SZP ertheto

„Nimeni nu știe asta, fiule,

de ce să crești entru-pia. ”

Studenții vechi spun

Katalin Martinбs a postat o întrebare foarte interesantă pe site-ul grupului de termodinamică ELFT în scopuri de discuție: cine nu înțelege termoteoria și de ce? Folosesc termenul „termoteorie” deoarece termenul „termo-dinamică” înseamnă acum o constrângere într-o oarecare măsură. În ceea ce privește formalitățile de astăzi, este doar o formulare clasică, dar bine înțeleasă. Conform propriei mele mentalități artistice, „teoria” ar trebui să fie baza calculelor care trebuie făcute, nu o evaluare matematică la nivel înalt în lumea posibilităților (care sunt foarte diverse). Desigur, formalismele care vizează revizuirea și, într-o oarecare măsură, explicația își au legitimitatea, dar este, de asemenea, adevărat că, în timp, devin șubrede. În spatele formalismului, trebuie să existe întotdeauna un model care să surprindă cunoștințele extrase din experiență, în modul cel mai ilustrativ.

Salut cu căldură brainstorming-ul lui Martin, cu atât mai mult cu cât se apropie de abordarea „inginerească” reprezentată de mine, care se străduiește întotdeauna să redacteze simplu. Astfel, simt că educatorul vorbește despre asta în primul rând, iar explicațiile sale despre piele se bazează pe rezultatele cercetării. Eu aici, acum din punct de vedere educațional, am abordat subiectul. Cercetarea, așa cum se va vedea mai jos, începe de la experiența macro fenomenologică, iar de acolo teoria ajunge la o explicație bazată pe micro fenomene. În educație (cel puțin la cel mai înalt nivel) este recomandabil să se urmeze ordinea inversă, este necesar să se construiască din elementele cunoscute. Este necesar să plecăm de la un model ilustrativ adecvat detaliat și să construim pe elementele sale, formând în același timp un set de concepte.

În cadrul explicației, se desfășoară istoria părții clasice a termoteoriei. Lecția este motivul pentru care această sau alta percepție a câștigat. Termo-dinamica de tip Kelvin a atins temperatura. În acel moment, eficiența conversiei energiei nu era încă puternic stabilită. Odată stabiliți echivalenții, s-a presupus o eficiență deplină în căldura lucrării: din fericire, acest lucru este valabil și astăzi. Pierderea „bună” (frecare de impact etc.) a fost neglijabilă și așa mai departe. (Unitatea calorică pe bază de căldură a fost eliminată, câștigând Joule-ul pe bază de muncă ca unitate de măsură.) Procesul invers, transformarea căldurii în muncă, a devenit o problemă serioasă. În legătură cu teorema Carnot despre eficiență (abordarea de astăzi: celula genială) și definiția ulterioară a lui Clausius a entropiei, încerc să fiu de acord cu părerea mea.

Mai întâi de toate, trebuie menționate unele fapte. Pe vremea lui Carnot, conservarea energiei (conținut energetic de ultimă generație, energia internă actuală, care nu este „conținut de căldură”) nu era încă cunoscută, așa că a trebuit să lucreze cu traficul (căldură și forță de muncă). (Aceasta este în conceptul lui Martin de „energie”.) Explicația modernă a factorului Carnot pare simplă în sensul „conținutului de energie termică” ilustrativ: atâta timp cât corpul are o temperatură, energia termică (internă) trebuie să rămână în aceasta. Acest lucru nu poate fi dedus din ea. Clausius a venit cu un truc matematic (extensie) pe care l-a considerat gestionabil conform formalismului dQ = T * (dQ/T) = T * dS. Un deceniu mai târziu, și-a ridicat ipoteza la rangul de lege: se pare că i-a fost greu să intre în conștiința publică „conștientă”. (La început, nu a crezut în asta?) Ce este de neînțeles la acestea? Termodinamica este o ascunzătoare excelentă pentru adevăruri ascunse?

