ДВИЖЕНИЕ МОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ В ИДЕАЛЬНОМ ГАЗЕ Куролес В.К.

ОАО «Гос МКБ» «Радуга» имени А.Я.Березняка»


Номер: 10-1
Год: 2015
Страницы: 14-19
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

волна, энтропия, фазовое состояние, температура, потенциал, масса, энергия

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассмотрено возмущение идеального газа бегущей монохроматической волной, возбужденной осциллятором, характеризуемым частотой и амплитудным значением потенциала . Показано, что, в результате такого возмущения, в идеальном газе устанавливается 33 устойчивых состояния среды. В результате перехода из одного в другое устойчивое состояние в среде идеального газа энергия достигает критического значения, которое вызывает ударный волновой фронт. При этом каждый волновой фронт характеризуется фиксированной температурой, а переход из состояния в состояние характеризуется изменением температуры или изменением энтропии состояния.

Текст научной статьи

В данной работе бегущая волна понимается как распространение во времени и в трехмерном пространстве возмущения среды, в качестве которой рассматривается идеальный газ. Возмущенный идеальный газ, распространяясь в трехмерном пространстве испытывает сопротивление движению (сопротивление распространению возмущения). Когда это сопротивление достигает критического значения, ось распространение возмущения совершает поворот. Только при этом повороте оси движения волны сопротивление движению будет уменьшенным. Увеличение сопротивления движению волн вызвано увеличением температуры возмущенной среды. Это соответствует первому началу термодинамики: движение газа распространяется от фронта с большей температурой к фронту с температурой меньшей. Распространение возмущения среды идеального газа возможно, только если по некоторым причинам в газе возникает градиент температур. Источником градиента температур и является в данном случае монохроматический осциллятор. Волну следует рассматривать как дискретную среду, ограниченную ее фронтом. Фронт, являясь границей раздела сред возмущенного и не возмущенного газа, может также рассматриваться как жесткая стенка, ограничивающая рассматриваемую волну. Это следует из представления идеального газа как семейства абсолютно упругих частиц, сталкивающихся между собой без потери движения или без потери энергии. Столкновение частиц во фронте при этом такое, что частицы не возмущенного газа не могут проникнуть в среду, ограниченную фронтом, они сталкиваются с частицами, формирующими фронт причем без потери энергии движения. Для сферической волны фронт должен приобрести сферическую поверхность. Это возможно если учесть, что ось движения частиц меняет направление в трехмерном пространстве. При этом сферическая поверхность могла образоваться в результате вращения замкнутого вихревого шнура, а вихревой шнур и представляет собой траектории движения частиц возмущенного идеального газа в трехмерном пространстве движения . Возмущенный газ эволюционирует во вращающийся тор, который образован токовым движением частиц газа. При этом движение от частицы к частице передается также как и в идеальном газе- без потери энергии движения. Рассмотренная сферическая волна является статической. Чтобы из состояния статики перейти в состояние движения, во фронте волны должно произойти изменение движения частиц идеального газа. Допустимо положить, что некоторое количество частиц во фронте волны испытали не абсолютно упругий удар, а удар с потерей энергии движения. Данную эволюцию движения частиц идеального газа можно формализовать исходя из теории удара[1], полагая, что между массой газа и произошел абсолютно неупругий удар. Это эквивалентно поглощению группой частиц, число которых равно е, группы частиц, число которых равно р. При этом принята за эталон массы или является массой одной частицы идеального газа. Тогда справедливо выражение для потери энергии движения частиц, образующих токовый виток: ,гдеизменение, встречной скорости движения частиц е и частиц р. Для идеального газа справедливо равенство , откуда следует: . Поскольку масса газа, определенная числом частиц идеального газа, должна определяться целыми положительными числами, то для элементарного возмущения однозначно определяются числа е и р. , . Трехмерному пространству должны соответствовать три фазы волны. Каждой фазе соответствует масса газа , Общая масса сферической стоячей волны =27. Чтобы такая волна приобрела движение , она должна была поглотить из невозмущенного газа число частиц е. Тогда синтез бегущей элементарной сферической волны в идеальном газе мог состояться, если только в этом синтезе приняли участие 33 частицы идеального газа. Проникновение волн в среды впервые описал Фурье, решая задачу теплопроводности тепловых волн. При этом Фурье предположил, что на границе между не возмущенной и возмущенной сред действует осциллятор, потенциал которого описывается гармонической