Guzhelya

Как мне кажется, для начала лучше поставить надёжный (достоверный) эксперимент, который снимет все сомнения в существовании предсказанного эффекта – зависимости основного закона механики и закона всемирного тяготения от параметров гравитационного поля. А потом уже выявлять более слабые эффекты на поверхности Земли, будучи уже твёрдо уверенными, что эти эффекты реально существуют. На Луне ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем на поверхности Земли. Коэффициент перед произведением массы на ускорение, в формулах основного закона механики и закона всемирного тяготения, принят равным единице и законы эти проверены только на поверхности. На сколько изменится этот коэффициент на поверхности Луны, мы не знаем. Это должен показать «лунный эксперимент». Запишем закон всемирного тяготения на поверхности небесного тела в виде: F=K*m*g. Где, К-коэффициент, учитывающий зависимость силы притяжения от параметров гравитационного поля, в месте проведения эксперимента. Допустим, эксперимент покажет, что этот коэффициент «К» на Луне равен 0,8 (То есть, вес единичной массы на Луне равен: 0,8*1,63=1,304 Н). Ускорение свободного падения на Луне уменьшилось по сравнению с земным, примерно, на 8,18 м/с2 (9,81-1,63=8,18), а коэффициент уменьшился на 0,2. Эту пропорцию можно будет иметь в виду при проведении экспериментов на поверхности Земли. Если «лунный эксперимент» покажет зависимость коэффициента «К» от параметров гравитационного поля, то на Земле коэффициент «К» равный единице необходимо привязать к конкретной широте и конкретной величине ускорения, например, к g=9,80665 м/с2. Тогда, решая пропорцию, найдём, что на северном полюсе коэффициент «К» будет равен 1,00062 и сила притяжения (вес) тела массы m , будет равен: F=1,00062*m*9,832. А на экваторе коэффициент «К» будет равен: 0,99935 и сила притяжения (вес) тела массы m, будет равен: F=0,99935*m*9,78. Для того чтобы достоверно зафиксировать в экспериментах столь небольшие изменения коэффициента «К» необходимо, чтобы погрешность измерений была порядка 1/1000000 от измеряемой величины. Что касается экспериментов по выявлению расхождения между инерционной и гравитационной массами, то я считаю эти эксперименты не имеющими смысла, поскольку масса одна.

Про способность "ускорять тела" все знают. Расскажите пожалуйста поподробнее, что такое способность "оказывать сопротивление" и чем она отличается от способности "ускорять тела"? Рассмотрим движение тел в вакууме с ускорением, вблизи поверхности Земли, в различных направлениях. Эти процессы описывают: 2-й закон Ньютона (F=m*a) и закон всемирного тяготения, который в данном случае можно записать в виде: F=m*g. Где g- ускорение свободного падения. Как видно структура формул этих законов одинакова, поэтому закон всемирного тяготения, по сути, является разновидностью 2-го закона Ньютона. Массы, входящие в обе формулы – это одна и та же масса. Хотя в учебниках физики принято различать инерционную и гравитационную массы. Но все эксперименты показывают, что гравитационная масса всегда равна инерционной массе. Следовательно, эксперименты подсказывают, что нет инерционных и гравитационных масс, а есть только одна масса. Откуда же взялись эти различные названия масс? Можно считать, что это различие идёт от Ньютона, поскольку он назвал силу инерции врождённой силой массы, а массу назвал мерой инерции. Сила инерции проявляет себя всегда, если тело ускоряется под действием негравитационных сил. Например, под действием силы тяги реактивного двигателя. В этом случае массу тела называют инерционной. Сила инерции никогда не проявляет себя, если то же тело находится в свободном падении и ускоряется под действием силы тяжести, или, другими словами, под действием гравитационной силы. В этом случае массу тела называют гравитационной. Таким образом, согласно общепринятой теории получается, что в одном и том же теле находится две массы (одна инерционная, другая гравитационная) и обе эти массы в точности равны. Это, конечно, абсурд. Всё становится просто и понятно, если отказаться, считать инерцию врождённой силой массы и принять, что сила инерции это сила сопротивления внешнего гравитационного поля ускоряющимся (замедляющимся) телам, а точнее это результат взаимодействия внешнего гравитационного поля (в нашем случае поля Земли) с гравитационным полем, ускоряющегося тела. Сила инерции является силой распределённой по массе, то есть, сила инерции приложена к каждой бесконечно малой частице тела. Объясняется это тем, что гравитационное поле способно проникать всюду и пока никому не удалось создать экран для ослабления гравитационного поля. Действующая сила, разгоняющая тело, если она не гравитационная, приложена или к какой-нибудь точке тела, или к участку поверхности тела. Вследствие противоборства действующей силы и силы инерции, в ускоряющемся теле возникают напряжения, которые могут быть измерены экспериментально. Кроме того, действие силы инерции, прижимающей к спинке кресла при разгоне самолёта, наверное, испытал на себе каждый. Очевидно, что при свободном падении тела на него также должна действовать сила инерции (сила сопротивления со стороны гравитационного поля Земли) и эта сила также приложена к каждой бесконечно малой частице тела. Сила, разгоняющая тело (сила притяжения) также обусловлена гравитационным полем Земли и также приложена к каждой бесконечно малой частице тела. То есть, гравитационное поле Земли одновременно и разгоняет тело и оказывает сопротивление, свободно падающему телу. При этом действующая сила (сила притяжения) всегда равна силе сопротивления (силе инерции). И обе эти силы уравновешиваются в каждой бесконечно малой частице падающего тела. Поэтому в свободно падающем теле нет внутренних напряжений и у космонавтов, находящихся на орбите в свободном падении, есть ощущение полного отсутствия, каких либо, внешних сил. Наверное, немного озадачивает утверждение, что гравитационное поле и ускоряет тело и одновременно оказывает сопротивление ускоряющемуся телу. Но таким свойством обладает не только гравитационное поле, но и электромагнитное поле. При замыкании электрической цепи ток начинает возрастать, при этом возникает ЭДС самоиндукции, которая тормозит возрастание электрического тока.

