игрек

Об уравнении Бойля-Мариотта Во времена Бойля стали интенсивно развиваться естественные науки и гуманитарные дисциплины. Но время высшей математики еще не наступило. Самого Бойля интересовали свойства газов. В 1660 году он сообщил об открытии зависимости между давлением и объемом газа для постоянной температуры, которое имеет вид: PV = const (1) где Р – давление, V – объем газа. Спустя 7 лет соотношение (1) было подтверждено Мариоттом, и с тех пор носит название закона Бойля-Мариотта. Этим соотношением пользуются до сих пор, хотя оно противоречит векторному анализу. Не может вектор равняться скаляру, как это следует из уравнения (1). Бойль этого не мог знать, так как векторного анализа в его время еще не существовало. Похоже, Менделеев при выводе своего уравнения состояния идеального газа использовал соотношение (1). Все это не позволяет считать и уравнение Менделеева-Клапейрона верным. Правда, некоторые рецензенты на этом сайте пытались улучшить это уравнение, но их уровень явно не соответствует уровню Менделеева. Имеет смысл рассмотреть эксперимент Бойля с точки зрения сегодняшних представлений. Но оригинальный текст его сообщения не существует. В его время научные журналы не издавались. Делались лишь доклады на заседании лондонского королевского общества. Возможно, велись протоколы выступлений. Но в наших условиях получить протокол его выступления тоже практически невозможно. Тем не менее, существует много учебников по химии и физике, где этот эксперимент описан довольно подробно. Тем, кто заинтересуется, могу рекомендовать хороший учебник Т.Брауна и Г.Ю.Лемея «Химия в центре наук», т.1, изд-во «Мир», 1983. Рис. 1 Описания установки Брауна не найдено. Известно лишь, что он использовал термостат. Схема нынешних установок для исследования газов представлена на рис. 1. К сожалению, программы, используемые на данном форуме, часто не работают с рисунками. Поэтому кратко опишем эту установку. Она представляет собой трубу большого диаметра, имеющего заглушку с одного конца и подвижный поршень с другого конца. По положению поршня можно определять объем газа, находящегося под поршнем, а также изменение этого объема. Варьирование давления на находящийся под поршнем газ достигается размещением на поршне груза. Но и без груза любой газ под поршнем оказывается под давлением, которое никто не рассматривает. А оно, вообще говоря, не маленькое. Это вес самого поршня и вес атмосферы, действующей на всю площадь поршня. От них никуда не уйти, и их надо учитывать в любых опытах с газами на таких установках. Правда, давление атмосферы можно исключить, если проводить опыты в вакууме. Но такие опыты мне не известны. Рассчитаем для примера суммарный вес поршня и атмосферы над этим поршнем. Пусть поршень имеет диаметр 20 см и имеет вес 1 кГ. Площадь поршня будет равна: S = π r2 = 3,14x102 = 314 см2 (2) Примем давление атмосферы нормальным и равным Р = 1 кГ. Это означает, что над 1 см2 поршня вес атмосферы равен 1 кГ, а над всем поршнем 314 кГ (здесь и дальше под весом будем подразумевать силу тяжести В = mg). По определению: P = B/S (3) Общий вес поршня и атмосферы равен: 314 + 1 = 315 кГ (4) Это минимальный вес, который можно получить на данной установке с таким диаметром поршня. И этот вес будет действовать на любое количество газа под поршнем. Это сразу же опровергает уравнение состояния идеального газа: PV = nRT (5) где по Менделееву Р – давление (должно быть атмосферы, но относят его к исследуемому газу); V – объем исследуемого газа (должно стоять изменение объема); n – количество исследуемого газа (при наполнении установки исследуемым газом n – переменная величина); R – универсальная газовая постоянная; T – температура в кельвинах (может быть переменной величиной в процессах передачи энергии). Что описывает уравнение состояния? Состояние равновесия или процесс? Если оно описывает состояние равновесия, то пользы от него никакой. Любые несуразности легко объясняются этим состоянием. Но любое уравнение в физике и химии описывает какой-либо процесс. В процессе изменяются параметры системы. Следовательно, в уравнении (5) должны быть значки изменения (т.е. ∆) там, где это необходимо. Для обсуждения попробую изложить один процесс, который можно описать почти таким же уравнением, как у Менделеева-Клапейрона. Это процесс заполнения исследуемым газом пространства под поршнем. При этом поршень поднимается как сам, так и вместе с воздухом над ним. При этом заполняемый газ совершает работу. Эта работа пропорциональна количеству заполняемого газа n, его мольной энергии R и изменению температуры ∆Т. Все эти величины есть в уравнении Менделеева-Клапейрона. Подъем поршня вместе с воздухом и грузом изменяет их потенциальную энергию в поле тяготения Земли. Это изменение легко рассчитывается по формуле mg∆h, где ∆h – изменение положения груза по высоте (под m подразумевается сумма масс поршня и грузов на нем). Для газа эта формула трансформируется в выражение PS∆h, где Р – давление газа атмосферы (воздуха), S – площадь поверхности поршня, ∆h изменение положения поршня по высоте. Произведение S∆h равно изменению объема исследуемого газа, т.е. ∆V (см. уравнение (6)). P∆V = (PS + mg)∆h = nR∆T (6) Таким образом, в нынешних исследованиях газов на таких установках фактически участвуют два газа – воздух и исследуемый газ. Воздух выступает в роли груза, который либо поднимается, либо опускается. Сразу возникает вопрос: что за величина Р в уравнении Менделеева-Клапейрона? Не является ли она атмосферным давлением? Необходимую для заполнения энергию дает исследуемый газ. Если сравнить опыты Бойля с опытами Джоуля по установлению эквивалентности теплоты и работы, то они довольно похожи. Оба применяли опускающийся груз, оба наблюдали совершение работы (сжатие и расширение газов), у обоих должна была выделятся теплота, но Бойль использовал термостат и заметить тепловых эффектов не мог. А так бы закон эквивалентности теплоты и работы мог быть установлен несколько раньше. Обратите внимание на параметр Р в уравнении (6). Он не относится к исследуемому газу, а является атмосферным давлением. На получаемые результаты влияет диаметр поршня. Так, если диаметр поршня будет 30 см, то его площадь составит 686,5 см2. Вес воздуха, который будет находиться над этой площадью, будет равен этой же цифре, так как принимается, что давление воздуха соответствует нормальному, т.