Об определениях и понятиях в термодинамике

[игрек]

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.

[yatcheh]

Мудило, однако... В термодинамике нет понятия "времени" (отсутствует напрочь), поэтому все рассуждения о "рассеивании свободного газа" - фтопку!

Аффтар жжoт! Пейши исчо!  

Изменено 24 Ноября, 2021 в 10:36 пользователем yatcheh

[игрек]

3 часа назад, yatcheh сказал:

Мудило, однако... В термодинамике нет понятия "времени" (отсутствует напрочь), поэтому все рассуждения о "рассеивании свободного газа" - фтопку!

Аффтар жжoт! Пейши исчо!  

 

[игрек]

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.

[_agrixolus_]

5 часов назад, yatcheh сказал:

Мудило, однако... В термодинамике нет понятия "времени" (отсутствует напрочь), поэтому все рассуждения о "рассеивании свободного газа" - фтопку!

Аффтар жжoт! Пейши исчо!  

Аффтор или гений - или.... не совсем гений ..0️⃣

но интересно прочитать ...  Вот что бы сказал Менделеев - 

 Дмитрий Ваныч - за стопочкой венценосной водочки "Сябры"

местного разлива ? Я думаю услышали  слова -  талант ! Корифей ! Но рьяный и ретивый....

+++++++++++++

?

Изменено 24 Ноября, 2021 в 14:48 пользователем _agrixolus_

[yatcheh]

56 минут назад, игрек сказал:

Очередная порция хамства и полное непонимание текста не смотря на физическое образование. 

 

Ащ-щна! То меня программистом заподозрили, теперь в физическом образовании обвинили...

 

P.S. "Му..ло" - это реплика aparte, вы не должны были на неё реагировать, это не по сценарию

 

[samogon1]

20 часов назад, yatcheh сказал:

Мудило, однако... В термодинамике нет понятия "времени" (отсутствует напрочь), поэтому все рассуждения о "рассеивании свободного газа" - фтопку!

Аффтар жжoт! Пейши исчо!  

Термодинамика есть умозрительная философско-математическая дисциплина, не основанная на эксперименте.

[бродяга_]

21 час назад, игрек сказал:

Мне кажется,

уместно обсуждать, как минимум, то в чем уверен.

[Arkadiy]

Индивидуальный газ это круто!

Всегда был ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ!

А тут индивидуальный! интересно чей!

Еще разговоры про физическое образование, хотя индивидуальный газ показывает, что у автора нет образования от слова совсем!

А тут какие-то рассуждения про термодинамику....

Картина Репина -Опять Двойка!

[Arkadiy]

1 час назад, samogon1 сказал:

Термодинамика есть умозрительная философско-математическая дисциплина, не основанная на эксперименте.

Ну как же, а колориметрия?  Разве это не эксперимент?  Чайник вы кипятите, это тоже термодинамика - теплоемкость, теплопроводность, теплота испарения, температура кипения, это все термодинамика. Еще энтропия, энтальпия, энергия Гиббса! Ядреная бомба - это тоже термодинамика!