Что то тут понятия смешаны. Среда - это материальное проявление. Поля - это виртуальные проявления в материальном мире. Понятие поля было введено для описания того, у чего наука не понимает физического смысла. Явление есть (ну например гравитация), можно описать математически, а за счёт чего происходит никто не знает. Ну и решили пока назвать полем. Согласен с тем, что про гравитационное поле мало что известно. Известны только его внешние проявления: способность ускорять тела и способность оказывать сопротивление ускоряющимся и замедляющимся телам. Причём последнюю способность Ньютон приписывал исключительно силе инерции, считая её врождённой силой массивных тел. Ньютон никак не связывал силу инерции с гравитацией (с гравитационным полем). Понятно, что это просто предположение Ньютона, не имеющее доказательства. Примечательно, что сам Ньютон весьма скептически отзывался об обосновании каких-либо закономерностей особыми и скрытыми свойствами тел. Я же считаю, что сила инерции - это сила сопротивления, действующая со стороны внешнего гравитационного поля на ускоряющееся (замедляющееся) тело. А точнее, сила инерции это результат взаимодействия внешнего гравитационного поля и гравитационного поля ускоряющегося (замедляющегося) тела. К слову сказать, сила притяжения двух тел это тоже результат взаимодействия гравитационных полей этих тел. И на этот результат оказывает влияние и внешнее гравитационное поле, как, например, в экспериментах по определению гравитационной постоянной Кавендишем и другими. Конечно, это тоже просто моё предположение. Так что, безусловно, о свойствах гравитационного поля мы знаем мало, но можно узнать немного больше, если поставить «Лунный эксперимент»

Полагаю, что эта разница иллюзорная, т.к. ускорение - есть следствие воздействия сил. К тому лунный эксперимент покажет воздействие тех же центростремительных сил и ускорений. Чистый эксперимент - это измерение сил тяготения двух масс в вакууме в бесконечной дали от космических объектов. Да действительно, ускорение - есть следствие воздействия сил. Но силы на поверхности Земли и на поверхности Луны действуют в разных условиях (в разных средах). В вакууме основной средой, влияющей на законы механики является гравитационное поле. Эта среда оказывает сопротивление ускоряющимся телам, независимо от направления движения пробного тела относительно поверхности небесного тела и независимо от вида ускоряющей силы. Более плотная среда (в нашем случае более сильное гравитационное поле) оказывает и большее сопротивление. Другими словами, в более разряжённой среде для разгона тела с заданным ускорением требуется меньшая сила. На Луне - среда (т.е. гравитационное поле) более разряжённая, поэтому сила притяжения будет равна произведению массы тела на ускорение свободного падения и на коэффициент, меньший единицы. Поскольку на поверхности Земли коэффициент перед произведением массы на ускорение в формуле основного закона механики и в формуле закона всемирного тяготения принят равным единице.

Можно провести эксперимент и на Марсе, но на Луне надёжней будет. Да и весы можно и нужно сконструировать такие, чтобы работали в автоматическом режиме без присутствия человека.

Уважаемые коллеги! Вашему вниманию представляется статья «Актуальный лунный эксперимент», см. прикреплённый файл. В данной статье проведено краткое исследование основных положений небесной механики Ньютона и предложен экспериментальный способ проверки закона всемирного тяготения, в условиях отличных от земных. Суть предлагаемого эксперимента состоит во взвешивании известной массы на пружинных весах на поверхности Луны. Несмотря на простоту, такой опыт ещё не проводился и является актуальным. Ожидается, что вес единичной массы на Луне будет существенно меньше величины, предсказываемой теорией Ньютона. Если эксперимент подтвердит это предположение – это будет означать, что закон изменения силы притяжения не описывается точно формулой Ньютона (1). Принято считать, что закон всемирного тяготения подтверждён экспериментально с высокой точностью. Например, в Википедии сообщается, что прецизионные лазерные дальнометрические наблюдения за орбитой Луны подтверждают закон всемирного тяготения на расстоянии от Земли до Луны, с точностью до 1/100000000000. Но, на самом деле, наблюдения за обращением небесных тел могут подтвердить лишь закон изменения центростремительного ускорения искусственных и естественных спутников небесных тел и планет солнечной системы. Силу же притяжения планет и спутников (и в частности, Луны) измерить невозможно. Но можно измерить силу притяжения (вес) пробных тел на поверхности небесных тел, с различной массой и с различным ускорением свободного падения. В данной статье и предлагается сделать первый шаг в этом направлении. Основатель метрологии - Д.И. Менделеев справедливо заметил: «Наука начинается там, где начинаются измерения». Очевидно, что из этого утверждения можно вывести следствие: «Там, где Закон не подтверждён прямыми измерениями, область действия его заканчивается». Жду Ваших отзывов и замечаний. Актуальный лунный эксперимент.doc

