В сравнении с молекулярно-кинетической теорией (стр. 3 )

Теперь представьте всё это в пространстве и в движении и задайте себе вопрос – это логично.        Один молодой человек, окончивший школу с оценкой 5 по физике, данную картину сравнил с бросанием кирпичей в надвигающейся поезд.

Поскольку весь наш опыт познания природы констатирует, что газ в разбираемом нами шарике не совершает работы, а оно так и есть, то, скорее всего путь поиска истины лежит в другом направлении.

Теперь вновь вернёмся к рисунку 4. В учебниках физики, при рассмотрении давления молекул газа на противоположных участках сосуда, сумма этих воздействий приравнивается к нулю. Глядя на установку изображённую на Рис.5, задумаемся, могут ли две равные работы, выполненные в противоположных направлениях системами находящимися в динамике, приравниваться к нулю? Ведь здесь следует учитывать даже то, что время ударов молекул о прямо противоположные участки может и не совпадать. Те есть, энергия ударяющихся молекул в  этом случае всё время как бы раскачивает противоположные участки стенок. Короче, при таком подходе к сути происходящего можно утверждать, что и работа любого вибратора равно нулю. Но ведь это не так! Того, кто это будет утверждать засмеют. Так почему мы в другом идентичном случае мы утверждаем иное???

       Ноль – это полное отсутствие чего-либо. Рассмотрим, что происходит, если на некий предмет (или единую систему) с обеих сторон оказывают равное силовое воздействие две динамические системы, пытаясь его (или её) сжать или растянуть. В этом случае надо полагать, что если мы утверждаем, что обе системы не совершают работы, то её не должна совершать и каждая система в отдельности. А это значит, что мы можем приравнять к нулю и работу каждой из них. А если работа от некой силы с какой-либо стороны равна нулю, то мы можем эту работу не считать, а значит и не учитывать действие данной силы. Но, убирая в обеих рассматриваемых случаях воздействие динамической системы с одной стороны, мы получаем максимальное воздействие (имеется в виду не сбалансированное воздействие) динамической системы с другой стороны, в результате которого должно совершаться или передвижение предмета, или некое другое действие связанное с перемещением каких-либо объектов. То есть, приравнивая к нулю одну часть, мы получаем изменение всей системы в целом. Следовательно, каждая из динамических систем, оказывающих равнозначное воздействие с противоположной стороны, совершает определённую работу по удержанию в некой стабильности всей системы в целом, и мы не вправе приравнивать их сумму к нулю. Делаю акцент – это в том случае, если воздействие оказывается системой находящейся в динамике, т. е. системой затрачиваемой не это действие определённую энергию, потому как любое перемещение чего-либо в поле гравитации требует затрат энергии. Из всего вышесказанного следует, что нет оснований для утверждения, что сумма работ молекул газа на противоположных участках  шара равна нулю. А это значит, что представленный в учебниках путь доказательства работы МКТ, даже учитывая совершенно нереальный абсолютно-упругий удар, нельзя назвать логичным, а, следовательно, и правильным.

Можно выполнять пустую, бесполезную работу, например, выкапывая и закапывая одну и ту же яму или перемешивая один и тот же компонент друг с другом и т. п., и мы не отрицаем, что и на эти перемещения требуются определённые затраты энергии. А, как понять то, что некая подвижная система (молекулы газа в шаре), перемешивающая самою себя и сдерживающая натиск некой другой системы, при этом или не выполняет работу, которая вроде бы есть, или выполняет работу, которой нет … Непонятно.

Проведём аналогию со следующей ситуацией. Если вы, расставив неподвижно руки в стороны, сдерживаете из последних сил две равные силы, пытающиеся вас раздавить, то, как вы думаете, чьё-то заявление о том, что, поскольку эти силы противоположны по знаку, то их можно приравнять к нулю, принесёт вам облегчение?

Вышеприведённая информация говорит о наличии казуса, который с позиций МКТ решить невозможно.

Справка. Согласно ТТЭ давление газа формируется из статичных сил отталкивания друг от друга всех молекул газа. То есть статичным силам внешнего атмосферного воздействия и стягивающейся стенки шарика противостоит такая же статичная сила внутренней энергии заключённого в нём газа. Некоторым добавлением к указанным статичным силам можно считать явления связанные с перемещением в одну сторону большого количества молекул, например ветра и т. д. Поэтому ТТЭ лишена всех указанных здесь недостатков МКТ.

Теперь я хочу обратить ваше внимание на путь, по которому шло доказательство работы МКТ.

Обратимся к одному из самых распространённых учебников (1.Стр.414).  Перед тем как, в развитии МКТ, сделать упор на кинетическую энергию, в нём даётся следующее определение внутренней энергии -

«Внутренняя энергия есть кинетическая и потенциальная энергия частиц, составляющих микромир молекул, из которых состоят макротела, атомов, из которых состоят молекулы, электронов и других частиц, составляющих атомы». И далее на этой же странице указывается, что «в основном тепловые явления можно связать только с движением и расположением молекул как неизменных простых частиц. Поэтому, изучая простые явления, мы будем интересоваться только частью внутренней энергией тел, а именно, только кинетической энергией молекул зависящей от скоростей их беспорядочного движения, и потенциальной энергией молекул, зависящей от их взаимного расположения. В случае газов изменение внутренней энергии есть, в основном, изменение кинетической энергии беспорядочного движения их молекул; дело в том, что в газах взаимодействие между молекулами мало и изменениями потенциальной энергии при движении молекул можно пренебречь».

