О ТЕМПЕРАТУРЕ

Сообщение №4497 от Валентин Федоров, Дмитрий Пономарев 02 января 2002 г. 15:52
Тема: О ТЕМПЕРАТУРЕ

МАЛЕНЬКИЕ ТРАГЕДИИ В КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ
Валентин Федоров, Дмитрий Пономарев
02 января 2002 года
Продолжение, начало см. "ВРЕМЯ АТОМ МОЛЕКУЛА" www.timeam.zaporozhye.net

Пример 5. О ТЕМПЕРАТУРЕ

В определении, что термодинамика в современном виде является необходимым разделом естествознания, в котором изучаются наиболее общие свойства макроскопических физических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и закономерности процессов перехода физических систем из одного состояния в другое, больше напыщенности, чем реальности.

Действительно, если примем на вооружение аналитический метод изложения термодинамики, признающий первичным определение аксиоматического ядра - перечня базисных понятий с истолкованием их физического смысла и исключающий
художественное повествование об историческом пути ее развития, то окажется, что базис термодинамики до сих пор физически не истолкован, а значит законы термодинамики, записанные с использованием таких базисных понятий, в
принципе и не относятся к перечню законов естествознания.

В термодинамике считают, что основными параметрами состояния физических тел являются давление Р, удельный объем V и температура Т, а поскольку, например, термодинамически равновесное состояние однородного тела однозначно фиксируется неизменностью Р и V (неопровержимое свидетельство опыта), то из этого следует, что третий параметр - температура автоматически исключается из перечня базисных понятий термодинамики. Подтверждением этому является общепризнанная гипотеза термодинамики (общепризнанность еще не означает обоснованности!) о существовании характерной для каждого данного твердого
тела, жидкости или газа связи между Р, V и Т, именуемой уравнением состояния ( f(Р, V, Т) = 0). (Подчеркнем, что связи далеко не однозначной даже для простого вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях.) Другими
словами, в современной термодинамике антагонизм очевиден: изначально принимают в качестве базисных понятий давление, удельный объем и температуру (базисные понятия или первичные сущности в принципе не подлежат физическому
истолкованию посредством друг друга!), а затем (не без решающего влияния экспериментальных наблюдений) эти базисные понятия гипотетически связывают между собой уравнением состояния.

Если отсутствие уравнений состояния физических тел и систем называют трагедией современной науки (см. И.Д.Ван-дер-Ваальс и И.Констамм, Курс термостатики, ч. 1, ОНТИ, Гл. ред. хим. лит., 1936), то термодинамику с неопределенным до сих пор базисом вряд ли можно считать плодотворным разделом естествознания. Звучит резко, но вполне соответствует начимости искусственно созданной ситуации в теоретическом естествознании.

Понятие температура для многих разделов естествознания является базисным, а поэтому его исключение из арсенала базисных равноценно действию урагана, после которого мало что останется незатронутым прямо или косвенно в здании
теоретического естествознания. Именно такой груз давления и испытывает каждый, кто в той или иной мере посягает на температуру (не смешивать понятие температуры с физическим прибором, именуемым термометром!), пытаясь установить физический смысл этого понятия и выяснить роль температуры в
определении и изменении физико-химических свойств реальных тел.

Представления о температуре вошли в науку посредством наших чувственных восприятий. Наши ощущения позволяют различать качественно градации тепла и холода, но количественная мера, пригодная для науки, не может быть установлена на субъективных (чувственных) ощущениях, а поэтому в основу
количественного определения температуры и построения температурных шкал были положены объективные физические явления и факты, свободные от наших восприятий. Поскольку издавна известна связь между изменениями тепловых ощущений, которые в нас возникают при контакте с каким-либо телом, и
изменением количественных характеристик свойств самого тела, то этот факт и был использован в термометрии.

В настоящем сообщении лишено смысла излагать историю термометрии, а сразу обратим внимание на то, что составляет основу термометрии и изложим авторскую точку зрения по этому вопросу.

Вся термометрия основана на следующих произволах:

1. Выбор термометрического вещества;
2. Выбор термометрической величины, служащей индикатором температуры;
3. Выбор зависимости изменения термометрической величины от температуры;
4.Установление величины единицы измерения температуры.

Именно на этих произволах и базируется термометрия. Нет смысла среди этих произволов искать главенствующий, каждый из перечисленных вносит свой "достойный" вклад в термометрию и в совокупности своей приводят в конечном
счете к весьма запутанной для широкого круга читателей ситуации.

Не будем вникать в суть первых двух произволов (оценить их предлагаем читателю самостоятельно), поскольку раскрытие третьего в полной мере отражает всю несостоятельность теоретической базы термометрии.

Действительно, индикатором температуры является термометрическая величина, но сама термометрическая величина есть не что иное, как некоторый изменяющийся при изменении внешних условий параметр состояния термометрического вещества (жидкостный термометр - объем жидкости при постоянной массе (удельный объем), газовый термометр - удельный объем газа при постоянном давлении или давление при постоянном объеме (удельном объеме)), а поэтому очевидно, что одной и той же характеристике
термометрического вещества в термометрии приписывают двойное толкование: например удельный объем истолковывается и температурой.

Последнее подтверждается выбором функциональной зависимости между изменением температуры и изменением термометрической величины. Так для жидкостного термометра (см. любое учебное пособие по курсу термодинамики с разделом "Температура") принимается

Т2 - Т1 = к(V2-V2) (1)

где к - коэффициент пропорциональности.

Коэффициент пропорциональности к = const есть математическая величина и физического смысла не имеет, а поэтому его использование в уравнении (1) отражает дробление или увеличение единиц измерения объема жидкости при постоянной массе (удельного объема). В этом случае никто не возьмет на себя смелость объем жидкости, выраженный, например, в литрах, именовать другим термином, если он выражен в кубических сантиметрах, да еще в этом случае результату приписывать какую-то новую сущность. Такое возможно только в термометрии. Это полностью отражает смысл произвола 3. Измеряем изменение объема термометрического вещества постоянной массы, а именуем его изменением температуры. Именно на этом или ему подобном и возведена вся термометрия, а с таким параметром состояния реальных тел самостоятельного раздела естествознания не создают.

Четвертый произвол в принципе обсуждению не подлежит, поскольку его имело бы смысл анализировать только тогда, когда первые три не приводили бы к однозначному отрицательному результату.

Необходимо особо подчеркнуть, что еще более парадоксальная ситуация создана в газовой термометрии, в которой в качестве термометрического вещества используется газ, а в качестве термометрической величины его давление или
удельный объем (газовые термометры постоянного объема и газовые термометры постоянного давления), т.е.

Т = С1Р = С2V, (2)

где C1 <НЕ РАВНО> С2 - некоторые постоянные, Р - давление, V - удельный объем газа, но ведь понятия удельного объема и давления по своей физической сущности принципиально отличаются друг от друга.

Итак, на основании изложенного заключаем, что термометрия по своей физической обоснованности является огромнейшим шагом назад в развитии теоретического естествознания, а возведение температуры в ранг одного из базисных понятий всей физики создало непреодолимые трудности как физического
характера, так и математического при разработке прогрессивных моделей структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне. От такого параметра состояния физика обязана освободиться немедленно.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...



Отклики на это сообщение:

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

Реклама:
Rambler's Top100