În primul rând, există o diferență între utilizarea continuumului (conceptul de continuitate) și discontinuum (conceptul atomistic). Deși Clausius a lucrat la teoria gazelor cinetice, el nu a folosit-o în teoria termică. Boltzmann a spus-o în acest sens. „Energetica” (!) A înțeles de asemenea multe. În cele din urmă, Gibbs a formulat ecuațiile „fundamentale” de astăzi (precum și continue) și, din nou, Boltzmann a formulat o teorie statistică (adică atomistică) a entropiei. Atunci a câștigat în cele din urmă concepția modernă atomistică (dar nu încă cuantică). „Termo-mișcarea” s-ar fi bazat și pe ecuația cinetică a lui Boltzmann dacă nu ar fi fost atât de complicată (chiar și astăzi!). La urma urmei, există ceva în teoria paradigmei! Materialul este structural tot discontinuu! Descrierea acestuia cu funcții continue este doar o „primă” abordare. Interesant este că starea de neechilibru a transmisiilor este tranziționată la starea de echilibru (auto-relaxare) atunci când distorsiunea distribuției Boltzmann este „mică”, deși manualele cu greu se ocupă de ea. Astăzi știm deja că fără mecanica statistică nu putem înțelege cu adevărat termodinamica, cel mult putem învăța cum să o facem în unele cazuri.

În al doilea rând, diferența dintre punctele de vedere micro și macro este crescută. Aceasta implică markeri omogeni și neomogeni, care joacă un rol foarte important în înțelegere. Lumea micro este întotdeauna neomogenă. Datorită cineticii ъn. apar fluctuații. Aceste medii sunt caracteristici macro. Există, de asemenea, neomogenitate la nivel macro, acest lucru este denumit mai des indicatorul „non-echilibru”. De ce? Chiar și într-un corp omogen la nivel macro, există doar un „echilibru dinamic”, statica este abstractă. Există, de asemenea, un nou termen: „ireversibilitate”. Aceasta este o caracteristică a proceselor „naturale”. Într-un proces natural, neomogenitatea este redusă. În zilele noastre, neomogenitatea este creată în mod inerent în micro-fluctuații, în timp ce spunem că putem crea numai inomogenitate artificial. Conform statisticilor, probabilitatea sa este foarte mică: (acest lucru se numește minunat în alte privințe). Este inerent fluctuant, deoarece are o probabilitate mare. Când se termină neomogenitatea? Aceasta este o mare problemă pentru cosmogonienii de astăzi. Aici ne ocupăm doar de neomogenitatea creată de om (filosofic: „creat secundar”)?.

Neomogenitatea este un concept macro-geometric, material-structural, dar distribuția energiei în micro-particule pe particule este complet neomogenă, practic în funcție de factorii exponențiali Boltzmann. Cu toate acestea, acest lucru este în teoria termică ъn. distribuție de echilibru! Temperatura este parametrul: identitatea ei este condiția. În intervalul negativ, totuși, avem de-a face cu o stare inegală (stare excitată) atunci când vorbim despre „distribuție inversă” (de exemplu, în binecunoscutul laser). Adjectivul „invers” se referă, de asemenea, la faptul că în definiția Gibbs a temperaturii există o scădere a entropiei spre deosebire de o creștere a energiei. Distribuția inversă este inegală, sistemul încearcă să o părăsească. De ce? Pentru că este dezechilibrat cu „mediul”. Termenii „echilibru” și „omogenitate” nu sunt evident întotdeauna sinonimi.

Există două concepte: „sistem” și „mediu”. Nu mă deranjează utilizarea lor, deși sunt foarte frecvente în limbajul științific (sau pur și simplu devin din nou la modă). Mai degrabă, ar trebui să vorbim despre corpuri, omogenitatea lor etc., în diferite privințe. Dacă folosim deja cuvântul „sistem”, atunci îl considerăm un „set”, despre care subseturi vorbim. Acest lucru este atât matematic corect, cât și direct. Neomogenitate etc. poate fi, de asemenea, bine înțeles, uniform în orice ordine de mărime. Mediul ar trebui să aibă cel mai nerealist comportament (de exemplu, baie termică izotermă). Îndeplinește o condiție matematică, dar nu poate fi urmărită empiric.

După aceasta, conceptul și rolul entropiei sunt de neînțeles. Definiția Clausius este, de asemenea. Ce vrem să spunem prin „rotație termică izotermă”? Dacă vorbim despre circulația energiei, lăsați-o să plece, dar toată lumea află că căldura curge sub influența constrângerii de temperatură. Asta e corect! Formula Clausius este o procedură matematică (truc): calculăm fluxul de energie la o temperatură, definind astfel o caracteristică (canonic). Din păcate, nu vorbim despre conținutul de căldură astăzi. Amestecarea și suprapunerea conceptelor (în principal datorită utilizării obișnuite!) Stă la baza neînțelegerii. Explicația lui Boltzmann este clară: trebuie luate în considerare posibilitățile de stivuire a particulelor. Acest lucru este complet clar. Trebuie să ne întoarcem la elementele de construcție, apoi va fi clar ce facem. Percepția statistică poate fi înțeleasă.

