Характеристики на топлинното излъчване. Излъчване от нагрято тяло Излъчване от нагрети тела

Закони на топлинното излъчване. Сияйна топлина.

Това може да е новина за някои, но предаването на температурата се извършва не само чрез топлопроводимост чрез докосване на едно тяло до друго. Всяко тяло (твърдо, течно и газообразно) излъчва топлинни лъчи с определена вълна. Тези лъчи, излизайки от едно тяло, се поглъщат от друго тяло и се нагряват. И ще се опитам да ви обясня как става това и колко топлина губим с това излъчване у дома. (Мисля, че мнозина ще се заинтересуват да видят тези числа). В края на статията ще решим задача от реален пример.

Статията ще съдържа триетажни формули и интегрални изрази за математици, но не се страхувайте от тях, дори не е нужно да се задълбочавате в тези формули. В задачата ще ви дам формули, които могат да бъдат решени наведнъж и дори не е необходимо да знаете висша математика, достатъчно е да знаете елементарна аритметика.

Неведнъж съм се убеждавал в това, че докато седях до огън (обикновено голям), лицето ми беше изгорено от тези лъчи. И ако покрих огъня с длани и ръцете ми бяха протегнати, се оказа, че лицето ми престана да гори. Не е трудно да се досетите, че тези лъчи са прави като светлина. Не въздухът, който циркулира около огъня, или дори въздухът, ме изгаря, а директните, невидими топлинни лъчи, идващи от огъня.

В космоса обикновено има вакуум между планетите и следователно преносът на температури се извършва изключително от топлинни лъчи (Всички лъчи са електромагнитни вълни).

Топлинното излъчване има същата природа като светлината и електромагнитните лъчи (вълни). Просто тези вълни (лъчи) имат различна дължина на вълната.

Например, дължини на вълните в диапазона 0,76 - 50 микрона се наричат инфрачервени. Всички тела при стайна температура + 20 °C излъчват предимно инфрачервени вълни с дължини на вълните близки до 10 микрона.

Всяко тяло, освен ако температурата му не е различна от абсолютната нула (-273,15 ° C), е способно да изпраща радиация в околното пространство. Следователно всяко тяло излъчва лъчи върху телата около него и на свой ред се влияе от излъчването на тези тела.

Всяка мебел в къщата (стол, маса, стени и дори диван) излъчва топлинни лъчи.

Топлинното лъчение може да се абсорбира или преминава през тялото, а също така може просто да се отразява от тялото. Отражението на топлинните лъчи е подобно на това на светлинен лъч, отразен от огледало. Поглъщането на топлинно излъчване е подобно на това как черен покрив става много горещ от слънчевите лъчи. И проникването или преминаването на лъчите е подобно на това как лъчите преминават през стъкло или въздух. Най-разпространеният тип електромагнитно излъчване в природата е топлинното излъчване.

Много близко по своите свойства до черното тяло е така нареченото реликтно лъчение или космически микровълнов фон - лъчение, изпълващо Вселената с температура около 3 К.

Като цяло, в науката за топлотехниката, за да се обяснят процесите на топлинно излъчване, е удобно да се използва концепцията за черно тяло, за да се обяснят качествено процесите на топлинно излъчване. Само черно тяло може да улесни изчисленията по някакъв начин.

Както е описано по-горе, всяко тяло е способно на:

Черно тяло- това е тяло, което напълно абсорбира топлинна енергия, тоест не отразява лъчите и топлинното излъчване не преминава през него. Но не забравяйте, че черното тяло излъчва топлинна енергия.

Ето защо е толкова лесно да се приложат изчисления към това тяло.

Какви трудности възникват при изчисленията, ако тялото не е черно?

Тяло, което не е черно тяло, има следните фактори:

Тези два фактора усложняват изчислението толкова много, че „майко, не се тревожи“. Много е трудно да се мисли така. Но учените не са обяснили наистина как да изчислят сивото тяло. Между другото, сивото тяло е тяло, което не е черно тяло.

Има и концепция: бяло тяло и прозрачно тяло, но повече за това по-долу.

Топлинно излъчванеима различни честоти (различни вълни) и всяко отделно тяло може да има различна дължина на вълната на излъчване. Освен това, когато температурата се промени, тази дължина на вълната може да се промени и нейният интензитет (сила на излъчване) също може да се промени.

Всички тези фактори ще усложнят процеса толкова много, че е трудно да се намери универсална формула за изчисляване на загубите на енергия поради излъчване. И затова в учебниците и във всяка литература черно тяло се използва за изчисления, а други сиви тела се използват като част от черното тяло. За изчисляване на сивото тяло се използва коефициентът на чернота. Тези коефициенти са дадени в справочниците за някои материали.