е. 1 кГ/см2. Это примерно в 2 раза больше, чем в первой установке. Во втором случае вес самого поршня должен быть больше, так как он большего размера. Эти два фактора определяют первоначальное давление исследуемого газа. Чтобы сжать исследуемый газ в 2 раза, потребуется такое же количество груза, т.е. около 700 кГ. Вряд ли это количество груза уместится на поршне такого диаметра. Диаметр поршня и минимальное давление, которое поршень оказывает на исследуемый газ, являются характеристиками используемой установки. При заполнении двух установок с разными диаметрами поршня, но с одинаковым количеством исследуемого газа при одной и той же температуре исследуемые газы будут иметь разное давление. Это не соответствует уравнению Менделеева-Клапейрона. Легко видеть, что при изменении интерпретации величин в уравнении состояния идеального газа мы просто получаем закон сохранения энергии: - ∆Ед = ∆Еа (7) где ∆Ед – изменение энергии донора, а ∆Еа – изменение энергии акцептора. Произведение nRT относится к исследуемому газу, а P∆V к нагрузке, которую создают воздух, поршень и груз. Так может быть уравнение Менделеева-Клапейрона есть искаженное представление уравнения закона сохранения энергии (7)? Все эти вопросы нуждаются в дополнительном исследовании. Вызывает вопросы определение понятия давление. Будет ли атмосферное давление соответствовать давлению исследуемого газа? Согласно уравнению (3) это сила, отнесенная к единице площади, и это определение привязывает эту величину к некоторой поверхности. Однако не прописано, на какой поверхности эта площадь должна измеряться, а некоторые объекты так вообще не могут эту величину иметь в принципе. Так шар касается плоскости в одной точке, хотя силу гравитации имеет. Но точка не имеет поверхности. Поэтому шар не может оказывать давления. Еще один пример – это отрезок трубы. Его можно поставить на плоскость вертикально и тогда нужно будет рассчитывать площадь торца трубы, а это кольцо. В центре кольца силы притяжения нет. Если положить этот отрезок трубы на плоскость горизонтально, то контакт трубы с плоскостью будет проходить по линии соприкосновения трубы и плоскости. Но линия также не имеет площади. Части некоторых предметов могут выступать за пределы их основания, т.е. находиться над плоскостью, на которой стоит предмет и для которой рассчитывалась площадь. Такие выступы имеют массу и силу тяготения, но не давление. Давление – это величина, привязанная к определенной поверхности, так как только поверхность имеет площадь. По нынешней теории говорить о давлении внутри газового контейнера (объема) бессмысленно. Надо указывать поверхность, где требуется определить давление. Все это до сих пор нигде не прописано. Вот и получается: сила притяжения есть, а давления нет. Хотелось бы в этом вопросе иметь большую ясность. Практически все свойства газов можно объяснить отталкиванием электронных оболочек их атомов или молекул, которое может происходить в любой точке объема, занимаемого газом. При этом может формироваться давление газов. Такое давление не будет векторной величиной и его надо использовать как свойство газов. Часто датчики давления размещают внутри газовых контейнеров, где никакой поверхности у газа нет. Поверхность не является характеристикой газа. Есть лишь поверхности у самого датчика, и что он меряет, представляет вопрос. В газовом контейнере, имеющим форму параллелепипеда, давление должно быть разным для каждой стенки (вследствие их разного размера), а их векторы должны быть перпендикулярными друг другу, чего не должно быть. Так как здесь полная неопределенность, то считать давление вектором в его нынешнем определении нельзя. В настоящее время давление воспринимается как неудачно определенная величина, и ее использование требует осторожности. Еще один вопрос, который обходят стороной. Это неравномерность распределения массы. В описанной выше установке принимается допущение, что давление на каждый см2 поршня одно и то же. Но в ходе опыта на поршень накладывается груз (как правило, гири различного номинала). Груз обычно занимает небольшое место на поверхности поршня. В местах появления груза сила тяготения должна стать больше, что увеличит в этих местах силу гравитации. Мы получаем поверхность поршня, на которой в разных местах разное давление. Но это противоречит теории материальной точки. Как суммируются эти давления, если это вообще возможно, и какое давление исследуемого газа? Жизнь показывает, что ни как. Достаточно посмотреть на след ботинка на снегу. Выступы на подошве ботинка оказывают большее воздействие на снег. То же самое можно сказать о штампах, используемых на производстве. Для описания свойств газов практически везде используется приближение материальной точки. В этом приближении предполагается уже, судя из названия, что вся материя (т.е. газ) находится в точке центра масс, а вокруг этой точки и далее везде материи (т.е. газа) нет. Любая материя характеризуется набором параметров, таких как масса, объем, плотность, температура, давление и т.