функцией: . Решение им получено в виде трех гармоник, которые имеют экстремальные значения, отстающие друг от друга на фазовое запаздывание . Фазовое запаздывание им установлено формулой: (1), где - глубина проникновения возмущения, апараметр, который в термодинамике определяется как температуропроводность, но применительно к распространению возмущения этот параметр следует рассматривать как диффузию волны в невозмущенный идеальный газ. Решение формализовано функцией [2]. (2). Из уравнения следует определение экстремального значения потенциала: . Достижение потенциала критического значения соответствует критическому градиенту температур газа в волновом потоке. Тогда трем координатам трехмерного пространства можно поставить в соответствие три волны , каждая из которых характеризуется своим градиентом температур или своим изменением температуры: , ,. Эти значения изменения температур характеризуют волну в « прошлом», «настоящем» и в «будущем». Индексы здесь заменяют параметр « время». Тогда ,исходя из того, что изменения температур фронтов волн происходит во времени по гармоническому закону , а трехмерная волна является трехфазной, следует соотношение между этими изменениями: (3) Причем , что эквивалентно равенству и окончательно: . Температура для идеального газа, исходя из теоремы о равномерном распределении энергии по степеням свободы, определяется равной 1К [2]/, откуда следует: . (4) Мнимая единица в этом выражение означает то, что в «будущем» изменение температуры фронта () не наблюдаемо. Экстремальные значения волн могут оставаться не зависимыми от времени лишь в малом его промежутке ,где -проницаемости среды-вакуума. D- диффузия возмущенной среды в вакуум. В работе [3] элементарный период времени определен исходя из определения проницаемостей однородной среды , равными для электрической и магнитной значениям принятым в системе СИ для вакуума, а диффузия выбрана равной 2,2222….. .Ее значение выбрано из условия совпадения физических констант рассчитанных исходя из этого ее значения и известных в единицах системы СИ. При этом численное значение периода равно С. В течении этого периода сферическая волна может считаться монохроматической замкнутой, включающей в себя процессы, в которых происходит временное изменение температуры газа, наполняющего волну, но которое не изменяет температуру окружающей среды. При этом газ волны будем считать идеальным, для которого выполняется закон Менделеева - Клапейрона [4]: , где- соответственно давление, объем, температура газа внутри волны и газовая постоянная. Нарастание температуры газа внутри волны приводит к нарастанию давления в волне и увеличению ее объема. При достижении этих параметров критических значений, волна разрывается, ее газ излучается в окружающую среду и изменяет ее параметры. Закон Менделеева-Клапейрона выполняется во фронте волны, если фронт замкнут. Замыкание фронта возможно, если фронт имеет форму вращающегося тора. Его вращение и образует сферическую оболочку сферической волны. Если окружающую среду представить как однородные волны, которые лишь обмениваются движениями без потери энергии движений, то следует считать, что излучение газа из хотя бы одной волны приведет к изменению параметров и соседних волн. Такое представление однородной среды соответствует среде стоячих электромагнитных волн[5], в среде которых наблюдается переход магнитной энергии в энергию электрическую и обратно без потери энергии. Также это соответствует среде из однородных абсолютно упругих частиц, которые обмениваются движениями без потерь энергии. В результате излучения газа или поглощения его сферической волной, излучающая волна приобретет реактивное движение, а соседняя среда, поглощая этот, газ перейдет в состояние активного движения, за счет чего и в ней начнет изменяться температура. Окружающая среда приобретет те же процессы, что и излучающая. Ее волны дополнительно приобретут движение, отличное от движения однородных стоячих волн. Рассмотренная модель превращения однородных стоячих волн в волны не однородные и бегущие может быть формализована в рамках термодинамики, механики и электродинамики волновыми уравнениями вида (2) Учитывая равенство , справедливое для идеального газа, а также определение энтропии газа S [4] , получим следующее ее определение для идеального возмущенного газа: , (5) В этих формулах и энтропия и рассеиваемая энергия и изменение температуры могут определяться числами соответствующих эталонов. В качестве эталона температуры принята температура идеального газа, а в качестве эталона энтропии принята газовая постоянная. Расширение волн в их потоке просто формализовать, если принять, что газ внутри волны совершает гармонические колебания и в соседних волнах фазы преимущественных гармонических движений устанавливаются в состояния . Известно [6],что при таком соотношении фаз двух гармонических движений, происходит сложение их в соответствии с уравнением (3) . Ортогональность волн означает то , что одна из них активная а другая реактивная. Если же разность фаз колебаний газа в двух соседних волнах составит числоили кратное ему, то колебания из ротации переходят в осцилляцию. Тем самым движение газа в таких волнах может быть описано как движение группы по расширяющейся спирали. При этом формируется вихревой шнур. Начальное значение изменения температуры должно быть активным, откуда следует =0,707106781. Определив начальное значение изменения температуры, можно установить эти значения для всего ряда волн. Этот ряд волн и должен рассматриваться как возможные состояния в замкнутом объеме газа, ограниченном числом этих волн. Ниже будет показано, что число этих состояний равно 33.