Нека да разгледаме изображение, което потвърждава сложността на изчисляването на емисионната способност.

Фигурата показва две топки, които съдържат частици от тази топка. Червените стрелки са лъчи, излъчвани от частици.

Помислете за черно тяло.

Вътре в черното тяло, дълбоко вътре има някои частици, които са обозначени в оранжево. Те излъчват лъчи, които поглъщат други близки частици, които са обозначени в жълто. Лъчите на оранжевите частици на черно тяло не могат да преминат през други частици. И следователно само външните частици на тази топка излъчват лъчи по цялата площ на топката. Следователно изчислението на черното тяло е лесно за изчисляване. Също така е общоприето, че черното тяло излъчва целия спектър от вълни. Тоест излъчва всички налични вълни с различна дължина. Сиво тяло може да излъчва част от вълновия спектър, само с определена дължина на вълната.

Помислете за сиво тяло.

Вътре в сивото тяло частиците вътре излъчват част от лъчите, които преминават през други частици. И това е единствената причина, поради която изчислението става по-сложно.

Топлинно излъчване- това е електромагнитно излъчване, което възниква в резултат на преобразуването на енергията на топлинното движение на частиците на тялото в енергия на излъчване. Именно термичният характер на възбуждането на елементарни излъчватели (атоми, молекули и др.) противопоставя топлинното излъчване на всички останали видове луминесценция и определя специфичното му свойство да зависи само от температурата и оптичните характеристики на излъчващото тяло.

Опитът показва, че топлинното излъчване се наблюдава във всички тела при всяка температура, различна от 0 K. Разбира се, интензитетът и характерът на излъчването зависят от температурата на излъчващото тяло. Например, всички тела със стайна температура от + 20 ° C излъчват предимно инфрачервени вълни с дължини на вълните, близки до 10 микрона, а Слънцето излъчва енергия, чийто максимум е 0,5 микрона, което съответства на видимия диапазон. При T → 0 K телата практически не излъчват.

Топлинното излъчване води до намаляване на вътрешната енергия на тялото и следователно до намаляване на телесната температура, до охлаждане. Нагрятото тяло освобождава вътрешна енергия поради топлинно излъчване и се охлажда до температурата на околните тела. На свой ред, чрез поглъщане на радиация, студените тела могат да се нагреят. Такива процеси, които могат да протичат и във вакуум, се наричат радиация.

Чисто черно тяло- физическа абстракция, използвана в термодинамиката, тяло, което абсорбира цялото падащо върху него електромагнитно лъчение във всички диапазони и не отразява нищо. Въпреки името, напълно черно тяло може само по себе си да излъчва електромагнитно излъчване с всякаква честота и визуално да има цвят. Радиационният спектър на напълно черно тяло се определя само от неговата температура.

Таблица:

(Температурен диапазон в Келвин и техния цвят)

до 1000 червени

1000-1500 портокал

1500-2000 Жълто

2000-4000 Бледо жълто

4000-5500 Жълтеникаво бяло

5500-7000 Чисто бяло

7000-9000 Синкаво бяло

9000-15000 Бяло-синьо

15000-∞ Синьо

Между другото, въз основа на дължината на вълната (цвета), ние определихме температурата на слънцето, тя е около 6000 Келвина. Въглищата обикновено светят в червено. Това напомня ли ви за нещо? Можете да определите температурата по цвят. Тоест има устройства, които измерват дължината на вълната, като по този начин определят температурата на материала.

Най-черните реални вещества, например саждите, абсорбират до 99% от падащата радиация (т.е. имат албедо 0,01) във видимия диапазон на дължината на вълната, но те абсорбират инфрачервеното лъчение много по-слабо. Наситеният черен цвят на някои материали (въглен, черно кадифе) и зеницата на човешкото око се обяснява със същия механизъм. Сред телата на Слънчевата система Слънцето в най-голяма степен притежава свойствата на напълно черно тяло. По дефиниция Слънцето практически не отразява радиация. Терминът е въведен от Густав Кирхоф през 1862 г.

Според спектралната класификация Слънцето принадлежи към типа G2V („жълто джудже“). Температурата на повърхността на Слънцето достига 6000 K, така че Слънцето свети с почти бяла светлина, но поради поглъщането на част от спектъра от земната атмосфера близо до повърхността на нашата планета, тази светлина придобива жълт оттенък.

Абсолютно черните тела поглъщат 100% и същевременно се нагряват и обратното! нагрято тяло - излъчва 100%, това означава, че има строг модел (формулата за излъчване на абсолютно черно тяло) между температурата на Слънцето - и неговия спектър - тъй като и спектърът, и температурата вече са определени - да, Слънцето няма отклонения от тези параметри!