д. Материя и ее свойства неразделимы. Следовательно, все эти свойства надо приписывать точке центра масс, так как только там должна находиться материя. Но точка не материя и объема и поверхности не имеет. Не имеет она какого-то выделенного направления. Не ориентируется она никак в силовых полях. Этим и объясняется тот результат, что в уравнении Менделеева-Клапейрона вектор равен скаляру. Другие теории, применяемые для описания свойств газов, исходят из совершенно противоположных представлений. Потому нельзя совмещать данные, полученные по теории материальной точки, с другими теориями. То, что сказано выше, справедливо и для газов внутри контейнеров. Поэтому использование таких параметров для характеристики газов как объем и давление в теории материальной точки не имеет смысла. Это все равно, что сапоги всмятку. Читателям предлагается решить самим, что делать с этим приближением? Более строгая теория должна учитывать распределение газа в пространстве и соответствовать закону сохранения энергии. Но для этого необходимо знать выражение для внутренней энергии исследуемого газа. Выражение nRT, имеющее размерность энергии и присутствующее в уравнении Менделеева-Клапейрона, на мой взгляд, не может считаться уравнением внутренней энергии газов, так как не содержит их важных параметров. Я даже выскажу предположение о том, что R не является константой, что вызовет массовое неприятие. Закон Бойля устанавливался при несоблюдении закона сохранения энергии, о чем он даже не догадывался (его опыты проводились с использованием термостата). Краткие выводы: 1. Определение понятия давление нуждается в доработке и не должно использоваться при объяснении свойств газов. 2. Теория материальной точки не должна применятся к газам. 3. Должно быть проверено предположение о минимальном давлении газов в исследовательских установках. 4. Уравнение Менделеева-Клапейрона выведено некорректно и не может считаться справедливым[А.М.1] . [А.М.1]

Господа рецензенты! Вы как-то не заметили, что предлагаемая статья является, по сути, рецензией на уравнение Менделеева-Клапейрона. Здесь я такой же, как и вы. Поэтому никаких претензий ко мне выдвигать не стоит. Я это уравнение не выводил. Но эта статья вас воодушевила. Как вам кажется, в ней вы отстояли уравнение Менделеева-Клапейрона от нападок и продемонстрировали блестящее знание физики и математики, упомянув о колинеарности векторов и об их векторном и скалярном произведении. В самой статье я сделал несколько замечаний по поводу вывода этого уравнения, но никого из вас они не заинтересовали. Вероятно потому, что кинетическую теорию газов наши рецензенты просто не знают. Не знают они о диаграммах фазового состояния веществ, которые изучаются в любых курсах физической химии. На диаграммах состояния любого вещества перпендикуляр и вектор не присутствуют. Они не являются характеристиками газовой, жидкой и твердой фаз. Из математики хорошо известно, что любое равенство имеет одинаковые левую и правую части. Любое изменение только одной левой или правой части моментально превращает равенство в неравенство. Это знают даже школьники. Рецензенты дружно применили скалярное произведение к левой части уравнения Менделеева-Клапейрона, добавив для этого в левую часть новый вектор. Правая часть при этом осталась без изменений. Все это должно превратить уравнение Менделеева-Клапейрона в неравенство. Вряд ли сам Менделеев с такими действиями согласился бы. Поэтому полученному неравенству следует присвоить имя одного из наших рецензентов. Если вы вместо давления в уравнении Менделеева-Клапейрона хотите ввести какой-то новый параметр, то весьма вероятно также появление новой фазы и невыполнение правила фаз Гиббса. Что произойдет после действия скалярного произведения, наши рецензенты тоже не знают, хотя есть на этот счет математическая формула. Стоило бы ею воспользоваться, чтобы не городить чушь. Не знают наши рецензенты, что давление газа может создаваться разными силами. Так атмосферное давление определяется силой тяготения Земли. Даже единица давления названа атмосферой. Небольшие астрономические объекты не могут иметь атмосферу вследствие недостаточной силы тяготения. Газы в контейнерах создают давление за счет столкновений молекул газа с внутренними стенками контейнера, при этом давление возникает при любых углах столкновения и перпендикуляры здесь необязательны. На газы в контейнерах действует также гравитация, которую никто до сих пор не учитывает. Не знают наши рецензенты разницы между уравнением состояния и уравнением процесса. В уравнении состояния нет зависимости параметров системы от времени, а в уравнениях процесса есть. Поэтому взаимопереносы параметров в таких системах невозможны. В уравнении состояния нет реагентов и продуктов, и расчет степени превращения есть бессмысленная процедура. Иное дело уравнение процесса. Оно связывает реагенты с продуктами и позволяет вычислить выход продукта. Перпендикуляр, вектор, математические действия – все это математические понятия. Еще ни один человек не обнаружил перпендикуляров и векторов на какой-либо поверхности. Математические понятия и действия нельзя обнаружить и с помощью человеческих чувств. Эти понятия формируются в мозгу человека и хранятся там. Поэтому их можно считать виртуальными понятиями. Согласно философии с помощью виртуальных величин и понятий изменить объективную реальность невозможно даже если это скалярное или векторное произведение. Для этого придется извлекать мозги из головы и стыковать их с давлением. Угадайте, что при этом должно произойти? Скорее давление раздавит мозги, чем произойдет скалярное произведение. Скалярное, как и векторное произведение предназначены для работы с векторами и определяют вид и последовательность математических действий. Для скалярного и векторного произведения требуются два вектора, а в уравнении Менделеева есть только один. Перпендикуляр до последнего времени вектором не считался. Но наши рецензенты без всякого объяснения причин стали считать его вектором. Ведь в противном случае вся затея со скалярным произведением теряет смысл. И наконец, стоило бы проверить размерности правой и левой части нового уравнения со скалярным произведением. Размерность измененной части должна стать другой, и не совпадать с размерностью правой части. Чем использование скалярного или векторного произведения может улучшить уравнение Менделеева-Клапейрона притом, что перпендикуляр вектором не является, так и не прозвучало. Все это очередной научный бред, достойный шнобелевской премии. Ждите наград.