Guzhelya – Виктору Прошу извинить за задержку ответа – был занят. Но с другой стороны, существенных замечаний от Вас я так и не дождался, поэтому отвечу на те, что есть. Вы упрекаете меня в том, что я забываю про массу тела, цитирую: «Конечно, здесь учитывается масса тела, а вы про её абсолютно забыли.» Похоже, что в этой строчке Вы что-то забыли. А если говорить по существу, то обратите внимание на то, что все мои формулы записаны для одного килограмма газа. Обратите внимание на то, что удельный объём газа я обозначаю строчной буквой v и это общепринятое обозначение объёма для 1 кг газа. И такое обозначение я применял во всех своих предыдущих сообщениях, и ранее я специально оговаривал, что все формулы записаны для одного кг газа. Ранее, защищая «закон Джоуля для идеального газа» Вы отметили, что этот закон подтверждается также опытами Джоуля-Томсона по дросселированию газов. Это Ваше мнение вполне соответствует общепринятому мнению. Моё понимание процесса дросселирования несколько отличается от общепринятого и изложено в прикреплённом файле: «ДРОССЕЛИРОВАНИЕ. ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА (анализ методики и результатов экспериментов)» Студентам ВУЗов, до сдачи экзаменов по курсу Термодинамики, не рекомендуется глубоко вникать в предложенную тему. Дросселирование-эффект Джоуля-Томсона.doc

Guzhelya - Zaobar Произведение двух функций (двух параметров термодинамической системы) например: Р и v , - однозначно определяется параметрами состояния системы. Но характеризует ли это произведение состояние системы? Думаю, нет, поскольку это произведение представляет собой работу, выполненную системой; следовательно, энергия, затраченная на выполнение этой работы, в термодинамической системе уже не содержится. Сумма двух функций: внутренней энергии и произведения Р на v, - также однозначно определяется параметрами состояния системы, но характеристикой энергетического состояния системы она также не может считаться, поскольку включает в себя энергию (работу) не содержащуюся в системе. По этим причинам энтальпию нельзя считать функцией состояния системы. Было бы правильней считать энтальпию – функцией процесса. Процесса при котором происходит изменение внутренней энергии системы и выполнение работы, равной произведению Р на v. Пример из механики: формула живой силы, равная произведению массы тела на квадрат скорости однозначно определяется параметрами механической системы, но характеристикой энергетического состояния тела не является. Как известно, кинетическая энергия тела равна половине живой силы. А ведь в течение двух веков именно живую силу считали энергетической характеристикой состояния механической системы. С уважением, Ю. Гужеля

Guzhelya - Zaobor Вы очень доходчиво разъяснили положение учебника, но всё же недосказанность осталась. Когда мы говорим о функции состояния, то имеем в виду функцию состояния системы, или, если выразиться точнее, функцию, характеризующую состояние системы, или, ещё точнее: одну из функций, характеризующих состояние системы; ибо известно, что состояние термодинамической системы однозначно определяется тремя параметрами. Например, три термических параметра: Р, v, Т, - однозначно определяют состояние системы. Поскольку эти параметры взаимосвязаны, то можно любой из этих параметров считать функцией двух других. Взаимосвязь термических параметров установлена экспериментально, составлены таблицы, выведены формулы, - всё это позволяет однозначно определять состояние системы по двум параметрам. Калорический параметр системы - внутренняя энергия – также является функцией термических параметров и однозначно определяется любыми двумя из них. В свою очередь, значение (параметр) функции внутренней энергии совместно с каким-либо одним термическим параметром однозначно определяют состояние системы. Можно ли то же самое сказать о функции энтальпия? – нет. Дело в том, что произведение: Р*v, – входящее в формулу энтальпии и представляющее собой работу, системе не принадлежит и, следовательно, не характеризует состояние системы. Состояние системы характеризует лишь первое слагаемое формулы энтальпия, то есть, внутренняя энергия. Поэтому, зная значение энтальпии, для того чтобы определить внутреннюю энергию, надо от значения энтальпии отнять величину произведения: Р*v. А для этого надо знать значения ещё двух параметров: Р и v. Но последних двух параметров и самих достаточно для того, чтобы однозначно определить состояние системы, без помощи энтальпии. Если же мы имеем дело с газом, подчиняющимся уравнению Клайперона (где произведение Р*v пропорционально температуре) и, кроме того, внутренняя энергия газа зависит только от температуры (то есть, для этого газа справедлив и закон Джоуля), то значение энтальпии 1 кг такого газа будет соответствовать определённой температуре. И знание ещё одного параметра (например, Р или v) позволит однозначно определить состояние системы. В этом, последнем, частном, случае создаётся иллюзия того, что энтальпия является такой же функцией состояния системы, как и внутренняя энергия. Ваше сравнение термодинамической системы с механической системой интересно, но полной аналогии здесь нет. Поскольку в Вашем примере, в механической системе, работа подъёма массы m выполняется над массой и аккумулируется в ней в виде потенциальной энергии. Формула же энтальпии включает в себя работу Р*v , которая выполнена системой. Но если работа выполнена системой, то, значит, количество энергии равное по величине этой работе покинуло систему и системе больше не принадлежит. Поэтому функция энтальпия не характеризует энергетическое состояние системы, т.е. не является функцией состояния системы. С уважением, Ю. Гужеля