В астрономията има такава диаграма - „Спектър-осветеност“, така че нашето Слънце принадлежи към „главната последователност“ от звезди, към която принадлежат повечето други звезди, тоест почти всички звезди са „абсолютно черни тела“, странно като може да изглежда... Изключения - бели джуджета, червени гиганти и нови, свръхнови...

Това е човек, който не е учил физика в училище.

Напълно черното тяло поглъща ЦЯЛОТО излъчване и излъчва повече от всички други тела (колкото повече едно тяло поглъща, толкова повече се нагрява; колкото повече се нагрява, толкова повече излъчва).

Нека имаме две повърхности - сива (с коефициент на чернота 0,5) и абсолютно черна (с коефициент на чернота 1).

Коефициентът на излъчване е коефициентът на абсорбция.

Сега, чрез насочване на същия поток от фотони, да речем 100, върху тези повърхности.

Сивата повърхност ще поеме 50 от тях, черната ще поеме всичките 100.

Коя повърхност излъчва повече светлина - в коя "седят" 50 фотона или 100?

Планк беше първият, който изчисли правилно радиацията на черното тяло.

Слънчевата радиация приблизително се подчинява на формулата на Планк.

И така, нека започнем да изучаваме теорията...

Радиацията се отнася до излъчването и разпространението на електромагнитни вълни от всякакъв вид. В зависимост от дължината на вълната се различават: рентгеново, ултравиолетово, инфрачервено, светлинно (видимо) лъчение и радиовълни.

Рентгеново лъчение- електромагнитни вълни, чиято енергия на фотоните лежи в скалата на електромагнитните вълни между ултравиолетово лъчение и гама лъчение, което съответства на дължини на вълните от 10−2 до 103 Angstroms. 10 ангстрьома = 1 nm. (0,001-100 nm)

Ултравиолетова радиация(ултравиолетово, ултравиолетово, UV) - електромагнитно лъчение, заемащо обхвата между виолетовата граница на видимото лъчение и рентгеновото лъчение (10 - 380 nm).

Инфрачервено лъчение- електромагнитно лъчение, заемащо спектралната област между червения край на видимата светлина (с дължина на вълната λ = 0,74 μm) и микровълновото лъчение (λ ~ 1-2 mm).

Сега цялата гама от инфрачервено лъчение е разделена на три компонента:

Област на къса дължина на вълната: λ = 0,74-2,5 µm;

Област на средна вълна: λ = 2,5-50 µm;

Област с дълга дължина на вълната: λ = 50-2000 µm;

Видима радиация- електромагнитни вълни, възприемани от човешкото око. Чувствителността на човешкото око към електромагнитното излъчване зависи от дължината на вълната (честотата) на излъчването, като максималната чувствителност се наблюдава при 555 nm (540 терахерца), в зелената част на спектъра. Тъй като чувствителността постепенно намалява до нула при отдалечаване от максималната точка, е невъзможно да се посочат точните граници на спектралния диапазон на видимото лъчение. Обикновено областта от 380-400 nm (750-790 THz) се приема като граница на къси вълни, а 760-780 nm (385-395 THz) като граница на дълги вълни. Електромагнитното излъчване с тези дължини на вълната се нарича още видима светлина или просто светлина (в тесния смисъл на думата).

Радиоизлъчвания(радиовълни, радиочестоти) - електромагнитно излъчване с дължини на вълните от 5 10−5-1010 метра и честоти съответно от 6 1012 Hz и до няколко Hz. Радиовълните се използват за предаване на данни в радиомрежи.

Топлинно излъчванее процесът на разпространение в пространството на вътрешната енергия на излъчващо тяло чрез електромагнитни вълни. Причинителите на тези вълни са материалните частици, изграждащи веществото. Разпространението на електромагнитните вълни не изисква материална среда, във вакуум те се разпространяват със скоростта на светлината и се характеризират с дължина на вълната λ или честота на трептене ν. При температури до 1500 °C основната част от енергията съответства на инфрачервеното и частично светлинното лъчение (λ=0,7÷50 µm).

Трябва да се отбележи, че радиационната енергия не се излъчва непрекъснато, а под формата на определени порции - кванти. Носителите на тези порции енергия са елементарни частици на излъчване - фотони, които имат енергия, количество на движение и електромагнитна маса. Когато радиационната енергия удари други тела, тя се абсорбира частично от тях, частично се отразява и частично преминава през тялото. Процесът на преобразуване на радиационната енергия във вътрешна енергия на поглъщащо тяло се нарича абсорбция. Повечето твърди вещества и течности излъчват енергия с всички дължини на вълната в диапазона от 0 до ∞, тоест имат непрекъснат спектър на излъчване. Газовете излъчват енергия само в определени диапазони на дължини на вълните (селективен емисионен спектър). Твърдите тела излъчват и абсорбират енергия през повърхността си, а газовете през обема си.