Teoria lui Gibbs funcționează plină de indicatori de stare (statici). Schimbarea energiei interne nu este atribuită căldurii și muncii, ci circulației energiei mecanice, termice și chimice. Indicatori de stare independenți: volum, entropie, număr de particule. Entropia aici este deja o caracteristică structurală materială! La început, ideea lui nu a fost înțeleasă deloc, poate deloc: dar astăzi ecuațiile sale sunt încă numite „fundamentale”. În cele din urmă, am dat pumnii aici. Nu este necesar să transformați schimbarea energiei interne în căldură. Doar ъn. În cazul „energiei libere” (logic mai exact: funcția Helmholtz), este necesară, dar atunci nu este vorba despre un corp, ci despre un sistem (ansamblul „corp plus mediu”). Acesta este momentul în care termo-dinamica obișnuită începe să devină de neînțeles, deoarece acestea sunt un amestec al conceptelor de „corp” și „sistem = corp + mediu”. Transformările matematice favorizate în formalisme (în acest caz Legendre) îngroșează și mai mult ceața (în capete).

În acest sens, mișcarea de căldură poate fi considerată ca o schimbare de stare reversibilă în medie: folosește pe deplin entropia produsă. Legătura dintre producție și utilizare nu este foarte mult menționată în manuale, deși are o importanță fundamentală (nu numai în cruci). Ar trebui tratat mai mult. De exemplu, atmosfera absoarbe energia radiată de Soare printr-o conexiune dublă (sol-sol, sol-atmosferă). Cuplajul atmosferic solar este scăzut pentru a încălzi atmosfera. NB. modificările entalpiei mișcării de căldură decurg din cinetică, nu cauzele premature ale mișcării. Entropia corespunde cel mult scopurilor aristotelice, a căror existență este contestată și de materialiști. Motivul este cinetica. Motivul final este conținutul de energie, care este practic determinant.

A doua încălzire este în esență o constatare fenomenologică, empirică, în formularea clasică: acesta este procesul „natural” (adică: „egalizarea diferențelor”). Mйgsem йrthetх? Evident, există o lipsă de formulare. Nu am prins esența. Care e ideea? De ce nu o putem defini la fel de clar ca prima zicală: principiul conservării energiei (umplerea)? Martinbert recomandă, de asemenea, trei formulări:

- Antreprenoriatul (măsura tulburării): nu poate fi redus într-un sistem izolat de neechilibru.

- Exergie (muncă maximă): nu poate crește într-un mediu izoterm.

- Extrupupy (măsura ordinii): nu poate crește într-un mediu echilibrat.

Este interesant faptul că el nu dorește în mod deosebit să evidențieze niciuna dintre ele (o invenție ciudată a extruperiei), dar se referă la Kelvin ca referindu-se la un fapt empiric (el nu l-a pus la dispoziție în acel moment. Acest lucru pune fenomenologia înaintea teoriei. Astfel, în opinia mea, entropia a câștigat deoarece a oferit o explicație simplă a structurii materiale, dar aceasta nu a fost găsită de Clausius, ci de Boltzmann. În plus, trebuie precizat că conținutul de energie determină complet entrupția prin structura materială formată prin interacțiuni. Împreună, ele determină temperatura stării stabile. Aceasta este ordinea cauză-efect, nu invers. Mult depinde și de procesul de gândire din procesul de înțelegere. Nu trebuie să te obișnuiești, trebuie să înțelegi lucrurile.

Modelele modificărilor stării izoterme pentru circulația energiei (pe termen scurt: căldură latentă) încă nu sunt suficient dezvoltate: vezi. de exemplu. teoria condensării. Nu este de mirare că premiul Nobel a fost acordat pentru implementarea experimentală a condensului Bose. Chiar și formarea rouei nu este un fenomen inerent. Rupturile funcțiilor U (T) provoacă încă multe fracturi pentru termodinamică. Cu toate acestea, această schimbare de stare este izotermă și întruchipează cel mai bine conceptul Clausius. De asemenea, îi învățăm pe mitraliști (ei folosesc bine formalismul). Și fizicienii se întreabă de ce corpul rămâne izoterm atunci când schimbă faza. (Creșterea energiei nu are întotdeauna același efect!). Este potrivit să ne întrebăm care dintre ele „înțelege mai bine” termodinamica? Votez pentru Boltzmann.