Guzhelya – Виктору Неужели Вы всерьёз думаете, что физический закон можно доказать теоретически? Если так, то приведите это теоретическое доказательство закона Джоуля. Схема опыта Гей-Люссака, приведенная мною, взята из книги: Я.М. Гельфер «История и методология термодинамики и статистической физики» Москва «Высшая школа» 1981 г. Что касается Вашего утверждения о том, что: «в реальном опыте газ расширялся, перетекая, при поднимании перегородок, из одной части сосуда в другую, и измерялась температура всей смеси после установления термодинамического равновесия» - думаю, что это Ваше искреннее заблуждение. Такая схема, конечно, приводится в учебниках термодинамики, но лишь как наглядное пособие для упрощенного объяснения опыта Гей-Люссака, на практике же такую схему осуществить сложно. По существу Ваших комментариев, могу сказать следующее: 1. Не знаю: был Джоуль наивным или нет, но применённая им измерительная схема не способна зафиксировать изменение температуры газа, вследствие его расширения в пустоту при нормальных и низких давлениях газа. Что касается опытов Джоуля и Томсона по дросселированию реальных газов, то они отнюдь не подтверждают «закон Джоуля». Но, безусловно, опыты Джоуля-Томсона весьма интересны для анализа и заслуживают отдельного рассмотрения. 2. Ваше определение идеального газа: «идеальный газ – это газ, между молекулами которого отсутствуют силы притяжения, и молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела» безусловно, имеет место и применяется, но не в термодинамике, а в статистической физике – поэтому я его и не упоминал. 3. Ниспровержением основ термодинамики я не занимаюсь, а занимаюсь их анализом и выявлением методических погрешностей. После устранения этих погрешностей основы термодинамики станут лишь более надёжными и основательными. Появится возможность уточнить термодинамические таблицы реальных газов, что, в свою очередь, позволит более точно рассчитывать процессы, происходящие в реальных тепловых машинах.

Guzhelya – А.А. Данилову Ранее, при рассмотрении методики определения калорических свойств газов, а также при рассмотрении методики расчёта стандартных справочных данных свойств воздуха ГСССД 8-79, мы сталкивались с применением закона Джоуля. Причём, этот идеальный закон применялся к реальному газу по умолчанию, без всяких обоснований, как само собой разумеющееся действие. Кроме того, закон Джоуля применяется при выводе формулы Майера: Ср-Сv=R. Без закона Джоуля невозможно также вывести и знаменитую формулу для определения КПД цикла Карно. То есть, закон Джоуля, по существу, занимает центральное место в теории термодинамики, но никогда не выдвигается на передний план. Поэтому есть смысл познакомиться с этим скрытным законом поближе и, прежде всего, поподробней рассмотреть обоснование этого закона. В прикреплённом файле: «Закон Джоуля» проведён анализ результатов опытов Гей-Люссака и Джоуля по расширению газа в пустоту. Анализ этот критический и выводы, сделанные на основании этого анализа, не соответствуют общепринятым. Насколько этот анализ убедителен – судить Вам. Ю. Гужеля Закон Джоуля.doc

Александр Александрович, содержание представленных Вами таблиц стандартных справочных данных свойств воздуха ГСССД 8-79 я изучил и попробую высказать своё мнение относительно методики расчета величины энтальпии, применяемой в этом стандарте. По определению функция энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и произведения давления на объём. Причём величина произведения давления на объём составляет примерно 30% от величины энтальпии. Соответственно, величина внутренней энергии составляет 70% от величины энтальпии. Формула для расчёта произведения давления на объём реального воздуха выводится на основе экспериментальных величин: Р,v,T, охватывающих интервал температур 65–873К и давлений 0,01-228 МПа. Полученная формула используется для расчёта величины произведения давления на объем при температурах 70-1500К и давлениях 0,1-100 МПа. Здесь подход к делу основательный и правильный. Величина же внутренней энергии рассчитывается по формулам, выведенным на основе величин изобарной теплоёмкости, для идеального газового состояния, взятых из Л.9 , см. список литературы ГСССД 8-79. Таким образом, большую часть (70%) величины энтальпии реального воздуха составляет величина внутренней энергии, полученная для идеального газа (воздуха). Это интересное методическое решение в ГСССД никак не обосновывается. Попробовать обосновать его, конечно можно - достаточно вспомнить, что «закон Джоуля для идеального газа» утверждает, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от объёма и давления газа. Однако обоснование это слабое, если учесть, что действие закона для идеального газа не может распространяться на реальный газ (воздух). Кроме того, надо учесть, что закон Джоуля требует специфической идеальности газа – как известно, закон этот выполняется лишь для газа, давление которого стремится к нулю. Следовательно, закон этот никак нельзя применять для газа с давлением существенно отличным от нуля, то есть его нельзя применять для диапазона давлений 0,1 – 100 МПа. Методика определения изобарной теплоёмкости идеального газа (воздуха), применяемая в Л 9, – в ГСССД 8-79 не раскрыта. По-видимому, теплоёмкость в Л 9 определялась экспериментально при достаточно низком давлении воздуха. Если это так, то результаты этих экспериментов нельзя распространять на более высокие давления и, в том числе, на диапазон давлений 0,1-100 МПа. То есть, табличные значения энтальпии воздуха в ГСССД 8-79 не учитывают зависимость внутренней энергии воздуха от давления и объёма и поэтому таблицы эти не верны. Но, чтобы исключить всевозможные предположения, конечно, надо подробней ознакомиться с методикой расчёта иностранных таблиц термодинамических свойств газов (Л 9), изданных в Вашингтоне в 1955 году. Если сможете в этом помочь, буду Вам признателен. С уважением, Ю. Гужеля