Енергията, излъчвана за единица време в тесен диапазон от дължини на вълните (от λ до λ+dλ), се нарича поток от монохроматично лъчение Qλ. Радиационният поток, съответстващ на целия спектър в диапазона от 0 до ∞, се нарича интегрален, или общ, лъчист поток Q(W). Интегралният лъчист поток, излъчван от единица повърхност на тяло във всички посоки на полусферичното пространство, се нарича интегрална плътност на лъчение (W/m2).

За да разберете тази формула, разгледайте изображението.

Не случайно изобразих два варианта на тялото. Формулата е валидна само за тяло с квадратна форма. Тъй като зоната на излъчване трябва да е плоска. При условие, че само повърхността на тялото излъчва. Вътрешните частици не излъчват.

Познавайки радиационната плътност на материала, можете да изчислите колко енергия се изразходва за радиация:

Необходимо е да се разбере, че лъчите, излъчвани от равнината, имат различен интензитет на излъчване по отношение на нормалата на равнината.

Закон на Ламберт. Лъчистата енергия, излъчвана от тялото, се разпространява в пространството в различни посоки с различен интензитет. Законът, който установява зависимостта на интензитета на радиацията от посоката, се нарича закон на Ламберт.

Закон на Ламбертустановява, че количеството лъчиста енергия, излъчено от повърхностен елемент в посока на друг елемент, е пропорционално на произведението на количеството енергия, излъчено по нормалата с големината на пространствения ъгъл, направен от посоката на лъчение с нормалата

Вижте изображението.

Интензитетът на всеки лъч може да се намери с помощта на тригонометричната функция:

Тоест това е един вид ъглов коефициент и се подчинява стриктно на тригонометрията на ъгъла. Коефициентът работи само за черно тяло. Тъй като близките частици ще абсорбират страничните лъчи. За сиво тяло е необходимо да се вземе предвид броят на лъчите, преминаващи през частиците. Трябва да се вземе предвид и отразяването на лъчите.

Следователно най-голямото количество лъчиста енергия се излъчва в посока, перпендикулярна на радиационната повърхност. Законът на Ламберт е напълно валиден за абсолютно черно тяло и за тела с дифузно излъчване при температура 0 - 60°C. Законът на Ламберт не се прилага за полирани повърхности. За тях излъчването на радиация под ъгъл ще бъде по-голямо, отколкото в посока, нормална към повърхността.

По-долу определено ще разгледаме по-обемни формули за изчисляване на количеството топлина, загубено от тялото. Но засега е необходимо да научим нещо допълнително за теорията.

Малко за определенията.Дефинициите ще ви бъдат полезни, за да се изразите правилно.

Имайте предвид, че повечето твърди вещества и течности имат непрекъснат (непрекъснат) спектър на излъчване. Това означава, че те имат способността да излъчват лъчи с всякаква дължина на вълната.

Дори обикновена маса в стаята, подобно на твърдо тяло, може да излъчва рентгеново или ултравиолетово лъчение, но неговият интензитет е толкова нисък, че ние не само не го забелязваме, но стойността му по отношение на други вълни може да се доближи до нула.

Лъчист поток (или радиационен поток) е съотношението на лъчистата енергия към времето на лъчение, W:

където Q е енергия на излъчване, J; t - време, s.

Ако лъчист поток, излъчван от произволна повърхност във всички посоки (т.е. в рамките на полукълбо с произволен радиус), възниква в тесен диапазон от дължини на вълните от λ до λ+Δλ, тогава той се нарича монохроматичен радиационен поток

Общото лъчение от повърхността на тялото по всички дължини на вълните на спектъра се нарича интегрален или общ радиационен поток Ф

Интегралният поток, излъчван от единична повърхност, се нарича повърхностна плътност на потока на интегралното излъчване или емисионна способност, W/m2,

Формулата може да се използва и за монохроматично излъчване. Ако върху повърхността на тялото падне топлинно монохроматично лъчение, то в общия случай част, равна на B λ от това лъчение, ще бъде погълната от тялото, т.е. ще се преобразува в друга форма на енергия в резултат на взаимодействие с материята, част F λ ще се отрази, а част D λ ще премине през тялото. Ако приемем, че падащата върху тялото радиация е равна на единица, тогава

B λ +F λ +D λ =1

където B λ, F λ, D λ са съответно коефициенти на поглъщане и отражение

и предаване на тялото.

Когато в рамките на спектъра стойностите на B, F, D остават постоянни, т.е. не зависят от дължината на вълната, няма нужда от индекси. В такъв случай

Ако B = 1 (F = D = 0), тогава тяло, което напълно абсорбира цялата радиация, падаща върху него, независимо от дължината на вълната, посоката на падане и състоянието на поляризация на радиацията, се нарича черно тяло или пълен излъчвател.

