Термодинамика реальных процессов
Шрифт:
Экстенсором ротационного явления служит ротациор Еr , а интенсиалом – ротациал Рr . Ротационная работа, равная изменению энергии системы:
dQr = Pr dEr = dU (247)
Ротационная форма явления подчиняется всем законам ОТ. Она присутствует на всех уровнях мироздания. В наномире ротационное вещество обладает силовыми свойствами, в микромире – дискретными, в макромире – континуальными.
Опыты с хрононами показывают, что при отражении от зеркала их знак изменяется на обратный, причем одноименные хрононы притягиваются, а разноименные отталкиваются (см. параграф 11 гл. XVIII). В этом может быть повинна только ротационная степень свободы микрочастиц, ибо хрональное нанополе обладает однонаправленными отталкивающими свойствами (см. параграф 9
О дискретности ротационного вещества на уровне микромира можно судить по тому факту, что так называемый спин, который представляет собой внутренний момент количества движения микрочастицы, имеет порционную, квантовую структуру.
На уровне макромира из истинно простого ротационного явления в частном случае могут быть получены условно простые вращательное и кинетовращательное, для них экстенсоры и интенсиалы хорошо известны. Эти два частных явления находятся в таком же отношении к ротационному, как перемещательное и кинетические к метрическому.
Однако следует подчеркнуть, что истинно простое ротационное явление нельзя понимать слишком упрощенно: оно содержит такие специфические черты, о которых мы пока даже не подозреваем, в частности, мы даже не знаем специфических размерностей ротациора и ротациала. Отдельные намеки на это можно получить, рассматривая различные частные условно простые спиновое, вращательное и кинетовращательное явления и углубляя аналогию между ротационным и метрическим (см. также параграф 14 гл. XV) [ТРП, стр.257-258].
8. Условно простое микроротационное (спиновое) явление.
Хорошей иллюстрацией к истинно простому ротационному явлению служит условно простое спиновое. Понятие спина было введено в науку Дж. Уленбеком и С. Гаудсмитом в 1925 г. применительно к электрону. Спин определяет внутренний момент количества движения микрочастицы и не связан с перемещением частицы как целого, поэтому для объяснения спина образ вращающегося тела может быть использован лишь грубо приближенно. Факт существования спина подтвержден экспериментом. Но мы не располагаем необходимыми понятиями для определения основного истинно простого ротационного явления. Спин выражается через постоянную Планка (размерность - Дж?с), следовательно, если его рассматривать как экстенсор, то интенсиал будет иметь размерность частоты вращения (с-1). Обе эти характеристики не удовлетворяют требованию своеобразия, поэтому спиновое явление не может считаться истинно простым. Условность спинового явления подтверждается также фактом нарушения закона сохранения количества и момента количества движения в определенных условиях. Все это ограничивает область применимости спинового явления (см. также параграф 14 гл. XV) [ТРП, стр.258-259].
9. Условно простое вращательное явление.
Подобно тому как из метрического явления можно вывести перемещательное, подобно этому из ротационного можно найти условно простое вращательное, причем между перемещательным и вращательным явлениями существует известная аналогия. Вращательное явление характеризует поворот системы на некоторый угол под действием момента силы. Экстенсором для перемещательного явления служит угол поворота ? , измеряемый в радианах, а интенсиалом - момент силы М , равный силе, умноженной на длину плеча (Н?м). Работа вращения
dQ? = Md? = dU (248)
Главная условность вращательного явления, как и перемещательного, заключается в том, что ему нельзя сопоставить определенное вещество, то есть угол поворота не служит мерой количества какого-либо вещества. Кроме того, интенсиал не обладает должной специфичностью. Подобно перемещению, вращение тела является процессом легко наблюдаемым, оно фиксируется по изменению угла поворота тела.
Впервые угол поворота и момент силы, характеризующие работу вращения, были введены
10. Условно простое кинетовращательное явление.
В термодинамике кинетовращательное явление вначале было принято определять с помощью экстенсора МК , именуемого моментом количества движения (Дж?с), причем
МК =I? (249)
где I - момент инерции тела относительно оси вращения, Дж?с2 ; ?
– угловая скорость (частота) вращения тела, с-1 . Интенсиалом служила угловая скорость ? , следовательно, кинетовращательная работа
dQМ = ?2d МК = ?d(I?) = dU (250)
После того как нами было установлено, что момент количества движения не подчиняется закону сохранения, в качестве экстенсора был предложен момент инерции I . В результате кинетовращательная работа [21, с.113]
dQI = ?2dI = dU (251)
Как видим, кинетовращательное явление очень напоминает кинетическое. Сходство указанных явлений подчеркивается фактом, согласно которому уравнения (250) и (251) получаются из уравнений (243) и (244), если в последних массу и скорость заменить на момент инерции и угловую скорость. Подобную же замену допускают и законы механики Ньютона, они остаются одинаково справедливыми как для кинетического, так и для кинетовращательного явлений. Все это могло бы навести на мысль о несамостоятельности ротационного явления, о том, что условно простые вращательное и кинетовращательное явления вполне могут быть получены в качестве частных случаев не из ротационного, а из метрического и, следовательно, ротационное вообще утрачивает свое значение.
Однако такой вывод из всего предыдущего был бы слишком поспешным. Как показывает более глубокий анализ, на самом деле никакого сходства между ротационным, и метрическим явлениями нет: это два совершенно различных явления, каждому из которых присущи свои особые и неповторимые черты, и поэтому свести их друг к другу в принципе невозможно. Упомянутое сходство является кажущимся, оно обусловлено только тем, что метрическое явление вторгается в ротационное и таким способом навязывает ему свои собственные свойства. Иными словами, законы механики не затрагивают сути ротационного явления, а отражают лишь меру участия метрического явления в ротационном.
Действительно, согласно исходному определению, порции (кванты) ротационного вещества должны придавать телам (ансамблям) способность как-то круговращаться, но свойствами протяженности и порядка положения они не обладают и, стало быть, не имеют массы m (объема ?). Это значит, что ротационное вещество, подобно хрональному и всем остальным, существует параллельно пространству, «размазано» в его объеме. Следовательно, если бы ансамбль не содержал квантов метрического вещества, тогда ротационное вещество, существующее параллельно с метрическим, наделяло бы свойством круговращения лишь скрепленные с ним другие вещества и не затрагивало пространства. В результате круговращение такого без (вне) пространственного ансамбля не сопровождалось бы перемещением активных квантов метрического вещества (массы) относительно пассивных (парена) и законы механики были бы ни при чем, ротационное явление обходилось бы без них. Только благодаря тому что ансамбль содержит кванты метрического вещества, происходит увлечение массы и вступают в действие законы механики. Таким образом, суть дела фактически сводится к эффекту увлечения, который порождается универсальным взаимодействием, а формулы (249)-(251) отражают количественную сторону этого эффекта. Указанное обстоятельство, а также неспецифичность экстенсора и интенсиала в уравнении (251) делают кинетовращательное явление условно простым с ограниченной областью применимости.