Александр Александрович, файл прошу выслать в мой адрес: Gjua47@mail.ru Спасибо. Ю. Гужеля

Guzhelya – А.А. Данилову Александр Александрович, относительно разложения функции в ряд Вы, безусловно, правы. Но Вы, очевидно, имеете в виду функцию, которая учитывает особенности реального газа. Я же ограничился рассмотрением более простой функции для идеального газа и полагаю, что в данном случае это оправдано. Дело в том, что обсуждаемая методическая погрешность связана со схемой эксперимента, и обусловлена тем, что нагреваемый газ не может выполнить работу расширения-сжатия в соответствии с формулой изобарного процесса. Это относится в равной степени ко всем газам, и реальным и идеальным. Работа расширения-сжатия не может быть выполнена в полном объёме вследствие того, что сжатие происходит не только за счёт выполнения работы расширения, но и за счёт уменьшения объёма газа при его охлаждении. Расчёты показывают, что уменьшение объёма газа только за счёт охлаждения составляет примерно половину от величины изменения объёма в изобарическом процессе. Следовательно, при увеличении температуры газа на 1 градус, 1 кг идеального газа выполнит только половину работы, то есть R/2. Не выполненная половина работы (R/2) и является методической погрешностью экспериментальной схемы. Если её отнести к величине Ср, то, как раз, и получим величину 14%. Для реального газа методическая погрешность будет несколько отличаться от R/2, но это отличие, по-видимому, представляет собой величину второго порядка малости по сравнению с R/2. Последнее предположение легко проверить, сравнив формулы изобарического процесса идеального и реального газов. Со стандартом ГСССД 8-79 я не знаком и буду Вам благодарен, если Вы ознакомите меня с ним. С уважением, Ю. Гужеля

Guzhelya – А. А. Данилову Александр Александрович, попробую ответить на Ваши вопросы, по порядку: 1. Возможно, есть более новые издания; возможно, в настоящее время более точными стали измерения массы газа, тепловых потерь, величины давления и пр., но здесь всё идёт своим чередом. Я же обратил внимание на методическую погрешность, которая остаётся вне поля зрения исследователей и никаким образом не учитывается. 2. Методы дифференциального и интегрального исчисления можно применять к любым процессам, в том числе и к работе двигателя. Важно лишь, чтобы эти процессы (эти функции), на рассматриваемом участке, были непрерывны и дифференцируемы. Наличие у дифференциала функции свойств полного дифференциала не может считаться необходимым и достаточным признаком функции состояния. Другими словами, математическими методами невозможно отличить функцию процесса от функции состояния. 3. Воздух – это газ (смесь газов), разве не так? 4. Значение теплоёмкости воздуха при постоянном давлении (1,0038 кДж/кг*град) взято из справочника: С.Л. Ривкин «Термодинамические свойства газов» Москва «Энергоатомиздат» 1987 г., для Р=0,1 МПа; Т=298 К. Но это значение, несмотря на то, что оно записано до четвёртого знака после запятой, определено с методической погрешностью 14% – обоснование этого утверждения см. в прикреплённом файле «Определение калорических свойств газов» К сказанному хочу добавить следующее: рассмотренная выше, неизвестная ранее, методическая погрешность измерительной схемы – это не единственная проблема, возникающая при экспериментальном определении калорических свойств газов. Есть и другие, хорошо известные, проблемы. Последние проблемы давно решены, но решены они настолько оригинально, что есть смысл рассмотреть их вновь. Об этом, см. прикреплённый файл «Определение калорических свойств газов – часть вторая» С уважением, Ю. Гужеля. Определение калорических свойств газов (часть II).doc

Выполняя данные ранее обещания, привожу выводы формул технической работы поршневого и осевого компрессов. См. прикреплённый файл «Формулы технической работы компрессоров» Ю. Гужеля Формулы технической работы компрессоров.doc

Guzhelya – А. А. Данилову Александр Александрович, Ваша реакция вполне понятна, но хотелось бы услышать предметные замечания к материалу, изложенному в прикреплённом файле «Определение калорических свойств газов». К сказанному ранее хочу добавить следующее: Существенные изменения в методике определения теплоёмкостей газов были сделаны 150 лет назад (в 1860 году) и связаны они с именем французского физика и химика Реньо Анри Виктора. По-видимому, современная методика определения теплоёмкости при постоянном давлении и берёт начало от Реньо. До него в течение полувека пользовались значениями теплоёмкостей определённых Деларошем и Бераром (в 1813 году). Их значения существенно превышали современные значения и значения, полученные Реньо. Например, Роберт Майер при определении механического значения теплоты (в 1843 году) пользовался значением теплоёмкости при постоянном давлении, равном: 0,267 кал/г., или 1,118 кДж/кг. Что превышало современное значение теплоёмкости (1,0038 кДж/кг) более чем на 11% . Поправка, примерно такого же порядка, но в сторону уменьшения, относительно результатов полученных Деларошем и Бераром, и была сделана Реньо. В свете проведённого анализа современного метода определения теплоёмкости газов (см. прикреплённый файл «Определение калорических свойств газов») методические поправки сделанные Реньо, скорее всего, были ошибочными. Думаю, что у метода, Реньо, в своё время, было немало оппонентов. Сейчас, возможно, остался я один. Теперь, о математическом методе общего анализа термодинамических функций, на который Вы неоднократно обращали внимание, приводя выдержки из «Общего курса физики» Д. В. Сивухина. До сих пор, в противовес общим математическим методам, я приводил примеры конкретных процессов, при расчёте которых необходимо подробное рассмотрение физического процесса и вывод индивидуальной расчётной формулы. Наконец, пришло время более подробно рассмотреть общий математический метод, применительно к различным частным случаям первого закона термодинамики, см. прикреплённый файл: «анализ функций первого закона термодинамики» С уважением, Ю. Гужеля Анализ функций 1 закона термодинамики.doc