Ако F=1 (B=D=0), тогава падащото върху тялото лъчение се отразява напълно. В случай, че повърхността на тялото е грапава, лъчите се отразяват разпръснато (дифузно отражение) и тялото се нарича бяло, а когато повърхността на тялото е гладка и отражението следва законите на геометричната оптика, тогава тяло (повърхност) се нарича огледало. В случай, когато D = 1 (B = F = 0), тялото е пропускливо за топлинни лъчи (диатермично).

Твърдите вещества и течностите са практически непрозрачни за топлинните лъчи (D = 0), т.е. атермичен. За такива тела

В природата няма абсолютно черни тела, както и прозрачни или бели тела. Такива тела трябва да се разглеждат като научни абстракции. Но все пак някои реални тела могат да бъдат доста близки по свойствата си до такива идеализирани тела.

Трябва да се отбележи, че някои тела имат определени свойства по отношение на лъчи с определена дължина на вълната и различни свойства по отношение на лъчи с различна дължина. Например, едно тяло може да бъде прозрачно за инфрачервени лъчи и непрозрачно за видими (светлинни) лъчи. Повърхността на тялото може да бъде гладка по отношение на лъчи с една дължина на вълната и грапава за лъчи с друга дължина на вълната.

Газовете, особено тези под ниско налягане, за разлика от твърдите вещества и течностите, излъчват линеен спектър. Така газовете абсорбират и излъчват лъчи само с определена дължина на вълната, но не могат нито да излъчват, нито да абсорбират други лъчи. В този случай те говорят за селективна абсорбция и емисия.

В теорията на топлинното излъчване важна роля играе величина, наречена спектрална плътност на потока на радиация или спектрална емисионна способност, която е съотношението на плътността на излъчвания поток в безкрайно малък интервал на дължина на вълната от λ до λ+Δλ до размера на този интервал от дължина на вълната Δλ, W/ m 2,

където E е повърхностната плътност на лъчистия поток, W/m2.

Сега се надявам да разбирате, че процесът на изчисление става изключително труден. Тепърва трябва да се работи и работи в тази посока. Всеки материал трябва да бъде тестван при различни температури. Но по някаква причина практически няма данни за материалите. Или по-скоро не намерих експериментален справочник за материали.

Защо няма такова ръководство за материали?Защото топлинното излъчване е много малко и мисля, че едва ли ще надхвърли 10% в нашите условия на живот. Следователно те не са включени в изчислението. Когато често летим в космоса, тогава ще се появят всички изчисления. Или по-скоро нашата космонавтика е натрупала данни за материали, но те все още не са свободно достъпни.

Закон за поглъщане на лъчиста енергия

Всяко тяло е в състояние да абсорбира част от излъчваната енергия, повече за това по-долу.

Ако лъчист поток падне върху всяко тяло с дебелина l (вижте фигурата), тогава в общия случай той намалява, докато преминава през тялото. Приема се, че относителната промяна в радиационния поток по пътя Δl е право пропорционална на пътя на потока:

Коефициентът на пропорционалност b се нарича индекс на поглъщане, който обикновено зависи от физическите свойства на тялото и дължината на вълната.

Интегрирайки в диапазона от l до 0 и вземайки b константа, получаваме

Нека установим връзка между спектралния коефициент на поглъщане на тялото B λ и спектралния коефициент на поглъщане на веществото b λ.

От дефиницията на спектралния коефициент на поглъщане B λ имаме

След като заместим стойности в това уравнение, получаваме връзката между спектралния коефициент на поглъщане B λ и спектралния индекс на поглъщане B λ.

Коефициентът на поглъщане B λ е равен на нула при l 1 = 0 и b λ = 0. За голяма стойност на bλ е достатъчна много малка стойност на l, но все още не е равна на нула, така че стойността на B λ е толкова близо до единството, колкото желаете. В този случай можем да кажем, че абсорбцията се извършва в тънък повърхностен слой на веществото. Само в това разбиране е възможно да се говори за повърхностна абсорбция. За повечето твърди вещества, поради голямата стойност на коефициента на поглъщане b λ, се получава „повърхностна абсорбция“ в посочения смисъл и следователно коефициентът на поглъщане е силно повлиян от състоянието на неговата повърхност.

Телата, макар и с нисък коефициент на поглъщане, като газовете, могат, ако са достатъчно дебели, да имат голям коефициент на поглъщане, т.е. са направени непрозрачни за лъчи с дадена дължина на вълната.

Ако b λ =0 за интервала Δλ, а за други дължини на вълната b λ не е равно на нула, тогава тялото ще абсорбира падащото лъчение само с определени дължини на вълната. В този случай, както беше споменато по-горе, говорим за селективен коефициент на поглъщане.