Об уравнение Менделеева-Клапейрона В моей последней статье на этом форуме было показано, что уравнение Менделеева-Клапейрона неверное с точки зрения математики PV = nRT (1) В этом уравнении вектор (давление) приравнен скаляру, чего быть не должно, так как согласно математике это совершено разные понятия. Уравнение Менделеева-Клапейрона имеет большое значение. Оно широко используется как в физике, так и химии. В этом уравнении присутствует универсальная газовая постоянная R, которая связана с константой Больцмана к. И если уравнение (1) неверное, то существование этих постоянных надо пересмотреть, что вызовет большой переполох в этих науках. Однако желающих заняться анализом этого вопроса пока не нашлось и, похоже, не найдется. Проще уговорить математиков, что ничего страшного нет, если в уравнении (1) вектор равен скаляру, и на этом закрыть вопрос. Пусть математики чешут затылки. Если же найдутся смельчаки, которые захотят разобраться с этим уравнением, то эта статья будет им подспорьем. Предварительно выясним, какие из используемых в физике и химии величин могут принимать отрицательные значения? Это позволит определять правильность тех или иных выводов и предположений. В физике используются величины, которые по определению не могут быть отрицательными. Это, например, масса, время, расстояние, скорость, импульс, площадь, объем и возможно какие-то другие величины. Если в отношении массы и времени это утверждение не вызывает возражений, то расстояние и скорость почему-то встречают жесточайшее сопротивление. Расстояние характеризует длину пройденного пути, и если путь проделан, то его расстояние может характеризоваться только положительным числом. Длину пути измеряют, определяя сколько раз эталон длины (скажем, метр) уложится на измеряемом пути. При этом не имеет значения, как будет измеряться длина пути: от его начала или конца. Результат от этого не зависит. Все величины, используемые для измерения длины пути, положительные. Отсюда расстояние может быть только положительным числом. Поэтому на дорогах на километровых столбах наносят только положительные числа независимо от того, петляет дорога или нет. Скорость определяется как расстояние, проходимое за единицу времени. В этом определении постулируется отношение двух положительных величин, что может дать лишь положительное число. Поэтому скорость отрицательной не бывает, даже если вы едете задом наперед или в обратном направлении. В этом каждый может убедиться, посмотрев на шкалу автомобильного спидометра. На спидометрах всех автомобилей вы не увидите отрицательных значений скорости. Даже школьники 5-ых классов это знают. На уроках арифметики они решают задачи на определение времени встречи автомобилей, едущих на встречу друг другу. Оба автомобиля должны двигаться с положительной скоростью, иначе задача не имеет решения. Для тех, кто еще сомневается, предлагаю рассмотреть движение по кругу. Вы стартуете с некоторой точки на круге и возвращаетесь в эту же точку, но с другого направления. Был ли у вас где-то поворот к исходной точке, и была ли скорость при этом отрицательной? Решайте сами. Минимальное значение скорости 0 (отсутствие движения). Какой скорости надо присваивать знак минус, неизвестно. Видимо, отрицательная скорость должна быть у отрицательного движения. Но что такое отрицательное движение, никто не знает. Отрицательное значение может иметь лишь ускорение, но не скорость. Эти две величины часто путают друг с другом. Вот и в кинетической теории газов импульсу придали отрицательное значение, чего не может быть. Так как уравнение Менделеева-Клапейрона основывается на уравнении, выведенном в кинетической теории газов, есть смысл проверить этот вывод. Первое с чем сталкиваешься при работе с газами, так это их разные свойства внутри контейнера и вне его. Газы вне контейнера обладают высокой рассеивающей способностью и не имеют границ. Они, как тесто, непрерывно изменяют свой объем. Попробуйте измерить объем теста, если его объем все время изменяется. Концентрация газов (например: в космосе) постоянно уменьшается вплоть до нуля. Поэтому в этих условиях невозможно измерить их объем и давление. Если же какой-либо газ окажется в воздухе вне контейнера, то он сразу начнет образовывать газовый раствор, где его концентрация тоже будет падать практически до нуля. Поэтому измерить давление у такого газа невозможно. Для измерения объема необходимо равновесное состояние газа, которого у газов вне контейнера нет (не существует), а, следовательно, у них не может быть уравнений состояния. У газа в контейнере стационарное, но не равновесное состояние. К газам вне контейнера понятие равновесное состояние применить нельзя. Уравнение (1) выведено на основании свойств газов, находящихся в контейнерах. Контейнеры, безусловно, влияют на свойства находящихся в них газов. Так, в связи с высокой рассеивающей способностью газов, отсутствием у них границ и равновесного состояния говорить о наличии у них давления вне контейнера не имеет смысла. В кинетической теории газов их давление связывают с взаимодействием газа со стенками контейнера, и если у контейнера не будет стенок, то в уравнении (1) не появится давление. Поэтому уравнение Менделеева-Клапейрона нельзя назвать уравнением состояния газа, так как некоторые содержащиеся в нем члены зависят от контейнера. Таким образом, кинетическая теория газов рассматривает поведение и свойства газов, находящихся в газовых контейнерах. Рассмотрим, как можно объяснить возникновение давления в газовых контейнерах. Имеющиеся по этому вопросу подходы, имеют серьезные недостатки. Они в основном связаны с интерпретацией появления и исчезновения ускорения. Ускорение и сила связаны 2-ым законом механики Ньютона (2). Разделив силу на площадь поверхности, рассчитывают давление. Часто газам в контейнерах приписывается такое поведение, что никакого ускорения, а, следовательно, и силы быть не может. В частности, это относится и к кинетической теории газов. Далее это будет показано на конкретных примерах. Сейчас я хочу представить свое виденье того, как возникает сила давления при взаимодействии летящего со скоростью v мяча с оказавшейся на его пути пружиной. Как только мяч коснется пружины, она начнет сжиматься, уменьшая скорость полета мяча. У пружины появится сила сжатия, у мяча сила давления. С уменьшением скорости мяча его кинетическая энергия будет уменьшаться за счет передачи пружине. Так будет продолжаться до тех пор, пока сила сжатия и давление не сравняются, что вызовет остановку движения мяча. При этом вся кинетическая энергия мяча полностью перейдет пружине. Так как мяч не движется, то он уже не вектор, и его дальнейшая судьба будет определяться пружиной. Обычно пружина начинает распрямляться за счет полученной от мяча кинетической энергии. Как это у нее получается, мне не известно. Здесь можно лишь об этом гадать. Согласно одному неподтвержденному предположению мяч должен отскочить в противоположном направлении с той же скоростью v, так как силы сжатия и давления лежат на одной линии. Нечто подобное можно предположить для поведения одной молекулы газа в кубическом контейнере. Именно такая модель рассматривается в кинетической теории газов. Молекула газа постоянно мигрирует от одной стенки контейнера к противоположной со скоростью v. Постоянство скорости перемещения молекулы газа - залог отсутствия давления в контейнере. Это следует из уравнения 2-го закона механики Ньютона, которое связывает импульс с силой. Поэтому начальное условие кинетической теории газов явно противоречит поставленной цели – нахождению связи давления с параметрами газа. Весь путь молекулы между противоположными гранями в этом контейнере можно разбить на три участка: начальный, средний и конечный. Такое разбиение справедливо и для любого пассажирского транспорта. На начальном участке молекула (транспорт) набирает заданную скорость. Здесь она получает необходимую для этого кинетическую энергию и имеет положительное ускорение. Но это явное противоречие с начальным условием в кинетической теории газов. Тем не менее, это требуется для конечного участка пути. Длительность пребывания на начальном участке неизвестна, как и его