Г-н Сопов, вопрос по ТТЭ

Сообщение №19155 от mike449 17 февраля 2004 г. 06:28
Тема: Г-н Сопов, вопрос по ТТЭ

Я - радист. Почти всю свою сознательную жизнь я наблюдал шумы в различных схемах.
Один из источников шума - т.н. тепловой шум. Он наблюдается в любых проводниках и очень хорошо изучен. Его спектральная плотность равномерна (не зависит от частоты измерения) и равна для напряжения
sqrt(4kTR), где
k - постоянная Больцмана
T - температура проводника, К
R - сопротивление проводника, Ом

Строгий вывод этой формулы из МКТ был проделан Найквистом в 1927г. Я его здесь "на пальцах" Вам повторять не буду, он не так прост. Но строг.

Если ТТЭ позволяет проще и логичнее объяснять тепловые явления, то Вам, видимо, не составит труда вывести эту формулу из ТТЭ. Или хотя бы качественно объяснить характер зависимости и наличие в формуле так не любимой Вами постоянной Больцмана.
Даю Вам честное слово, формула совпадает с экспериментом с поразительной точностью. В отличие от броуновского движения, я имел возможность в этом убедиться на собственной шкуре.
Одно из наблюдений - никаких всплесков шума при переходе из неравновесного состояния в равновесное (при прогреве) не наблюдается. Наблюдается монотонный рост. При охлаждении - монотонный спад.
Кстати, вывод формулы был впервые сделан Лоренцем в 1913 как раз на основе теории броуновского движения (по МКТ). Опять же, совпадение поразительное.


Отклики на это сообщение:


> Один из источников шума - т.н. тепловой шум. Он наблюдается в любых проводниках и очень хорошо изучен. Его спектральная плотность равномерна (не зависит от частоты измерения) и равна для напряжения
> sqrt(4kTR), где
> k - постоянная Больцмана
> T - температура проводника, К
> R - сопротивление проводника, Ом

> Строгий вывод этой формулы из МКТ был проделан Найквистом в 1927г. Я его здесь "на пальцах" Вам повторять не буду, он не так прост. Но строг.

А вы непробовали размышлять немного иначе.С точки зрения электродинамики допустим.

Вот движется электрон,в ваккуме равномерно так,прямолинейно.И не излучает,зачем излучать? Никто ведь нетрогает.
Но стоит ему поменять скорость или траекторию,электрон этот самый излучит эту затраченную энергию на изменения его скорости или изменения траектории и опять летит,неизлучая.

Но даю вам честное слово,что электрон точно также ведёт себя и в связанном состоянии.И в атомах и в молекулах и даже в твёрдом теле,допустим в проводнике.Если это вам ближе к телу,как радиомеханику.

Поэтому любой атом, молекула, или материальный обьект, обладает нетолько количеством движения,Но и некоторым электромагнитным моментом, который проявляется при внешнем воздействии на эти обьекты.

Лоренц конечно был неплохой мужик, но видимо просто незадумывался над такими вещами.

Такчто нетак всё просто в датском королевстве, вы ненаходите.