Нека подчертаем фундаменталната разлика между коефициента на поглъщане на веществото b λ и коефициента на поглъщане B λ на тялото. Първият характеризира физичните свойства на веществото по отношение на лъчите с определена дължина на вълната. Стойността на B λ зависи не само от физичните свойства на веществото, от което се състои тялото, но и от формата, размера и състоянието на повърхността на тялото.

Закони за излъчване на лъчиста енергия

Макс Планк теоретично, въз основа на електромагнитната теория, установи закон (наречен закон на Планк), изразяващ зависимостта на спектралната излъчвателна способност на черно тяло E 0λ от дължината на вълната λ и температурата T.

където E 0λ (λ,T) е излъчвателната способност на черното тяло, W/m 2 ; T - термодинамична температура, K; C 1 и C 2 - константи; C 1 =2πhc 2 =(3,74150±0,0003) 10-16 W m2; C2 =hc/k=(1.438790±0.00019) 10-2; m K (тук h=(6.626176±0.000036) 10 -34 J s е константата на Планк; c=(299792458±1.2) m/s е скоростта на разпространение на електромагнитните вълни в свободното пространство: k е константата на Болцман. )

От закона на Планк следва, че спектралната излъчвателна способност може да бъде нула при термодинамична температура, равна на нула (T=0), или при дължина на вълната λ = 0 и λ→∞ (при T≠0).

Следователно черното тяло излъчва при всяка температура над 0 K. (T > 0) лъчи с всички дължини на вълната, т.е. има непрекъснат (непрекъснат) спектър на излъчване.

От горната формула можем да получим изчислен израз за излъчвателната способност на черно тяло:

Интегрирайки в диапазона на промените в λ от 0 до ∞, получаваме

В резултат на разширяване на подинтегралната функция в серия и интегрирането му, получаваме изчислен израз за емисионната способност на черно тяло, наречен закон на Стефан-Болцман:

където E 0 е излъчвателната способност на черното тяло, W/m 2 ;

σ - константа на Стефан Болцман, W/(m 2 K 4);

σ = (5,67032 ± 0,00071) 10 -8;

T - термодинамична температура, K.

Формулата често се записва във форма, по-удобна за изчисляване:

Ще използваме тази формула за изчисления. Но това не е окончателната формула. Прилага се само за черни тела. Как да го използвате за сиви тела ще бъде описано по-долу.

където E 0 е излъчвателната способност на черното тяло; C 0 = 5,67 W/(m 2 K 4).

Законът на Стефан-Болцман е формулиран по следния начин: излъчвателната способност на черно тяло е право пропорционална на неговата термодинамична температура на четвърта степен.

Спектрално разпределение на радиацията на черното тяло при различни температури

λ - дължина на вълната от 0 до 10 µm (0-10000 nm)

E 0λ - трябва да се разбира по следния начин: Сякаш има определено количество енергия (W) в обема (m 3) на черно тяло. Това не означава, че той излъчва такава енергия само от външните си частици. Просто, ако съберем всички частици на едно черно тяло в обем и измерим коефициента на излъчване на всяка частица във всички посоки и ги съберем всичките, тогава ще получим общата енергия в обема, която е посочена на графиката.

Както се вижда от местоположението на изотермите, всяка от тях има максимум и колкото по-висока е термодинамичната температура, толкова по-голяма е стойността на E0λ, съответстваща на максимума, а самата максимална точка се премества в областта на по-късите вълни. Изместването на максималната спектрална излъчвателна способност E0λmax към областта на по-късите вълни е известно като

Законът за изместване на Виен, според който

T λ max = 2,88 · 10 -3 m K = const и λ max = 2,88 · 10 -3 / T,

където λ max е дължината на вълната, съответстваща на максималната стойност на спектралната излъчвателна способност E 0λmax.

Така например при T = 6000 K (приблизителната температура на слънчевата повърхност) максимумът E 0λ се намира в областта на видимата радиация, в която попада около 50% от слънчевата излъчвателна способност.

Елементарната площ под изотермата, защрихована на графиката, е равна на E 0λ Δλ. Ясно е, че сумата от тези площи, т.е. интегралът представлява излъчвателната способност на черното тяло E 0 . Следователно зоната между изотермата и оста x изобразява излъчвателната способност на черното тяло в конвенционалната скала на диаграмата. При ниски стойности на термодинамичната температура изотермите преминават в непосредствена близост до абсцисната ос и посочената площ става толкова малка, че на практика може да се счита за равна на нула.

Концепциите за така наречените сиви тела и сиво излъчване играят голяма роля в технологиите. Грей е неселективен топлинен излъчвател, способен да излъчва непрекъснат спектър със спектрална излъчвателна способност E λ за вълни с всякаква дължина и при всички температури, съставляваща постоянна част от спектралната излъчвателна способност на черно тяло E 0λ, т.е.