Интересно на основании чего сделан вывод о том, что в газах потенциальной энергией можно пренебречь? На основании чего сделан этот вывод? Никаких доказательств того, что ими можно пренебречь не приводится. Следовательно, это есть только предположение, на котором и построено всё остальное.

В приведённом тексте также не сказано, какой смысл в данном случае вложен в термин «потенциальная энергия». Если эта потенциальная энергия зависит только от расположения молекул по вертикали, то это одно, а если под этой энергией подразумевается некая энергия, действующая на расстоянии, как по вертикали, так и по горизонтали, подобно электромагнитной, то это другое. В первом случае мы пренебрегаем силами гравитации, т. е. силой с которой на протяжении многих веков борется всё человечество, придумывая большое количество механизмов и машин, работающих от разных видов энергоносителей. Отбрасывая действующую на каждую молекулу силу гравитации, нельзя забывать, что, как бы не была мала молекула, она имеет соответствующую массу. Атмосферное давление, а оно не маленькое, рождается именно этими силами. Во втором случае, пренебрегая потенциальной энергией, мы пренебрегаем силами притяжения молекул друг к другу, которые затем сами характеризуем в учебниках как значительные. Например, в параграфе 230 /1/ указывается, что в «более плотном газе молекулы заметно притягиваются к другим молекулам гораздо большую часть времени, чем молекулы в разрежённом газе» /1.Стр.434/. По своему характеру силы притяжения никак нельзя отнести к кинетической энергии.

Поскольку принципы МКТ касаются не только газов, но и жидкостей, то зададим себе следующий вопрос. Если при испарении жидкости, её молекулы выскакивают из своей среды вследствие высоких скоростей, то ясно ли мы  можем представить, что мешает большинству из них (гравитация всё-таки существует, а молекулы жидкости намного тяжелей молекул газа) вернуться обратно? Кроме этого задумаемся о следующем. В жидкостях между молекулами констатируется наличие постоянных и относительно значительных сил притяжения, ещё большие силы притяжения присутствуют в её поверхностной плёнке. Жидкости - вещества практически несжимаемы, что должно говорить об отсутствии зазоров между молекулами. Теперь задумаемся о том, можно ли представить достаточно ясную картину о том, каким образом при этих условиях молекулы жидкости могут развивать высокие скорости для своего вылета за пределы своей среды?

И в заключение этой главы я предлагаю ознакомиться с тем вопросом по конкретному примеру, на который мне так и не дали ответ на форуме физтеха. А звучал этот вопрос-задача на форуме следующим образом.

Если мы надуем воздушный шарик всего-то на 200 мм в диаметре (это будет означать очень маленькую разницу в давлениях между внутренней и внешней средой), а отверстие в шарике будет около 1 мм, то всё рано можем услышать выход воздуха из него. Температура воздуха внутри шарика и снаружи дна и та же. Если соотнести площадь этого отверстия с площадью поверхности шарика, то это соотношение будет 1/125600. Если молекулы газа и внутри, и снаружи летают с одинаковыми скоростями, то это означает, что молекулы газа вылетают из шара тоже с этими же скоростями. Это значит, что по стенкам канала (отверстия) они должны ударять с такой же скоростью, что и в нутрии шарика. Более того, они вылетают в среду, где их соударения  по МКТ должны происходить реже, чем в шарике (вдумайтесь в это)!!! Получается, что когда в стенки в разброс, т. е. хаотично, ударяется огромное количество молекул, мы их удары не слышим, а когда относительно малое и летающее с той же скоростью – слышим? Даже если это малое количество, каким-то образом объединившись, ударяют более слаженно, то всё равно их слаженность по громкости может в зоне ударов превалировать над окружающим звуком, но только превалировать!!! А по МКТ получается, что стук  ничтожно малого количества молекул слышно, а стук молекул превышающих их по общей массе в 125600 раз не слышно вообще!!!??? Ну не парадокс ли это? И это при том, что по МКТ в шарике газ плотнее и молекулы воздуха должны сталкиваться друг с другом и со стенкой шарика чаще.

Очень важное значение имеет то, что по МКТ происходит постоянное координальное изменение местоположения  одних молекул газа относительно соседних. Естественно, что в следствии хаоса отдельные молекулы газа, при таких условиях могут, выйдя за пределы своих первоначальных координат, в какой-то момент опять попасть в это же место. Но вряд ли, при этом сохраниться её окружение из прежних молекул газа. То есть по МКТ хаотические полёты молекул друг относительно друга в разные стороны, исключают представление о газе, находящегося в равновесных условиях, как о среде с молекулами колеблющимися примерно в одном и том же соседстве с другими молекулами газа. Завихрения газа, вырывающегося из какого-либо отверстия, хоть могут  и стабильно образовываться в определённых, т. е. одних и тех же местах, сами по себе не являются стабильными.