Закономерность и случайность

      Рассмотрим  возможный случай, когда происходит нарушение данного закона температуры  газа, вернее неприменимость классического понятия температуры. В реальных условиях существуют такие особенные состояния  движения  газа, когда понятие температуры теряет смысл и соответственно наблюдаются, на первый взгляд трудно объяснимые эффекты. А на самом деле все достаточно просто. Самый характерный пример: вихревое  движение  газа, сопровождаемый эффектом Ранка, т.е. мощным переносом тепла от центральной части вихря к периферии. Что бы разобраться в данном процессе, рассмотрим простую теоретическую ситуацию: в определенном объеме газа, имеющему температуру Т1, особым образом образуется локальная область с упорядоченным тепловым  движением молекул газа в одну сторону, своеобразный поток газа со скоростью теплового движения молекул. Необходимо иметь ввиду, что тепловые скорости движения молекул близки к скорости распространения упругих колебаний, таких как звук; т.е. составляют сотни метров в секунду. Какие характерные особенности будет иметь данная локальная область? Кроме высокой скорости движения потока данная область будет иметь значительно более низкую температуру Т2, чем остальная масса газа, хотя скорости движения молекул практически не отличаются, но столкновений между ними не наблюдается (по сравнению с хаотическим движением). Дополнительно данная область должна иметь изначально пониженное давление, хотя и понятие давления, для скоростного потока относительно. Остается отметить, что нарушений закона сохранения энергии не наблюдается, локальная область газа приобрела большую кинетическую энергию в ущерб классической тепловой. И данная кинетическая энергия может совершить определенную работу, либо опять превратиться в тепловую при хаотическом торможении потока газа. При совершении работы произойдет еще большее охлаждение газа в обычном понимании.

      Сделаем определенные выводы. Понятие температура  газа относительно. Исходя из выше сказанного следует, что газ может иметь, в зависимости от состояния, две  температуры. Одна – для хаотического  движение  молекул, и вторая для  упорядоченного   движения  молекул газа. А если говорить точнее, необходимо вводить понятие относительной температуры газа. Которая будет характеризовать температуру любого участка газ, через определенное отношение температур Т1 и Т2, как отношение 100% хаотического  движения  молекул к полностью  упорядоченному   движению. Поскольку классическое понятие температуры не всегда подходит для характеристик возможных состояний газовой среды. Подобное утверждение с некоторой осторожностью можно сделать и для понятия давление.

      Примеры.  Упорядоченное тепловое  движение  молекул газа встречается часто даже в природе, не говоря уже о творениях человека. Вихревое движение  воздуха, торнадо, смерчи – это движение воздуха. Температура внутри подобного вихря значительно ниже температуры окружающего воздуха. Вихревое движение жидкости имеет подобные особенности и достаточно широко применяется в технике, но полное применение подобного явления пока не наблюдается, хотя перспективы громадны. 

5. С какой средней  скоростью движутся молекулы воздуха  при температуре +20 ⁰С? А при температуре –20 ⁰C?

 

      Температура - величина, характеризующая степень  теплового состояния тела (газа) или скорость хаотического движения молекул (чем выше температура, тем больше скорость их движения, и наоборот). Температуру воздуха можно измерять по двум шкалам: Цельсия и абсолютной шкале Кельвина. За нуль градусов по шкале Цельсия принято считать температуру таяния льда, а за 100° - температуру кипения воды при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст. Если известна температура воздуха у земли, то можно определить температуру воздуха в тропосфере на любой высоте по формуле: 

tH=tO - 6,5Н, 

где tн - температура воздуха на определяемой высоте;

to -  температура воздуха у земли;

Н - заданная высота, км. 

В расчетах скоростей движения молекул воздуха при 20°С были получены данные, представленные в табл.

 

6. В каких единицах измеряется хаос?

 

      Хаос - это многомерный план, имеющий  бесконечное количество временных  и пространственных измерений. Космос в отличие от Хаоса имеет всего три пространственных измерения и одно временное. Космос каузален, то есть, ограничен законом причины и следствия, в то время как Хаос абсолютно акаузален (вне каузален) и свободен от любых ограничений.