начало и конец. На среднем участке молекула движется с постоянной скоростью и потому не имеет ускорения. Длительность нахождения на этом участке неизвестна, как и его начало и конец. Этот участок может отсутствовать при больших размерах начального и конечного участка. В конечном участке идет сброс скорости молекулы, что необходимо для появления давления. Когда этот участок начинается, а также время пребывания на нем, тоже неизвестно. Конец участка определяется контактом молекулы со стенкой контейнера. Сброс скорости вызывает появления отрицательного ускорения молекулы. За счет снижения скорости кинетическая энергия молекулы на этом участке непрерывно понижается, по-видимому, в результате передачи стенкам контейнера. По-разному описывается столкновение молекулы со стенками контейнера. У одних авторов это простой отскок, при котором изменяется лишь направление вектора импульса. Тогда уравнения (1-3) не нужны. Но вряд ли научный мир с этим согласится. Другие авторы рассматривают молекулу как пружину и рассматривают столкновение пружины со стенками контейнера. И здесь научный мир будет не в восторге от этого подхода. Третьи авторы рассматривают молекулу как таран, который в пух и прах разносит стенку контейнера, снижая тем самым свою скорость и кинетическую энергию. Правда, где взять энергию, чтобы проделать то же самое с противоположной стенкой, неизвестно. Ну о реакции научного мира я промолчу. Из вышеизложенного следует, что для вывода теоретической зависимости давления от свойств газа нужны данные и зависимости, которых пока нет. Поэтому есть смысл проверить вывод уравнения (1) в кинетической теории газов. При выводе уравнения (1), на мой взгляд, были допущены серьезные ошибки. Одну из этих ошибок, связанную с постоянством скорости перемещения молекулы, я привел выше. Для таких скоростей расчеты по формуле Ньютона (2) дают нулевую силу и давление. Ускорение на конечном отрезке пути молекулы должно быть отрицательным, так как молекула газа отдает избыточную кинетическую энергию стенке контейнера (а больше и некому отдавать). Здесь условие задачи прямо противоречит ее цели. Не указаны моменты времени появления ускорения и силы. Мы знаем только, что это должен быть конечный участок пути молекулы. Должен ли конечный участок пути молекулы быть ограниченным стенкой контейнера или молекула может проникать за границу стенки? И этот вопрос пока не имеет ответа. (2) Итак, на начальном и конечном участке пути молекулы имеется ускорение а, следовательно, должна проявляться сила. Эту силу можно рассчитать по уравнению (2), зная зависимость импульса от времени. Но оказывается, что математика не позволяет этого сделать в конечных точках этой зависимости. В начальном и конечном участке после контакта с внутренней поверхностью контейнера, молекула делает поворот в сторону противоположной поверхности контейнера. В точках поворота зависимости импульса от времени нет. Поэтому согласно математике конечные точки любых зависимостей – особые точки. В них понятия производная и касательная неопределенные (не существуют). Это общий результат для любых зависимостей. Но для расчета давления обязательно нужно знать силу в точке поворота молекулы. Поэтому уравнение Ньютона не годится для определения силы в точке касания молекулы со стенкой контейнера. Здесь нужен какой-то иной метод определения силы. Создатели кинетической теории газов этот момент упустили. Знай, они это, возможно, об уравнении Менделеева-Клапейрона мы бы ничего не знали до сих пор. Выбранный метод расчета давления здесь не работает. В свете вскрывшегося факта нет смысла рассматривать дальше вывод уравнения Менделеева-Клапейрона. Ясно, что оно не имеет под собой никаких оснований и не должно использоваться. Это чревато пересмотром многих разделов физики и химии. Но в кинетической теории газов зависимость импульса от времени никто никогда не находил. Там воспользовались приближенным представлением формулы (2), заменив бесконечно малые приращения на конечные (3) А вот о том, как было найдено отношение , хотелось бы поговорить подробнее. Здесь какие-то математические фокусы. Если скорость молекулы постоянна, то постоянен ее импульс, откуда конечное изменение импульса ∆mV должно равняться 0 при любом конечном изменении ∆t. Подставив эти значения в формулу (2), получим F≈0, т.е. никакой силы быть не должно. Об этом уже говорилось выше. Но создатели кинетической теории газов поступили мудрее. Для одного направления движения молекуле приписали импульс mV на всем пути ее следования по этому направлению, на другом направлении движения молекулы ее наградили импульсом – mV на всем пути следования в обратном направлении. В начале статьи говорилось, что импульс не может быть отрицательным числом. Но в кинетической теории этого видимо не знали. В результате ∆mV было рассчитано следующим образом: .-∆mV - ∆mV = -2∆mV (4) Правда, по кинетической теории газов молекула обратно летит с другим импульсом в полном противоречии с исходными допущениями, а, следовательно, и с другой скоростью (скорость отрицательная). Откуда эта скорость появилась и почему используется для расчетов изменения импульса – неизвестно. Что такое отрицательная скорость, может ли она существовать, как ее измерить, означает ли это нарушение закона сохранения, энергии не знает никто? В начальном условии предполагалось, что молекула передвигается с одной постоянной скоростью. Но как-то незаметно их стало больше. Правда, в этой теории до сих пор этот момент как-то не заметили, хотя он очень важен. Но это не все оплошности кинетической теории. В формуле (3) вместо изменения ускорения рассчитали изменение импульса при столкновении молекулы со стенкой контейнера и приняли эту величину за давление. Просто автор кинетической теории газов, рассчитывая ускорение, забыл разделить изменение импульса на время этого изменения. Тогда бы и появилось ускорение, а вместе с ним и сила. Правда, это время никто теоретически не рассчитывал (возможно, я ошибаюсь), и никто до сих пор эту оплошность не заметил. Теперь эта нелепость красуется в уравнении Менделеева-Клапейрона. Понятно, что это уравнение с такими огрехами надо пересматривать. Тем, кто хочет с этим быстро разобраться, рекомендую известный учебник по физической химии Мелвин-Хьюза Ясно, что одна молекула может создать лишь периодически возникающее давление с периодом t. Как было сказано выше, это время было «утеряно» автором кинетической теории газов, а потому оно не присутствует в уравнении (1). Если молекул много (порядка 1 моль), то давления, создаваемые каждой молекулой, нужно складывать и усреднять. Для получения средних значений сложение таких периодически появляющихся величин должно происходить с учетом времени их появления и длительности существования. Однако средних значений давления никто не рассчитывал. Между тем, если контейнер будет иметь разные размеры по длине, ширине и высоте (например, прямоугольный параллелепипед), то давление по этим размерам должно быть разным вследствие разного числа столкновений со стенками контейнера и разным временем пролета к противоположной стенке. В формуле (1) будет произведение трех множителей, каждое из которых описывает давление по соответствующей оси координат. Так как каждая ось декартовой системы координат имеет свою составляющую давления, то их можно рассматривать как проекции общего вектора давления и по ним определить сам вектор. Этот вектор должен исходить из начала декартовой системы координат и заканчиваться в противоположном углу, образуемом тремя плоскостями кубического контейнера. Такой вектор вряд ли можно назвать вектором давления, так как он имеет направление на угол, но не на плоскость. Все, что здесь изложено, может показаться неправдоподобным. Но каждый имеет возможность повторить вывод формулы (1), и убедиться в наличии отмеченных недочетов. Отмечу здесь, что у авторов всех газовых законов (Гей-Люссак, Бойль-Мариотт, Шарль) не нашлось места в своих уравнениях для универсальной газовой постоянной R. Существование ее из тех зависимостей, которые они получили, не вытекает. Уравнение Менделеева-Клапейрона в своем нынешнем виде содержит много ошибок и должно быть пересмотрено.

