Эткин В. А.: другие произведения.

Движущая сила лучистого энергообмена

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:

Peклaмa:


 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Показана несводимость лучистого энергообмена к теплообмену и найден отличный от температуры потенциал, градиент или перепад которого порождает этот процесс

 

До настоящего времени в научной литературе, насколько нам известно, не ставился вопрос о нахождении специфических движущих сил, обусловливающих возникновение процесса переноса лучистой энергии подобно тому, как это происходит в явлениях теплопроводности, электропроводности, массообмена и других явно различимых процессах. Возможным объяснением этого является то обстоятельство, что физики ХХ столетия, вопреки резким возражениям П. Лебедева, приписали излучению в полости абсолютно черного тела (АЧТ) определенную температуру на том основании, что оно находится с ним в 'тепловом равновесии' [1]. Между тем понятие теплового равновесия применимо лишь к так называемому тепловому излучению, занимающему ничтожную часть спектра с длиной волны от 0,4 до 4 мк и воспринимаемому телами вследствие рассеяния энергии как теплота. Подавляющая же часть излучения, ответственная за явления фотосинтеза, фотоэффект, фотоионизацию, фотолюминесценцию, фотоакустические явления, фотоядерные реакции и т.п., представляет собой упорядоченную форму движения и никоим образом не сводима к теплоте1). Тем не менее впоследствии определенную температуру (2.73 К) стали приписывать и так называемому 'реликтовому' излучению Вселенной, покинувшему небесные тела много миллиардов лет назад и явно не находящемуся в тепловом равновесии с галактиками [2].

       Возникший пробел в описании процессов переноса различных форм энергии может быть устранен путем отыскания параметра, градиент или перепад которого порождает поток носителя лучистой энергии точно так же, как градиент или разность температур Т, давлений р, скоростей v, химических μk, электрических φ и др. потенциалов порождает соответственно перенос энтропии S, объема газа V, импульса mv, массы k-го вещества mk, заряда Θe и т.п. Для решения этой задачи воспользуемся известным выражением плотности ρЕв энергии Ев бегущей волны, единым как для продольных (например, акустических), так и поперечных (например, гидродинамических) волн [3]: 

     

            ρЕв = ρAв2ν2/2 ,                                                                              (1)

где ρ - плотность среды, переносящей колебания; Aв, ν - амплитуда и частота волны.            

Согласно этому выражению

в = Aвνd(Aвν).                                                                    (2)

Сопоставим теперь (2) с общим выражением работы i-го рода dWi как произведением силы Fi  на вызванное ею перемещение dri объекта её приложения Θi S, V, mv, mk, Θe  и т.п.                                            Принимая во внимание, что удельная сила Fii (отнесенная к единице переносимой ею величины Θi) выражается в общем случае отрицательным градиентом - (∂ψi/∂ri) соответствующего потенциала ψi [4], находим для работы dWi  в стационарных условиях (ψi = ψi(ri)) альтернативное выражение

dWi = Fi·dri = - Θi (∂ψi/∂ri) ·dri = - Θidψi .                                                       (3)

         Частным случаем является известное выражение работы газа в потоке dWi = - Vdр. Сопоставляя (2) и (3), находим, что в случае волновой формы движения Θi = ψi =Aвν. В дальнейшем для определенности мы будем называть величину

 ψл = Aвν                                                                                   (4)

амплитудно-частотным потенциалом. Как видим, потенциал излучения, т.е. удельная энергия осциллятора, пропорционален частоте излучения ν и с её увеличением неограниченно возрастает. Чтобы избежать вытекающей отсюда 'фиолетовой катастрофы', учтем вслед за М.Планком, что с ростом ν отношение числа осцилляторов Nν  с амплитудой Aв и потенциалом ψл к общему их числу Nо уменьшается, подчиняясь при этом статистике Больцмана:

 

Nν = Nо exp(-ψл /kbT) ,                                                                   (5)

где  kа - константа Больцмана.

       При этом среднестатистическое значение 'ψл' энергии осциллятора может быть вычислено по формуле

л' = Σn ψл exp(-ψл/kbT)/Σnexp(-ψл/kbT) ,                                                  (6)

где суммирование осуществляется по ряду натуральных чисел  n = 1,2,...,∞, соответствующих номеру осциллятора.

Покажем теперь, что найденный таким образом потенциал 'ψл' не противоречит законам Планка и Стефана-Больцмана. Для этого предположим вслед за М. Планком, что энергия осциллятора ψл не просто изменяется с переходом от одного осциллятора к другому, но пропорциональна n, изменяясь скачкообразно при одной и той же частоте ν [5]:

  ψл = nhν.                                                                                       (7)

Здесь h - коэффициент пропорциональности, получивший впоследствии название постоянной Планка. Тогда путем апроксимации суммы бесконечного ряда экспонент среднее значение 'ψν' энергии осцилляторов с частотой ν будет равно

ν' = hν/[exp(hν/kbT) - 1].                                                             (8)                             

Теперь достаточно учесть, что спектральная плотность излучения ρν(ν,T)dν в диапазоне частот dν пропорциональна числу стоячих волн dnν, содержащихся в единице объема полости АЧТ в этом интервале частот:

dnν = (ν22с3)dν.                                                                            (9)

      В таком случае произведение 'ψν'dnν  непосредственно приводит к закону излучения Планка:

            ρν(ν,T) = (hν32с3)/[exp(ħν/kbT) - 1],                                                      (10) 

где ρν(ν,T) - спектральная плотность излучения АЧТ, Дж∙c/м3.