Определение калорических свойств газов.docGuzhelya – А. А. Данилову Александр Александрович, спасибо за предоставленную информацию. Однако в приведенном Вами отрывке из «Общего курса физики» Д.В. Сивухина строгого доказательства того, что энтальпия является функцией состояния - нет. В нём, так же как и в учебнике «Техническая термодинамика» В.А. Кириллина, В.В. Сычёва, А.Е. Шейндлина, «доказательством» считается то, что функция – энтальпия скомбинирована из функций (U, P, V), являющихся функциями состояния. В нём также игнорируется тот факт, что произведение давления на объём представляет собой работу, выполненную системой. И также, не принимается во внимание то обстоятельство что, если работа выполнена, то количество энергии, равное по величине этой работе, уже покинуло систему и системе не принадлежит. Конечно, наряду с внутренней энергией, работа, выполненная системой, также может служить характеристикой системы, но эта последняя характеристика требует к себе особого внимания. Действительно, зная параметры состояния системы (P, V, T) в точках 1 и 2 можно однозначно определить изменение внутренней энергии системы в процессе 1-2, но для того чтобы убедиться, что работа выполнена именно системой, необходимо подробно рассмотреть физический процесс. И при этом рассмотрении может выясниться, что работа в процессе 1-2, частично или полностью выполнена сторонними силами (последний случай, мы уже рассматривали). Естественно, что в этом случае, разность энтальпий в точках 1 и 2 не будет характеризовать изменение состояния системы. Правда, если работа выполняется именно системой и выполняется, например, против силы тяжести, или выполняется техническая работа, без трения, то в этих процессах величина выполненной работы не зависит от пути и, следовательно, энтальпия является функцией состояния. Примером такого процесса может служить, например, работа расширения пара в цилиндре парового двигателя. Теория термодинамики и начинала развиваться в период бурного развития паровых машин. Первой значительной теоретической работой была работа С. Карно, в которой он преследовал вполне практическую цель: повысить эффективность работы паровых машин. Эпоха доминирования паровых машин и затем двигателей внутреннего сгорания продолжалась довольно долго. В этот период термодинамика оформилась, как наука и в этот же период, очевидно, сложилось мнение о том, что энтальпия является функцией состояния. Со временем, особенно не задумываясь, этим свойством функции – энтальпия, справедливым только в частных случаях, стали пользоваться при расчётах всех других термодинамических процессов. Пренебрежение подробным рассмотрением термодинамических процессов, в надежде на замечательное свойство энтальпии как функции состояния, привело к ошибке даже при экспериментальном определении значений самой функции - энтальпия. Об этой примечательной ошибке подробнее смотрите в прикреплённом файле: «Экспериментальное определение калорических свойств газов» С уважением, Ю. Гужеля

Как известно, в Технической термодинамике энтальпия считается функцией состояния и обосновывается это утверждение очень просто. Например, в учебнике В.А. Кириллина, В.В. Сычёва, А.Е. Шейндлина, дано следующее обоснование: «Поскольку функция – энтальпия – скомбинирована из величин, являющихся функциями состояния (u, P, v) , следовательно, энтальпия также является функцией состояния». Обоснование это не может считаться строгим, по следующим соображениям: 1. По определению, функция – энтальпия в дифференциальной форме (dh) имеет вид: dh=du+d(P*v) ; (1) Где, член: d(P*v) – представляет собой работу, выполненную системой (например, 1килограммом воды). Но, если система выполнила работу d(P*v), то это значит, что количество энергии, равное по величине выполненной работе, покинуло систему. Таким образом, выходит, что функция – энтальпия объединяет в себе фактически не соединимые, в рамках системы, величины. Уже только по этой причине энтальпия не может быть функцией состояния реальной термодинамической системы. 2. Посмотрим на проблему с другой стороны: - В формуле (1) первый член (du), представляющий собой приращение внутренней энергии, несомненно, является функцией состояния; - Но второй член (d(P*v) – это работа. А, как известно из Термодинамики, величина выполненной работы зависит от пути. То есть работа не является функцией состояния. Как же в таком случае сумма двух величин (одна из которых является функцией состояния, а вторая – не является ею) может быть функцией состояния? Это второе противоречие в теории Термодинамики, препятствующее признанию энтальпии - функцией состояния реальных термодинамических систем. Противоречия эти не надуманные. Например, в системе теплоснабжения теплоноситель не может выполнить работу d(P*v)=P*dv+v*dP, см. сообщения от 19.04.10 и от 23.04.10 по теме: «Анализ измерительных схем теплосчётчиков». В системе теплоснабжения работу проталкивания (v*dP) выполняют циркуляционные и подпиточные насосы. Таким образом, функция – энтальпия не учитывает особенностей реальных термодинамических систем. Вследствие чего, для правильного расчёта изменения энергии системы недостаточно знать начальные и конечные значения параметров системы (P, v, t, h) , и необходимо, подробно рассматривать термодинамический процесс. Из выше изложенного, следует, что энтальпия не является функцией состояния. Предвижу возражения против такой постановки вопроса и готов выслушать другие мнения относительно значения и свойств функции – энтальпия. Может быть, кто-нибудь, приведёт строгое доказательство того, что энтальпия является функцией состояния. Может быть, напротив, у кого-то есть примеры, использования свойств функции состояния, которые приводили к ошибкам. Хотелось бы также узнать, кто первым взял на себя ответственность утверждать, что энтальпия является функцией состояния, и какие он, при этом, привёл доказательства. Ю. Гужеля