По определению термодинамика - наука, изучающая взаимные переходы теплоты и работы в равновесных системах и при переходе к равновесию. Чтобы переход состоялся, необходимы как минимум две системы. Одна из систем является донором эрергии, другая акцепторо. При передаче энергии в форме теплоты у донора температура будет падать, у акцептора возрастать.Так будет продолжаться до тех пор, пока не наступит состояние равновесия (равенство температур в двух системах). Одна теплота (у донора будет отрицательной, у акцептора положительной, но они буудут одинаковыми по абсолютной величине. По определению изменение энтропии равно отношению теплоты к температуре в состоянии равновесия. У донора изменение энтропии будет величиной отрицательной у акцептора - положительгой. Суммарное изменение энтропии будет раввно нулю. Если пройтись по ввссем другим темодинамическим фукециям, то там такая же каартина. Однако термодинами ка тщательно маскирует неободимость другой систеемы.. Нынешнее определение состояния равновесия вызывает смех Возможность протекания тех или иных процессов должна рассматриваться с учетом свойств подключаемой системы Так изобарно-изотермические процессы должныы протеккать без передачи энергии в форме теплоты и работы. Изобарно-изотермическиме процессы возможныы лишь за счет изменения количества вещества Цель моих публикаций на этом форуме - выввести из тени второго полнопрправного участника передачи энергии, и дать иную интерпретацию термодинамическим данным..Советую ознакомиться с другими статьями на этом форуме, Там есть ответы на многие Ваши вопросы.

Очередная демонстрация непрофессионализма - неспособность понять о чем статья. В стаатье речь шла о свойсствах реальных газов, в рецензии о равновесии жидкоссть-пар. По содержанию статьи не было высказано ни словаю С таким пониманием термодинамики не стоит заниматься рецензированием.

Очередная глупость. Если жидкости и твеердые тела не имеют поверхности, то надо закрывать такие разделы физической химии, в которых изучается смачивание поверхности, поверхностное натяжение, адсорбция. Там понятие поверхность основное. Нельзя изучать то, чего не существует.Не существует также и понятия площади поверхности. Повисает в воздухе понятие давление. Поверхностное натяжение задает форму капельки жидкости и ее объем на несмачиваемой поверхности. Прежде чем писать такие глупости, ознакомтесь с литературой.

Может все таки калориметрия? Колориметрия к термодинамике не относится. Как Аркадий связал индивидуальный и идеальный газы догадаться невозможно.. Под словом индивидуальрый подразумевался один из ряда обычных газов. находящихся вне резервуаров для их хранения. Легко об этом можно было догадаться. Если бы екоторое количество газа окажется в атмосфере, то сразу начался бы самопроизвольный процесс образования гаового раствора. Учитывая размеры земной атмосферы, конечная концентрация газа в атмосфере отличалась от нуля на бесконечно малую величину, т.е величина неопредеенная. Но и с начальной концентрацией дело не лучше. Твердые и жидкие вещества имеют поверхности, которые и задают объем вещества. Но еще никто не обнаружил газовую поверхность, которая задавала бы объем газа. Учитывая строгость здешних рецензентов, срау скажу, что здесь я использовал собственный термин "газовая поверхность" , так как других не нашел. Не существует методик опредеения границ газа, а следовательно, его объема. В статье я хотел это показать на просстом примере, предполагая, что формулу для расчета объема, равную произведению трех величин длины, ширины и высоты, все знают со щкоы. Но я сильно ошибался. Ширина, длина и высота - это отрезки прямых, имеющие начальную и конечную точки. По этим точкам определяются длины отрезков, по которым и рассчитывается объем (предполагается, что это объем параллелепипеда). Так как у гаов никаких поверхностей не существует, то не существует их площадь. Давление определяется как сила , деленная на площадь. Отсюда понятие давление для газов не имеет смысла.Идеальный газ - это выдуманный газ. Его поведение задается уравнением состояяния. Некоторые свойства реальных газов могут соответствовать свойствам идеального газа, другие -нет. Известно более двух десятков уравнений состояния. Каждому уравнению ссоответствует свой идеальный газ. Не многовато ли?

Теплоты сгорания имеют реакции, где непременным участником является кислород. Взрыв пороха надо рассматривать как быстропротекающуюся реакцию с образованием большого количества газов при высокой температуре. Клаузиус, один из создателей термодинамики, различал два вида теплоты - внешнюю и внутреннюю. Внешняя теплота - это энергия, передаваемая от одной системы к другой, Ею занимается термодинамика. Внутренняя теплота - это знергия, вызвавшая разогрев системы. Эти два вида теплот постоянно путают даже в учебниках по физической химии. Внутреннюю теплоту измеряю с помощью калориметров. Я уже неоднократно писал в статьях на этом форуме,, что калориметр является изолированной системой. По определению изолированной системы она не может передавать энергию другим системам ни в форме теплоты, ни в форме работы. Однако, если превратить внутреннюю теплоту во ввнешнюю, то можно использовать энергетичческий эффект любой реакции для совершения работы и получения теплоты. Для этого реацию надо проводить либо в закрытой, либо в открытой системе. Именно при передаче энергии другой системе создаются условия для ее исполбзования. При исследовании таких специфических реакций главное = прочность стенок реактора. При его разрушении Вы получаете открытую систему со многими вопросами.