Константата ε се нарича коефициент на излъчване на топлинния излъчвател. За сиви тела коефициентът на излъчване ε

Графиката схематично показва кривите на разпределение на дължината на вълната на спектралната излъчвателна способност на черно тяло E λ (ε = 1) и спектралната излъчвателна способност на сиво тяло E λ със същата температура като черното тяло (при ε = 0,5 и ε = 0,25 ). Емисионна способност на сиво тяло

работа

наречено излъчване на сиво тяло.

Стойностите на излъчване, получени от опит, са дадени в референтната литература.

Повечето тела, използвани в технологиите, могат да бъдат сбъркани със сиви тела и тяхното излъчване се счита за сиво излъчване. По-точни проучвания показват, че това е възможно само като първо приближение, но е достатъчно за практически цели. Отклонението от закона на Стефан-Болцман за сивите тела обикновено се взема предвид, като излъчвателната способност C зависи от температурата. В тази връзка таблиците показват температурния диапазон, за който експериментално се определя стойността на излъчвателната способност C.

В бъдеще, за да опростим заключенията, ще приемем, че излъчвателната способност на сивото тяло не зависи от температурата.

Коефициенти на излъчване на някои материали

(Материал / Температура в °C / Стойност E)

Оксидиран алуминий / 200-600 / 0,11 -0,19

Полиран алуминий / 225-575 / 0,039-0,057

Червена тухла / 20 / 0.93

Огнеупорна тухла / - / 0,8-0,9

Окислена мед / 200-600 / 0,57-0,87

Окислено олово / 200 / 0,63

Полирана стомана / 940-1100 / 0.55-0.61

Стругован чугун / 830-910 / 0.6-0.7

Оксидиран чугун / 200-600 / 0,64-0,78

Алуминий полиран / 50-500 / 0.04-0.06

Бронз / 50 / 0.1

Поцинкована ламарина лъскава / 30 / 0,23

Бяла тенекия, стара / 20 / 0,28

Полирано злато / 200 - 600 / 0.02-0.03

Месинг мат / 20-350 / 0,22

Полирана мед / 50-100 / 0.02

Полиран никел / 200-400 / 0.07-0.09

Тенекия лъскава / 20-50 / 0,04-0,06

Полирано сребро / 200-600 / 0.02-0.03

Валцована ламарина / 50 / 0,56

Оксидирана стомана / 200-600 / 0.8

Силно оксидирана стомана / 500 / 0,98

Чугун / 50 / 0.81

Етернитов картон / 20 / 0,96

Рендосана дървесина / 20 / 0,8-0,9

Огнеупорна тухла / 500-1000 / 0,8-0,9

Шамотна тухла / 1000 / 0.75

Червена тухла, необработена / 20 / 0,88-0,93

Лак черен, мат / 40-100 / 0.96-0.98

Бял лак / 40-100 / 0,8-0,95

Блажни бои различни цветове / 100 / 0,92-0,96

Лампа карбон / 20-400 / 0.95

Стъкло / 20-100 / 0,91-0,94

Бял емайл / 20 / 0,9

Закон на Кирхоф

Законът на Кирхоф установява връзката между коефициента на излъчване и коефициента на поглъщане на сиво тяло.

Нека разгледаме две успоредни сиви тела с безкрайна дължина с плоски повърхности с площ А всяко.

Една безкрайно разширена равнина позволява да се направят приблизителни изчисления за намиране на реално излъчване в практически и теоретични експерименти. В теоретичните експерименти реалната стойност се намира с помощта на интегрални изрази, а в експериментите по-голямата равнина доближава изчисленията до реалните стойности. По този начин ние, като че ли, потушаваме влиянието на ненужното странично и ъглово излъчване, което отлита и не се абсорбира от експерименталните плочи, с голяма безкрайна равнина.

Тоест, ако коефициентът се умножи по емисионната способност, получаваме получената стойност на емисиите (W).

Можем да предположим, че всички лъчи, изпратени от едно тяло, изцяло попадат върху другото. Да приемем, че коефициентите на пропускливост на тези тела са D 1 = D 2 = 0 и между повърхностите на двете равнини има топлопрозрачна (диатермична) среда. Нека означим с E 1 , B 1 , F 1 , T 1 и E 2 , B 2 , F 2 , T 2 съответно температурите на излъчване, абсорбция, отражение и повърхност на първото и второто тяло.