Спасибо всем, кто принял участие в обсуждении данной темы. Поскольку новых сообщений нет, - тема, по-видимому, себя исчерпала. Остался, правда, до конца не раскрытый вопрос, лежащий на стыке теории и практики термодинамики, который лучше рассмотреть в специальной (новой) теме: «Энтальпия – функция состояния, - так ли это?» Ю. Гужеля

Александр Александрович, спасибо за сообщение. Вы первый кто сообщил мне о намерениях редакции журнала. Содержание статьи направленной мною в редакцию практически ничем не отличается от варианта размещённого на форуме, в прикреплённом файле. Это было сделано раньше, открытия темы на форуме, поэтому в той статье, во всех формулах фигурирует энтальпия, и последних поправок нет. С уважением. Ю. Гужеля

Guzhelya – SU 215, продолжение сообщения от 19.04.10 Рассмотрим теперь процесс подпитки системы теплоснабжения. Подпиточный насос совершает работу вталкивания над каждым килограммом подпитки, равную: v*dP. Стоимость электрической энергии, затрачиваемой на привод подпиточного насоса, учитывается при определении стоимости единицы тепла, поэтому величину этой энергии не надо учитывать при определении количества отпущенного тепла. Далее, в процессе смешивания и в теплообменнике происходит подогрев подпитки от температуры наружного воздуха до температуры теплоносителя. При этом подпиточная вода расширяется, и каждый её кг выполняет работу расширения, равную: P*dv. Эту работу надо учитывать при определении количества отпущенного тепла. То есть, количество тепла затраченного на подпитку системы определится как разность энтальпий теплоносителя и холодной воды, за вычетом работы вталкивания, выполняемой подпиточным насосом. Можно сказать и по-другому: количество тепла затраченного на подпитку системы определится как разность внутренних энергий теплоносителя и холодной воды плюс работа расширения при постоянном давлении, при нагревании подпитки от температуры холодной воды до температуры теплоносителя. Последняя формулировка более правильная, поскольку действительная величина тепловой энергии затраченной на подпитку ближе к разности внутренних энергий, чем к разности энтальпий. Из этих соображений, формула для определения количества тепла, отданного потребителю, для закрытой системы теплоснабжения с подпиткой, при установке расходомеров на подаче и в линии подпитки, запишется в виде: Q=G1 (u1-u2)+Gп (u2-uхв+P2*dv); Где, G1 – расход теплоносителя (воды) на подаче; Gп – расход подпиточной воды; u1 – удельная внутренняя энергия теплоносителя на подаче; u2 – удельная внутренняя энергия воды в обратном трубопроводе; uхв – удельная внутренняя энергия холодной воды; P2 – давление теплоносителя в обратном трубопроводе; dv – приращение удельного объёма подпитки, при её нагревании от температуры холодной воды до температуры воды в обратном трубопроводе.