Существует большое количество газов различного состава, которые имеют те или иные свойства. В данном случае индивидуальный означает один из набора, и придавать этому прилагательному густую политическую окраску не стоит. Об этом можно было легко догадаться. И еще. В нашем обществе предполагается, что люди с высшим образованием - это интеллигенты, а не хамы.

Очередная порция хамства и полное непонимание текста не смотря на физическое образование. Ранее это неоднократно демонстрировалось в других статьях. В одном из последних ответов Вам я сообщил, что мне Вы больше не интересны. Мое мнение о Вас не изменилось. Я Вам больше отвечать не буду.

В термодинамике часто используются определения и понятия, не имеющие физического смысла. В качестве примера рассмотрим параметры индивидуального газа в его свободном состоянии. Для этого его надо получить в свободном состоянии. Хорошо известно, что газы не имеют границ и в свободном состоянии сразу же начинают рассеиваться. Равновесные состояния для газов не известны и его рассеивание идет безостановочно. Концентрация газа в пространстве непрерывно уменьшается и наконец наступает момент, когда говорить о присутствии газа в пространстве становится неприлично. Если свободный газ оказывается в воздухе, то он сразу образует газовый раствор. Поэтому определить точки, которые должны быть взяты для измерения как объёма, так и поверхности газа невозможно. Эти точки постоянно передвигаются по всевозможным направлениям. Поэтому объём и поверхность газа могут быть только расчетными величинами, которые проверить экспериментально невозможно. Такие величины при описании свойств газов желательно избегать. Давление в физике определяется как сила давления на единицу площади. Однако понятие «площадь» к газам неприменимо. У них нет границ, а, следовательно, нет ни объёма, ни поверхности. Следовательно, неприменимо и понятие «давление». Газы вследствие их высокой рассеивающей способности хранят в баллонах и резервуарах различной ёмкости. Вместимость баллонов, как и их внутренняя поверхность легко измеряются. Однако эти величины нельзя относить к газам. Все эксперименты с газами выполняют в специальных установках. Чаще всего для исследования газов используют установки с выдвижным поршнем. Под поршень закачивают некоторое количество газа. Давление на газ создают с помощью груза, помещаемого с внешней стороны поршня. Но это давление никуда не исчезает при удалении газа из-под поршня. Следовательно, связывать его с газом нельзя. Естественно, что параметры установки оказывают влияние на поведение газа. Объём газа рассчитывают обычно по уравнению Менделеева-Клапейрона: PV = nRT (1) Считается, что уравнение (1) описывает поведение свободных газов. В уравнении (1) Р – давление. Давление, согласно определению, это сила, действующая на единицу поверхности. В физике давление – это вектор. Но у газа поверхности нет. Поэтому для газа понятие «давление» не имеет смысла. Для газа имеет смысл говорить об отталкивании электронных оболочек их атомов и молекул. Для газов давление – это скалярная величина. Этим можно объяснить высокую рассеивающую способность газов, а также их упругость при сжатии. Для свободных газов произведение PV в левой части уравнения (1), вообще говоря, неопределённая величина. Поэтому не стоит ожидать, что уравнение (1) будет выполнятся для свободных газов. Однако, поиски таких уравнений (уравнений состояния газа) продолжаются до сих пор. Есть ещё одна причина, по которой уравнение (1) нельзя считать удовлетворительным. В уравнении (1) давление Р – векторная величина, а все прочие величины являются скалярами (т.е. не векторами). В левой части уравнения (1) стоит произведение вектора на скаляр, что дает новый вектор. Таким образом, уравнение (1) уравнивает вектор со скаляром. Математика категорически не рекомендует этого делать, т.е. уравнение (1) несостоятельно с математической точки зрения. Поэтому вопрос стоит так: стоит ли его использовать дальше? Для описания свойств реальных газов в уравнение (1) вводят поправки (активности, фугитивности, летучести), которые не имеют физического смысла. Я уже упоминал выше, что для свободных газов давление – величина неопределенная и умножение этой величины на коэффициент активности не делает понятие «давление» более понятным. По моему мнению, на установках с выдвижным поршнем можно определять химические (точнее физические) потенциалы. Установка с выдвижным поршнем представляет собой открытую систему. При появлении газа под поршнем он начнёт подниматься, и выполнять работу по подъёму грузика на поршне. Потенциальная энергия грузика будет увеличиваться, что можно связать с появлением газа под поршнем. Предположительно, уравнение, которое всё это связывает, должно выглядеть следующим образом: mgh = xn (2) где m – масса грузика; g - ускорение свободного падения; h - высота подъёма грузика; х – химический потенциал; n - количество газа. Весьма вероятно, что химический потенциал у разных газов будет практически одинаков. Об этом говорит большой экспериментальный материал, накопленный физиками и химиками. Хорошо бы всё это проверить экспериментально. Одной из основных единиц в СИ является время. Оно присутствует в размерности таких важнейших понятий как энергия, сила, давление, которые широко используются в термодинамике. Но классическая термодинамика утверждает, что в ней нет понятия времени. Следовательно, времени не может быть в размерности энергии, силы и давления. Фактически это означает, что термодинамики не находятся в системе СИ, а пользуются другим набором основных единиц, в котором нет понятия времени. Всё это требует переопределения понятий энергии, силы и давления, чтобы их можно было рассчитывать, не пользуясь понятием времени. Пока же используются традиционные представления об энергии, силе и давлении. Никаких новых выражений для энергии, силы и давления, размерности которых не содержат время, мне не встречались. Возможно, где-то они есть. Мне кажется, что эту тему стоило бы обсудить.