Ответ на сообщение №19155 от mike449

Господин mike449, с чего Вы взяли, что к-т Больцмана у меня не любимый? Из каких глубин Вы вытащили эту ветхую информацию? Впечатление такое, что Вы не читали мой Вызов - одностороннее пари, ставка мой автомобиль и не участвовали в дискуссии по этой теме? И в самом вызове и на протяжении всей данной дискуссии я ОБЪЯСНЯЮ, что распределение Больцмана относится не к МКТ, а к ТТЭ, так как именно по ТТЭ даётся логическое объяснение результатов опыта Перрена (в переносе на газовую среду), на базе которого построено данное распределение.
Да, я раньше действительно выступал против этого распределения. Это было тогда, когда AID на мой вопрос: каким образом замедленные движения окружающих молекул более холодного воздуха (газа) могут, двигаясь также хаотично, как и более быстрые молекулы нагретого воздуха, способны (а вернее должны в обязательном порядке, поскольку это низменно происходит) вытеснять последние вверх? ответил, что это происходит по распределению Больцмана. Тогда я не разобравшись напал на это распределение. Но когда AID сказал, что на это распределение опирается половина физики, то я более внимательно к нему присмотрелся и увидел, что в формуле этого распределения не задействованы скоростные характеристики молекул, т.е. в ней нет того на чём основана суть МКТ. После этого возникает вопрос – каким образом к распределению Больцмана, а значит и к коэффициенту Больцмана относится МКТ?
Если в учебниках без всяких объяснений сказано, что это происходит по МКТ и никакого альтернативного варианта не даётся, а Вы студент и настроены на запоминание того, что написано в учебнике, то тут всё ясно – без наличия альтернатив, после многократного прочтения этой информации она запоминается как аксиома.
Но теперь-то Вы не студент (я думаю) и выступаете как аналитик (я ведь обращался к аналитикам), следовательно, должны уметь анализировать, а это значит, выбирать более лучшее, т.е. более логичное, так как логика это умение правильно мыслить.
Итак, возвращаемся к нашей (вашей) формуле sqrt(4kTR). Я утверждаю, что она в большей мере относится к ТТЭ, так как коэффициент Больцмана, входящий в эту формулу, в большей мере относится к ТТЭ, нежели чем к МКТ. Для решения спора предлагаю вернуться к камню преткновения, т.е. к опыту Перрена с жидкостью и построении на основе результатов данного опыта распределения Больцмана для газов. Я объясняю причину распределения Больцмана в газах на основании ТТЭ, а Вы на основании МКТ.
Читая об этом распределении, мы узнаём, что оно базируется на опыте Перрена, в котором задействована только сила тяжести, причём двух компонентов. Более мелкие (лёгкие) включения распределялись в верхних слоях, а боле тяжёлые опускались ниже. Ни о каких скоростных перемещениях молекул в этом опыте нет даже речи, а тем более разнице этих скоростей. Обратим внимание на то, что закон Архимеда работает одинаково и в жидкости и в газах. Признаем, что структура и межмолекулярные отношения в газе, описываемые в учебниках, никак не совпадает с тем, что говориться о жидкостях. Возникает вопрос – почему тогда закон Архимеда работает и в газах?
По ТТЭ, притягиваясь к земле, молекулы газа, удерживающие одновременно друг друга на расстоянии, образовывают среду, в которой даже небольшое (по отношению к размерам самих молекул) механическое смещение одной молекулы будет вызывать смещение других окружающих её молекул газа. Такое строение газовой среды логично объясняет и плотность, и вязкость, и давление газа, и образование воздушной волны от медленно движущегося предмета, и трение газа в трубопроводах, и многое другое. Такое строение газа гораздо ближе к строению жидкости, так как и там и там молекулы имеют практически постоянные силы взаимодействия между собой, т.е. малейшее смещение одной молекулы вызывает смещение многих других. О том, как в воздухе на определённой высоте могут удерживаться и не опускаться вниз более тяжёлые включения описано в ТТЕ на стр. 17-18. Поскольку ближних к земле молекул воздуха прижимает к земле и к друг другу (т.е. сближает их на меньшие расстояния) большее количество молекул воздуха, находящихся сверху, то для того чтобы их раздвинуть и опустится (пробиться) вниз, включениям надо иметь соответственно и больший вес. Это именно тот результат, который Ж.Б.Перрен получил, исследуя жидкости. Следовательно, распределение Больцмана, учитывающее именно потенциальную энергию молекул газа, очень точно совпадает с логикой ТТЕ.
Теперь Ваш черёд.
Справка. Мне в качестве доказательства того, что формула отражает действительность именно по МКТ, приводили пример с брошенным камнем. Да, меньшие камни улетят выше, если к ним приложить такую же силу, как и к большим. Но, для того чтобы они летали и далее, их надо снизу всё время подталкивать. Значит, чтобы более горячие (быстрые) молекулы взлетали выше, их более холодные молекулы должны снизу всё время подталкивать? Вряд ли во всех хаотических движениях удары снизу должны превалировать? Тогда эти движения уже не хаотические, а некой направленности. Но, хаос в этом случае тем и хорош, что условия вопроса в нём растворяются, а ответ можно вытащить по ситуации. Или у Вас есть обоснование появления этой направленности?
Объясните, как в воздухе на определённой высоте могут удерживаться тяжёлые включения (смог, влага в тучах и т.д.). Как с позиций МКТ Вы можете объяснить ЭТО.

Сопов.

P.S. После того как Вы задали этот вопрос, я к распределению Больцмана проникаюсь большей любовью, а коэффициент Больцмана начинаю просто обожать, т.к. чувствую, что на него опирается не просто половина физики, а её большая часть.


--snip--
> Итак, возвращаемся к нашей (вашей) формуле sqrt(4kTR). Я утверждаю, что она в большей мере относится к ТТЭ, так как коэффициент Больцмана, входящий в эту формулу, в большей мере относится к ТТЭ, нежели чем к МКТ. Для решения спора предлагаю вернуться к камню преткновения, т.е. к опыту Перрена с жидкостью и построении на основе результатов данного опыта распределения Больцмана для газов. Я объясняю причину распределения Больцмана в газах на основании ТТЭ, а Вы на основании МКТ.

Ничего не понял. При чём здесь газы и распределение Больцмана? Вопрос был о проводниках и электрических шумах.

--snip--Куча вопросов ко мне?
Предположим, что я в данной нити ничего не знаю ни о какой теории. Я спрашиваю Вас: как Ваша теория объясняет опытный факт - наличие тепловых шумов в проводниках и их спектр.
На встречные вопросы я отвечать не буду, потому что они не относятся к теме о шумах.
Могу только рассказать больше о шумах, если Вам интересно.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100