        Интегрирование этого выражения в интервале частот от 0 до ∞ дает, как известно, закон Стефана-Больцмана для энергетической светимости J абсолютно чёрного тела:

J  = σT4 ,                                                                                        (11)

где σ [Вт/м2 К4] - константа, носящая их имя.

Следует, однако, заметить, что 'закон четвертых степеней' (11) справедлив лишь для АЧТ, так что нахождение более общего выражения для потенциала излучения (6) имеет немаловажное значение.

       Перейдем теперь к нахождению движущей силы лучистого энергообмена. Для этого рассмотрим полную производную от энергии волны Ев по времени t, считая энергию одиночной волны функцией радиус-вектора r точки поля излучений и времени Ев(r,t):

в/dt = (∂Ев/∂t)r + cв· Ев ,                                                                 (12)

где cв = dr/dt - скорость распространения волны в данной среде.

        Первое слагаемое в правой части (5) описывает локальное изменение энергии волны, которое нас не интересует. Второе же слагаемое характеризует изменение энергии бегущей волны по мере её распространения в какой-либо среде и согласно (2) равно:

        (∂Ев/∂r)t = - Aвν c ·Хв .                                                                 (13)

 

       В этом выражении векторная величина

Хв = - (∂ψв/∂r) ≡ - ψв                                                               (14)

представляет собой удельную движущую силу процесса распространения монохроматической волны в сплошной среде. В частном случае потока излучения ψв = ψл = Aвν и Хв = Хл = Fлл. Эта сила определяется отрицательным градиентом потенциала излучения, т.е. так же, как и для всех других процессов переноса энергии в сплошных средах [4]. Согласно (14), любая волна (в том числе электромагнитная) распространяется в поглощающей или рассеивающей среде в направлении убывания её потенциала, в том числе амплитуды и частоты. Именно это и происходит в процессе распространения 'реликтового' излучения, порождая как ослабление света, так и его 'красное смещение', которое в настоящее время целиком приписывается 'разбеганию' Вселенной [2].

        Выражению (13) легко придать принятую в термодинамике необратимых процессов [6] форму произведения некоторой силы Хi на соответствующий поток Ji ( в данном случае Хл на плотность потока лучистой энергии jл, понимая под последним, как обычно, произведение плотности носителя энергии ρΘл на скорость его переноса cв :

jл = ρAвν cв .                                                                                   (15)

   При взаимодействии поля излучений с веществом его  движущая сила утрачивает векторную природу и выражается не градиентом, а перепадом потенциала излучения Хл = -Δψл. Характерно при этом, что при наличии резонанса между полем излучений и собственной частотой колебаний νр какого-либо тела между ними наступает лучистое равновесие, поскольку движущая сила лучистого энергообмена Хл в этом случае обращается в нуль независимо от амплитуды собственных колебаний.  Последнее означает, что для возникновения лучистого энергообмена необходим некоторый относительный сдвиг спектров поля излучений и тела, т.е. некоторое его 'красное смещение'. При этом для тел с различной степенью черноты лучистое равновесие может наступить и при неравенстве их температур, что обычно выдается за релятивистский эффект.

Обсуждение результатов.

        Нахождение аналитического выражения движущей силы для волновой формы энергообмена влечет за собой далеко идущие последствия. Прежде всего, оно обеспечивает единство законов переноса любых форм энергии. Согласно вышеизложенному, процесс переноса лучистой энергии возникает вследствие пространственной неоднородности скалярного поля излучений, характеризующегося величиной амплитудно-частотного потенциала волны  ψв. Градиент или перепад этого потенциала порождает в этом поле результирующую силу точно так же, как и в неоднородных скалярных полях температур, давлений, электрических, химических и любых других потенциалов. Вследствие этого неоднородное скалярное поле излучений становится векторным (силовым'), т.е. способным совершать работу подобно гравитационным и электрическим полям. Характерно при этом, что аналитическое выражение потенциала (4) и движущей силы лучистого энергообмена (14) не зависят от модельных представлений о физической природе носителя волновой формы движения и потому в равной мере применимо к акустическим, гидравлическим электромагнитным, эфирным и т.п. волнам [4].