Циклические процессы – это процессы, в ходе которых система вышла из начального состояния, а затем вернулась в это состояние. Так как начальное и конечное состояния системы совпадают, то изменение внутренней энергии в ходе циклического процесса равно нулю. При протекании процессов в изолированных системах внутренняя энергия тоже не изменяется, однако процессы в изолированных системах не являются циклическими. В изолированных системах процессы идут до наступления равновесия обычно с окружающей средой, т.е. воздухом. Выйти самостоятельно из положения равновесия изолированная система не может. Для этого ей надо взаимодействовать с другими системами. По определению она этого делать не может. Совершать цикл могут лишь закрытые и открытые системы. Рассмотрим на примере гальванического элемента, какие процессы протекают в цикле. Примем, что в своем начальном состоянии гальванический элемент находится в равновесии с воздухом. Обозначим гальванический элемент как система1. Любой циклический процесс начинается выходом системы из начального состояния. Выходом системы из начального состояния будет любое изменение её внутренней энергии, что может произойти лишь в результате взаимодействия с другой системой (система 2). Никаких иных способов изменения внутренней энергии не существует. Для этого к системе 1 подключают какое-либо устройство, потребляющее электрическую энергию (система 2). Система 2 получает от гальванического элемента электрическую энергию до тех пор, пока не истощится её запас в гальваническом элементе. В этой части цикла система 1 выступает в роли донора электрической энергии, а система 2 – её акцептором. Как только система 2 перестаёт получать электроэнергию от сист6мы 1, возникает необходимость в возврате системы 1 в исходное состояние. (достигается так называемая поворотная точка). Чтобы вернуть систему 1 в исходное состояние, систему 2 отсоединяют от системы 1 и почему-то больше о ней не вспоминают, хотя она остается изменённой. Но для системы 2 можно рассчитать все термодинамические функции. К гальваническому элементу подключают генератор постоянного тока (система 3), который и возвращает систему 1 в исходное состояние. В этом случае система 1 оказывается акцептором электроэнергии, а генератор (система 3) её донором. При достижении системой 1 исходного состояния зарядку прекращают, а генератор (система 3) отсоединяют от системы 1. И опять система 3 никого не интересует. хотя она является характеристикой цикла. Таким образом, в циклическом процессе должны участвовать как минимум три системы. Одна из систем (система 1) совершает цикл. В любом цикле система 1 передаёт энергию от системы 2 системе 3, или в противоположном направлении. Циклический процесс нужно было использовать Джоулем для доказательства эквивалентности теплоты и работы. Цикл должен был совершить калориметр с мешалкой. Но Джоуль проводил лишь первую часть цикла, в котором энергия передавалась в форме работы. Вторую часть цикла, в котором должна была появиться теплота, Джоуль не совершал, так как всем, по словам Кричевского, и так всё было ясно. В дополнение к теплоте и работе цикл это ещё один способ передачи энергии от системы к системе. Изменения термодинамических функций систем 2,3 могут являться характеристиками цикла.

Сплошной ьред. Полное непонимание, что такое термодинамика? Полное непонимание того материала, который изложен в статье. Всякая наука базируется на своих понятиях и определениях, знать которые необходимо. Основной объект, с которым работает термодинамика, это система Под системой подразумевается одно или несколько тел ограниченных общей поверхностью. Любая система обладает внутренней энергией, которой она может обмениваться с другими системами. Чтобы обмен энергией состоялся, необходимо чтобы она пересекла границы взаимодействующих систем Тогда только произойдет передача энергии и можно будет записать уравнение первого закона термодинамики. Свойства границ системы определяют ее способность к обмену внутренней энергией. По этому признаку системы бывают изолированными, закрытыми и открытыми. Изолированные системы не могут обмениваться ни энергией, ни массой с другими системами, сколько много их не было во всем мире. Признаком, указывающим на такую систему, является хорошая теплоизоляция на границах системы. Типичным примером такой системы является обычный калориметр, который много лет используется в физической химии. Я уже в ряде статей писал, почему его надо рассматривать как изолированную систему. Никаких возражений по этому поводу до сих пор не поступало. Этот довольно простой вывод требует иной интерпретации термохимического эксперимента. И такая интерпретация давно существует. Ее вы можете найти в трудах наших химиков-теоретиков (см., например, книги В.М.Татевского по строению молекул, долгое время заведовавшего кафедрой спектроскопии на химфаке МГУ). Она связана с изменением прочности и количества химических связей в ходе химической реакции. Однако, этот важный вопрос, требующий иной трактовки накопленных экспериментальных данных, все еще не подымается. Теплота, как и работа могут появиться лишь при использовании закрытых и открытых систем и то при выполнении некоторых условий Закрытые системы могут участвовать в передаче энергии в форме теплоты и работы, если только это передача энергии. При передаче энергии одна из систем является ее донором, другая – акцептором. Если какого-то участника передачи нет, то нет теплоты и работы. Этот случай живо обсуждается на полях этой статьи. В космосе огромное количество звезд, являющихся, в основном, донорами электромагнитной энергии т.е. закрытыми системами. Поглощающих электромагнитной излучение систем в космосе значительно меньше. Это означает, что большая часть испускаемой звездами энергии не может поглотиться и остается в космосе. И это происходит от момента сотворения мира до наших дней. В результате в космосе накопилось много энергии. По Эйнштейну энергия и масса эквивалентны. Отсюда и должна появиться темная материя. В этом случае составить уравнение закона сохранения энергии невозможно. Составление уравнения закона сохранения энергии возможно, если в конечном состоянии и донора и акцептора нет ни испускания, ни поглощения энергии (равновесие). В реальности испускание энергии и ее поглощение в космосе идут с разными скоростями, да к тому же не известно время накопления избытка энергии. Но вернемся к физической химии. Открытые системы – это системы, которые могут обмениваться с другими системами и энергией и массой. Но они практически не находят применения в физической химии, так как нет определения теплоты и работы для таких систем. Никто не знает по каким формулам рассчитываются эти величины. Химические потенциалы, рассчитываемые по данным термохимических экспериментов, не имеют никакого отношения к открытым системам, как это можно ожидать. Предлагаю закончить с космическими проблемами и выяснить, как должно выглядеть уравнение закона сохранения энергии? Насколько обосновано применение термодинамики в химии?