Это число получено исходя из того, что начальная энтропия и энтропия конечная должны быть одинаковыми. Это условие соответствует замыканию волны, как только энтропия превысит начальное ее значение, волна размыкается и начинает излучать « лишний» газ. Излучение приводит к вращению тора. Это происходит на 34состоянии. Ниже приведен ряд температур и разность между температурами соседних волн, рассчитанных на основании уравнений 4-5: 0 0,707106788 0.707106788 1 1.000000310 0.292893522 0.414213746 2 1.000000620 3.14 3 4 1.00000124 6.28 5 1.00000248 12.24 6 1.00000496 24.80 7 1.00000992 49.60 8 1.00001984 99.2 9 1.0000396 198.4 10 1.00007935 397.5 11 1.00015870 7.936 12 1.00031738 15.868 13 1.00063466 31.728 14 1.00126890 63.424 15 1.00253621 126.731 16 1.00506660 253.039 17 1.01010661 504.001 18 1.02011307 1.000646 19 1.03983720 1.971893 20 1.07820348 3.836628 21 1.15110621 0.07290273 0.067615000 22 1.28455866 0.13345245 0.115934089 23 1.51663509 0.23207643 0.180666284 24 1.89746251 0.38082742 0.25110023 25 2.49012610 0.59266359 0.312345349 26 3.376703691 0.886577591 0.356037226 27 4.669502716 1.292799025 0.382858333 28 6.52751953 1.858016814 0.397904643 29 9.176983296 2.649463766 0.405891357 30 12.93921542 3.76264749 0.41000919 31 18.27146932 5.3322539 0.412100249 32 25.82040244 7.54893312 0.413154135 33 36.50186795 10.68146551 0.413683153 34 51.61174988 15.10988209 0.414213987 Заметим, что полученный ряд энтропии в потоке волн соответствует третьему началу термодинамики: энтропия в замкнутых потоках стремится к 0 при уменьшении температуры. Однако, при температуре, равной ее эталону (при начальной температуре источника) происходит скачок энтропии. Источник только тогда может стать источником, когда он начинает излучать волны с начальной энергией, а следовательно источнику должна соответствовать начальная энтропия критического значения. Критическое значение ее соответствует значению 0.414213746. Изменение энтропии между этими значениями определяет число устойчивых состояний. График зависимости энтропии в замкнутой волне при ее переходе в бегущее состояние приведен на рисунке 1. Скачок функции , в данном случае энтропии при эталонной температуре, в теории регулирования ТАР определяется как - функция, которая вызывает « белый шум» с частотами от минимальной до максимальной. В ряду значений температур и энтропии приведенном выше номер состояния волны может рассматриваться как номер фазового перехода, или как текущее время, а расстояние между фазовыми переходами как фазовое запаздывание между экстремальными значениями энергии потерь .Причем значение фазового запаздывания определил Фурье формулой (1). Диффузия определена как температуропроводность: , где параметры - соответственно теплопроводность, плотность газа в волне, теплоемкость газа, заряд волны, сопротивление электрическое движению волны, масса или количество газа в волне. Приведенные соотношения получены в [3]. Если энтропию понимать, как ее понимал Больцман, а именно как вероятность установления однозначного движения (что соответствует стремлению к 0 температуры), то следует отметить: эта вероятность менее 0,5. Достижение вероятности этого движения критического значения приводит к повторению процесса слияния элементов газа в группы, которые определяются как атомы. Объединение атомов в группы (в молекулы), вероятно будет идти по тем же законам, однако масса частиц идеального газа в этой группе будет гораздо большей.. Вывод: Полученные значения энтропии при рассмотренном элементарном взаимодействии и установленное число возможных устойчивых и наблюдаемых состояний при данном виде взаимодействия, позволило установить численные значения физических констант. Физические константы численно определяют соответствующие параметры, которые характеризуют рассмотренное взаимодействие или характеризуют возмущенный идеальный газ, который стоит определить эфиром, распределенным в трехмерной среде в виде волновых потоков . Эти потоки замкнуты во вращающемся торе и поэтому к ним применим и закон постоянства соотношения произведения давления на объем и температуры, а также применимо правило для сферической монохроматической трехфазной трехмерной волны.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.