Guzhelya – SU 215 Я внимательно ознакомился с Вашими пояснениями относительно терминов тепло и тепловая энергия. Ознакомился также, с помощью А.А. Данилова и Д.Л. Анисимова, со статьёй А.И. Лисенкова «Измерения энергии в системах теплоснабжения» и статьёй Б.М. Беляева, А.И. Лисенкова, В.В. Разикова «О физической величине измеряемой теплосчётчиками», где рассматриваются и вопросы терминологии и вопросы учёта тепла. Вы, верно акцентируете внимание на том, что в Термодинамике энтальпия считается функцией состояния, а тепло не удостоено такого статуса. Но, несмотря на это, я не вижу причин, почему тепло нельзя называть тепловой энергией. Ведь в словосочетании «тепловая энергия» присутствует слово «тепловая» указывающее на особенности этого вида энергии. Очевидно, что более насущным вопросом является вопрос о правильности учёта тепла (тепловой энергии) и здесь, действительно, есть над чем подумать. В Правилах 95, количество отпущенного потребителю тепла определяется через разность энтальпий. Но, очевидно, что есть альтернативный вариант определения количества отпущенного тепла – через разность внутренней энергии теплоносителя. Какой из этих двух вариантов расчёта следует выбрать? Да, очевидно, тот, который соответствует действительности. По определению, энтальпия (h) представляет собой выражение: h=u+P*v; Где, u- внутренняя энергия системы (например 1 кг теплоносителя); Р – давление; v- удельный объём. В дифференциальной форме выражение запишется в виде: dh=du+d(P*v); или dh=du+P*dv+v*dP; (1) Где: P*dv – это работа расширения, выполняемая теплоносителем, при постоянном давлении; v*dP – это работа, выполняемая теплоносителем при постоянном объёме. Для начала рассмотрим закрытую систему теплоснабжения, без всяких утечек и подпиток. В этом случае, чисто интуитивно, можно сказать, что работа, выполненная теплоносителем, не может быть передана через стенку теплообменника. Через стенку может быть передана только внутренняя энергия du. Если же мы более подробно проанализируем физический процесс, происходящий в системе теплоснабжения, то мы придём к выводу, что теплоноситель в закрытой системе с установившейся температурой вообще не выполняет работы. Там идёт лишь процесс передачи тепловой энергии от котельного контура к контуру отопления и от отопительного контура к потребителю, то есть идёт передача внутренней энергии, а не энтальпии. Предвижу следующее возражение: как же так, ведь в любом циркуляционном контуре имеется существенный перепад давления (в несколько атмосфер)? Да, это так, для того чтобы осуществить циркуляцию теплоносителя необходимо преодолеть гидравлическое сопротивление трубопроводов, для чего и приходится создавать перепад давления. Но этот перепад создаётся не самим теплоносителем, он создаётся циркуляционным насосом. Насосом же выполняется и работа по преодолению гидравлического сопротивления трубопроводов и циркуляции теплоносителя. Величина этой работы, на каждый кг теплоносителя, составляет: v*dP; (2) где, v – удельный объём теплоносителя; dP - перепад давления на выходе и входе насоса Очевидно, что работа, по обеспечению циркуляции теплоносителя на участке сети потребителя, будет (по абсолютной величине) равна третьему члену (в правой части) выражения энтальпии (1) Следует подчеркнуть, что работа подводится к теплоносителю извне. Далее, в процессе преодоления сил трения, эта работа превращается в тепло и повышает температуру теплоносителя. Датчики температуры узла учёта тепловой энергии зафиксируют температуру теплоносителя на выходе из теплоисточника и в обратном трубопроводе, с учётом упомянутого повышения. Следовательно, тепло, отпущенное источником теплоты, следует определять по разности величин внутренней энергии в прямом и обратном трубопроводах. Определение величины отпущенного тепла по разности энтальпий приводит к ошибке (к завышению величины отпущенного тепла). Величина этой ошибки существенна. Например, при перепаде давления 2 кгс/см2, ошибка составляет, приблизительно, 0,25 % от измеряемой величины. Эта ошибка методическая и поэтому она может, и должна, быть устранена. Эта ошибка влечёт за собой также ошибку в калькуляции стоимости единицы отпущенного тепла. Как известно, в стоимость тепла включаются затраты на электроэнергию, затраченную при производстве этого тепла и, в частности, затраты на электроэнергию для обеспечения циркуляции теплоносителя. Но, мы уже выяснили, что работа по обеспечению циркуляции переходит в тепло, а работа эта выполняется насосами с электроприводом. То есть, электроэнергия, затраченная на циркуляцию, в конечном счёте, переходит в тепло и повышает температуру теплоносителя. Следовательно, встаёт вопрос о том, что при расчёте стоимости единицы отпущенного тепла, общую стоимость потреблённой электроэнергии следует уменьшать на величину стоимости тепла, полученного за счёт перехода электроэнергии в тепло. А иначе получается двойная бухгалтерия.

Guzhelya – SU 215 В общем и целом Вы разъяснили условия принятия Правил 95. Как я понял, существенным фактором был дефицит времени. Юридические моменты и сложности перевода термина «тепловая энергия», безусловно, интересны, но они, не имеют отношения к рассматриваемой теме, сравнения измерительных схем. Однако на Вашем замечании о физической сущности тепловой энергии, которое также не имеет прямого отношения к рассматриваемой теме, я, всё же, хочу остановиться. Вы написали: «согласно действовавшему тогда закону ФЗ-4871"Об обеспечении единства измерений", измерению подлежат лишь те физические величины, которые указаны в утвержденном Перечне физических величин. Как известно, термина "тепловая энергия" там нет, хотя бы потому, что такой энергии, строго говоря, не существует» Мне бы хотелось узнать: почему Вы считаете, что тепловой энергии, строго говоря, не существует? Думаю, что это не исключительно Ваше мнение, поэтому, наверное, правильней спросить: откуда пошло такое отношение к тепловой энергии? Я, например, считал, что после определения Майером и Джоулем механического эквивалента теплоты (более чем 150 лет назад) и после формулировки первого закона термодинамики: ; (1) - вопрос о существовании тепловой энергии решён окончательно. Действительно, в формулу (1) величина подведенного тепла, dQ входит как равноправный член, наряду с величиной изменения внутренней энергией dU и величиной выполненной работы dL. Все три величины выражаются в одних и тех же единицах (Джоулях). Измерять теплоту и теплоёмкость тел в калорических единицах научились ещё раньше. Соотношение между калорическими и механическими единицами известно: 1 кал=4,1868 Дж. Чего же ещё не хватает, чтобы считать теплоту одним из видов энергии? С уважением, Ю. Гужеля

Guzhelya-vsh В своём сообщении Вы написали, что «проблема относительной погрешности измерения суммарной энегии и ее уменьшения до 0,5-0,7% практически во всем диапазоне относительных водоразбров легко решается применением дифференциально-интегрирующей системы». В этой связи, мне бы хотелось увидеть схему этой «дифференциально-интегрирущей системы» и формулу для расчёта тепловой энергии, соответствующую этой схеме. Я ознакомился с Вашими публикациями на указанных Вами сайтах, но схему и формулу расчёта там не нашёл. С уважением, Ю. Гужеля