Хаос - это вечное становление, активная и  динамическая вечность.

Хаос  был, Хаос есть, и Хаос одновременно становится всем и ничем.

Хаос - единственная истинная свобода и  первозданная суть вне любых форм.

      В безграничном Хаосе существуют любые  возможности, среди которых также присутствует возможность возникновения космоса. Часть Хаоса, которая окружает космос, является антикосмической, поскольку многомерность и бесформенность природы Хаоса является полной противоположностью сформированной, ограниченной и каузальной структуре космоса. Именно поэтому Хаос, вторгающийся в космос, проявляет себя разрушительным, поглащающим и расформирующим. Расформировывая ограниченные структуры и формы космоса, Хаос учреждает вместо них бесформенную и безграничную акаузальность, которая есть начало и конец всего. Хаос может быть обнаружен во всем существующем, в наибольшем и в наименьшем. Хаос присутствует в любой среде, во вселенной, в мире, в человеке. Он существует в абсолютном ничто, в небытие, которое человек не может себе представить. Хаос одновременно многомерен и лишен измерения.

      В нем присутствует время и безвременность, пространство и его отсутствие. Он - начало всего, все было создано  из Хаоса. Все вышло из Хаоса, он все  и ничто одновременно. Хаос - начало самого себя, своей активности, которая в его безграничном становлении создает и разрушает. Хаос - это нулевое измерение, которое внутри себя содержит все проявленные и непроявленные измерения.

      Хаос - это вечное развитие и необузданное становление, которое космос желает ограничить с помощью своих ограниченных форм. Необузданность Хаоса проявляется в неограниченности законами каузальности и устойчивостью и ограниченностью структурами космоса.

      Ноль - это символ Хаоса как нулевого измерения, тогда как единица  означает формирующую и сжимающую силу, которая создала космос. Все числа от единицы до десяти означают различные стадии каузального развития, которое достигает своей высшей точки в десяти. Десять означает космическую завершенность. Это число символизирует закон, порядок, форму, и замкнутый круг, который удерживает часть изначального Хаоса внутри себя. Десять означает эго и подавление акаузального "истинного я"  

Число одиннадцать, которое является числом Хаоса, символизирует то, что находится  вне десяти (за переделами космоса), необузданность, свободу, бесформенность и разрыв замкнутого круга. Одиннадцать - это врата в первозданный Хаос, это путь преодоления формы сутью. Поэтому число одиннадцать символизирует завершение антикосмической эволюции и реализацию неявного, темного и акаузального потенциала. Разомкнутая Пентаграмма, своими одиннадцатью углами и темными вратами в центре, символизирует путь и врата к акаузальной свободе, которая может быть обретена за пределами ограничений космоса.  

7. Физический  смысл энтропии?

 

      Энтропия (от греч.— поворот, превращение) —  понятие, впервые введенное в  термодинамике для определения  меры необратимого рассеяния энергии. Термин широко применяется и в  других областях знания: в статистической физике как мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации как мера неопределенности какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).

      Однако  я хочу показать, что даже применительно  к теплотехнике, «энтропия» не является мерой беспорядка. И вообще это  ошибочно считать энтропию мерой  беспорядка в любом случае. Так  же, как видно из первоисточника, Энтропия не имеет определенного физического смысла, так как, например, другие термины: давление, объем, сила, расстояние, напряжение, заряд, масса, ускорение…), а выражена лишь математически. Далее мы всё-таки попробуем найти физический смысл энтропии. С чего начнем? С нескольких опытов! 

Опыты: 

Опыт 1.

Если  тело термически изолировано от внешней  среды и в нём не происходит никаких химических реакций или  физических переходов, то энтропия такого тела неизменна. Процессы, происходящие при этом, называются изоэнтропными или адиабатными. Например, если мы имеем теоретически изолированный цилиндр, в котором рабочее тело имеет заданную энтропию, то при его сжимании или растяжении энтропия будет постоянна. Хотя температура, давление и объем рабочего тела будет меняться. А из чего состоит тело? Из частиц. И у каждой частицы есть еще свои составляющие (атомы, ион, электроны). Причем именно число частиц не меняется в этом опыте. Значит энтропия как минимум – это число тепловых частиц материи. Под «тепловой частицей» понимается любая частица, имеющая энергию хаотического теплового движения (поступательного, вращательного, колебательного). 

