. Или даже так https://dzen.ru/a/YLdZPl5pIj3rqOKR. Проблема немного в другом, во всех подобных объяснениях находятся некоторые несоответствия, например в Вашем неясно откуда берется энергия для движения относительно троса/рейки, по ссылке - неясно как будет двигаться ветромобиль в "нулевой" зоне, когда уже ветер мы догнали и его теперь относительно нас нет, а надо еще ускорится, чтобы получился встречный. Возможно, немного правильнее будет смотреть в эту сторону https://pikabu.ru/story/vikhri_ot_vintov_samoleta_c130_7229258, тогда энергетические проблемы можно будет как-то порешать
V_Scalar
Действительно молекулы не успеют собраться в каплю. Допустим там уже есть маленькие капли (настолько маленькие что не рассеивают свет. Проходит ударная волна, капля сплющивается или растягивается, становясь своего рода переизлучающим диполем — рассеивает свет. Далее, волна проходит, капля сжимается или разрывается и она опять не рассеивает свет. Нечто подобное можно наблюдать в камере Вильсона
gsaleon Автор
Скорее всего, подобные "не успевшие собрать в каплю" образования есть всегда, при высокой влажности. В работе https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38821 предлагают термин микрокластер, но без точного указания количества (несколько молекул от двух до нескольких сотен). И эти микрокластеры по причине своих размеров слабо взаимодействуют с видимым светом.
Попробуем оценить скорости изменения геометрии подобных образований: скорость самолета примерно в 300 м/сек, его длина порядка 20 м, эффект растягивается примерно на половину его размеров. Тогда время эффекта 10/300=0,0(3) сек (около 30 мсек). Размер частиц "по Рэлею" из условия прозрачности атмосферы до прихода ударной волны - не более 0,1 мкм. В одном куб м воды число молекул 0,33*10^26, тогда в капле радиусом 0,05 мкм их будет примерно 630.
Тогда частота колебаний для второй гармоники (пов.натяжение 72,7*10^-3 Н/м, плотность 10^3 кг/м^3) имеем в наших условиях (r=0,05 мкм) частоту 762 МГц. Не знаю, насколько применима эта формула для столь мелких объектов, но выходит, что за 30 мсек наш микрокластер успеет очень много раз сменить форму на более округлую. Так что подобное явление (растягивание/сплющивание) скорее всего имеет место быть, особенно на границе ударной волны, но основополагающую роль в непрозрачности атмосферы в этом эффекте все-таки сыграют капли в виде шара.