       Далее, предпринятое рассмотрение обнаруживает возможность возникновения лучистого энергообмена между телом и полем излучения в любом диапазоне частот, если только существует разность между их среднестатистическими потенциалами излучения. Это  проливает новый свет на причину 'избыточного тепловыделения', наблюдающегося при работе целого ряда устройств1): кислород - водородных электролизеров на обычной и тяжелой воде (Н. Слугинов, 1881 г., Ф. Латчинов, 1888 г.; В. Филимоненко, 1957 г.; Р. Миллз, 1986 г; С. Понс и М. Флейшман,1989г.,С.Мэйер,1991-1998гг.); при переполяризации нелинейных диэлектриков и магнетиков (Н. Заев, 1991 г.); в вихревых теплогенераторах (Ю. Потапов, 1992); при рекомбинации водорода (У. Лайн, 1996; А. Фролов, 1998; Ж. Наудин, 1999); при плазменном и плазмохимическом диализе (Ф. Канарёв, 2001), при 'сонолюминесценции' (Р. Талеярхан, 2002) и т.д. Появляется возможность объяснить 'продуцирование' тепловой энергии в этих установках не холодным ядерным синтезом, не превращением молекул воды в 'гидрино' (с переходом электронов на запрещенные квантовые уровни), не извлечением экзотической 'нулевой' энергии из физического вакуума и тем более не нарушением законов сохранения, а 'подпиткой' рабочих тел этих установок энергией проникающего излучения. В соответствии с изложенным, такой энергообмен может быть инициирован электрическим разрядом, кавитацией, ультразвуком и любым другим воздействием, вызывающим смещение резонансной частоты рабочего тела [7]. С этих позиций 'генераторы избыточной теплоты' отличаются от обычных тепловых трансформаторов лишь тем, что используют не тепловую, а рассеянную лучистую энергию окружающей среды. Такое объяснение не требует ломки существующей парадигмы и не требует подмены физики некоей 'колдовской наукой'.

        Следующий немаловажный вывод состоит в том, что при стремлении системы излучающих осцилляторов к внутреннему равновесию (Хл → 0) частоты их излучений самопроизвольно синхронизируются. Это проливает новый свет на природу процессов самоорганизации в лазерах и мазерах, ещё раз подчеркивая, что стремление к равновесию отнюдь не всегда означает усиления 'хаоса', как это постулируется принципом Больцмана [8].

        Еще один нетривиальный вывод касается вопроса о природе психофизических сил, вызывающих явления телекинеза, полтергейста, пирогении, биопритяжения, левитации и т.п. Появляется возможность объяснить эти отнюдь не ничтожные силы Хл в её обычном (ньютоновском) понимании [9]. Попутно возникает возможность объяснить некоторые особенности экстрасенсорного воздействия на пациента, такие как избирательность, феномен первого воздействия и последействия [10].

Все это подчеркивает эвристическую ценность отыскания движущей силы процесса волнового энергообмена и установления её принципиального единства с другими явно различимыми силами природы.

 

Литература

1.      Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. Изд.2- е. - М.: Высшая школа, 1981

2.      Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М., 1975.

3.      Крауфорд Ф. Берклеевский курс физики.  T.3: Волны. М.: Мир, 1965, 529 с.

4.      Эткин В.А. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии).- СПб: Наука, 2008, 409 с.

5.      Планк М. К теории распределения энергии излучения нормального спектра. / Избранные научные труды. П/р. А.П. Виноградова, М., 1995. С. 251.

6.      Хазе Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: Мир,1967. 544 с.

7.       Эткин В.А. Конверторы энергии полей излучения. / http://sciteclibrary.ru/rus/html (сетевой ресурс). 20.01.2010.                                                                                     

8.      Эткин В.А. Равновесие: хаос или порядок? /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a /shtml (сетевой ресурс). 22.07.2008.

9.      Эткин В.А. О психофизических силах. /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w/shtml (сетевой ресурс). 21.08.2009.

10.  Эткин В.А. О природе биолокации. /http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w/shtml (сетевой ресурс).  09.12.2008.


1) Тепловая энергия вообще свойственна только вещественной форме материи и представляет собой по сути синтез кинетической и потенциальной энергии хаотического движения микрочастиц. Это следует из того факта, что внутренняя энергия реальных газов и твердых тел зависит не только от температуры T как меры кинетической энергии атомов и молекул, но и от их объема V как меры удаленности частиц друг от друга.

1) Когда количество тепла, выделяющегося в установке, намного превышает работу, затраченную на возбуждение процесса.


 Ваша оценка:

РЕКЛАМА: популярное на Lit-Era.com  
  М.Ваниль "Исцели меня собой" (Романтическая проза) | | М.Анастасия "Хороший ректор - мертвый ректор" (Любовное фэнтези) | | В.Мельникова "Избранная Иштар" (Любовное фэнтези) | | Е.Лабрус "Держи меня, Земля!" (Современный любовный роман) | | А.Респов "Эскул. Небытие" (ЛитРПГ) | | М.Старр "Ненавижу босса!" (Юмор) | | М.Старр "Мой невыносимый босс" (Современный любовный роман) | | Т.Тур "Женить принца" (Любовное фэнтези) | | Б.Толорайя "Найти королеву" (ЛитРПГ) | | И.Шаман "Реалрпг. Демон разума" (ЛитРПГ) | |
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Атрион. Влюблен и опасен" Е.Шепельский "Пропаданец" Е.Сафонова "Риджийский гамбит. Интегрировать свет" В.Карелова "Академия Истины" С.Бакшеев "Композитор" А.Медведева "Как не везет попаданкам!" Н.Сапункова "Невеста без места" И.Котова "Королевская кровь. Медвежье солнце"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"