Опыт 2.

Каждое  тело обладает некоторой тепловой энергией. Если мы возьмем два одинаковых объема одинаковой жидкости, то при прочих равных условиях они буду иметь одинаковую тепловую энергию.  Если температура обоих тел одинакова, то при прочих равных условиях энтропия их тоже одинакова. Если мы смешаем эти два объема, то получим новое тело, причем его тепловая энергия увеличится в два раза. Число тепловых частиц этого тела увеличится в два раза. Однако температура этого тела останется той же. Следовательно, отсюда можно заключить, что энтропия – это мера числа тепловых частиц материи. 

Опыт 3.

Если  мы нагреем твердое тело от какого-либо источника тепловой энергии, например от зажигалки, то его температура увеличится. При этом его энтропия увеличится. Но объем тела остался прежний. Также, не увеличилось число частиц, из которых состоит тело. Однако увеличилась теплоемкость тела, а она опять же связана с увеличением тепловых частиц в теле. Поясню на примере металла. Мы знаем, что металл состоит из ионов, жестко закрепленных в ионной решетке. Однако металл обладает еще и некоторой макро структурой – множество кристалликов (доменов) соединены вместе в одном теле. Так вот при росте температуры число таких кристалликов увеличивается, а значит, растет и число тепловых частиц. При плавлении металла число тепловых частиц приближается к числу ионов. 

Опыт 4.

Нагрев  тела и одновременное расширение его так, что тело совершает работу над внешней средой. Тут число тепловых частиц остается постоянным, теплоемкость тоже постоянна. Но энтропия растет! Значит энтропия еще и указывает на меру совершения работы над внешней средой, т.е описывает свойство сжимаемости тела. 

 Формулы:

Итак, немного  определись: энтропия это мера количества тепловых частиц тела и это мера сжимаемости тела. Теперь давайте  обратимся к строгим формулам и на основе их уточним физический смысл понятия «энтропия». Формула  прироста энтропии dS тела в любом  тепловом явлении (процессе) такая: 

dS=dQ/T, где dQ – элементарная теплота, сообщенная телу или полученная от тела во время явления, T – средняя температура при этом явлении. 

Если  мы используем первое начало термодинамики  для теплового явления: 

dQ=dU+dA, где dU – элементарный прирост внутренней энергии тела, dA – элементарная работа, совершенная телом или совершенная над телом.  

То получим: 

dS = (dU+dA)/T 

В свою очередь известно что: 

dU = CV*dT

dA = p*dV, где CV – теплоемкость тела при постоянном объеме, dT – изменение температуры p – давление окружающей среды на тело (или тела на среду) dV – элементарное изменение объема тела. 

Зная  уравнение состояния идеального газа: 

M*R*T = p*V, где M – число молей, R – постоянная Менделеева, получаем: 

dS = (dU+dA)/T = CV*dT/T + p*dV/T = M*cV*dT/T + M*R*dV/V = M*(cV*dT/T + R*dV/V), где cV – удельная теплоемкость при постоянном объеме. 

Заметим, что число молей тоже может  меняться при тепловом явлении, тогда  получаем: 

dS = M*(cV*dT/T + R*dV/V) + dM*S, где S – энтропия матери при данных p, V и T. 

Из этой формулы следует, что:

      Приращение  энтропии тепловой матери отражает изменение  количества (dM) этой материи при постоянных прочих условиях и отражает способности  этой материи накапливать тепло (cV*dT/T) и расширяться (R*dV/V) для данного количества (M) материи.

      Под тепловой материей понимается набор  тепловых частиц тела. Под тепловой частицей понимается любая частица, имеющая тепловое движение. Под тепловым движением понимается любое хаотическое  движение: 

- поступательное – прямолинейное движение,

- орбитальное  – движения по орбитам, сферическим,  эллипсным, гантеле-видным и прочим,