Потокът на лъчиста енергия от повърхност 1 към повърхност 2 е равен на произведението от коефициента на излъчване на повърхност 1 и нейната площ А, т.е. E 1 A, от който част от E 1 B 2 A се абсорбира от повърхност 2, а част от E 1 F 2 A се отразява обратно към повърхност 1. От този отразен поток E 1 F 2 A, повърхност 1 абсорбира E 1 F 2 B 1 A и отразява E 1 F 1 F 2 A. ОТ отразения енергиен поток E 1 F 1 F 2 A повърхност 2 отново ще абсорбира E 1 F 1 F 2 B 2 A и ще отразява E 1 F 1 F 2 A и т.н.

По същия начин лъчистата енергия се пренася от поток E 2 от повърхност 2 към повърхност 1. В резултат на това потокът от лъчиста енергия, погълнат от повърхност 2 (или отделен от повърхност 1)

Потокът от лъчиста енергия, погълнат от повърхност 1 (или отделен от повърхност 2),

В крайния резултат потокът от лъчиста енергия, пренесен от повърхност 1 към повърхност 2, ще бъде равен на разликата между лъчистите потоци Ф 1→2 и Ф 2→1, т.е.

Полученият израз е валиден за всички температури T 1 и T 2 и по-специално за T 1 = T 2. В последния случай разглежданата система е в динамично топлинно равновесие и въз основа на втория закон на термодинамиката е необходимо да се постави Ф 1→2 = Ф 2→1, което следва

E 1 B 2 = E 2 B 1 или

Полученото равенство се нарича закон на Кирхоф: отношението на излъчвателната способност на едно тяло към неговия коефициент на поглъщане за всички сиви тела при една и съща температура е еднакво и равно на излъчвателната способност на черно тяло при същата температура.

Ако едно тяло има нисък коефициент на поглъщане, като например добре полиран метал, то това тяло също има ниска излъчвателна способност. На тази основа, за да се намалят топлинните загуби чрез излъчване във външната среда, топлоотделящите повърхности са покрити с листове от полиран метал за топлоизолация.

При извеждането на закона на Кирхоф е взето предвид сивото лъчение. Изводът ще остане в сила дори ако топлинното излъчване на двете тела се разглежда само в определена част от спектъра, но въпреки това има еднакъв характер, т.е. и двете тела излъчват лъчи, чиито дължини на вълните лежат в една и съща произволна спектрална област. В граничния случай стигаме до случая на монохроматично излъчване. Тогава

тези. за монохроматично излъчване законът на Кирхоф трябва да се формулира по следния начин: съотношението на спектралната излъчвателна способност на всяко тяло при определена дължина на вълната към неговия коефициент на поглъщане при същата дължина на вълната е еднакво за всички тела при еднакви температури и е равно на спектралния излъчване на черно тяло при еднаква дължина на вълната и същата температура.

Заключаваме, че за сиво тяло B = ε, т.е. понятията „коефициент на поглъщане“ B и „коефициент на чернота“ ε за сиво тяло съвпадат. По дефиниция коефициентът на излъчване не зависи нито от температурата, нито от дължината на вълната и следователно коефициентът на поглъщане на сивото тяло също не зависи нито от дължината на вълната, нито от температурата.

Излъчване на газове

Лъчението от газове се различава значително от излъчването от твърди тела. Абсорбция и емисия на газове - селективна (избирателна). Газовете поглъщат и излъчват лъчиста енергия само в определени, доста тесни интервали Δλ дължини на вълните - така наречените ленти. В останалата част от спектъра газовете не излъчват и не поглъщат лъчиста енергия.

Двуатомните газове имат пренебрежимо малка способност да абсорбират лъчиста енергия и следователно ниска способност да я излъчват. Следователно тези газове обикновено се считат за диатермични. За разлика от двуатомните газове, многоатомните газове, включително триатомните газове, имат значителна способност да излъчват и абсорбират лъчиста енергия. От триатомните газове в областта на топлотехническите изчисления най-голям практически интерес представляват въглеродният диоксид (CO 2 ) и водната пара (H 2 O), всеки от които има три емисионни ленти.

За разлика от твърдите вещества, индексът на абсорбция на газовете (разбира се, в областта на лентите на абсорбция) е малък. Следователно за газообразни тела вече не е възможно да се говори за „повърхностно“ поглъщане, тъй като поглъщането на лъчиста енергия се извършва в краен обем газ. В този смисъл абсорбцията и емисията на газовете се наричат обемни. Освен това коефициентът на поглъщане b λ за газовете зависи от температурата.

Според закона за поглъщане спектралният коефициент на поглъщане на тялото може да се определи от:

За газообразните тела тази зависимост е донякъде усложнена от факта, че коефициентът на поглъщане на газа се влияе от неговото налягане. Последното се обяснява с факта, че поглъщането (излъчването) е по-интензивно, колкото по-голям е броят на молекулите, които срещат лъча по пътя му, а обемният брой на молекулите (отношението на броя на молекулите към обема) е правопропорционален спрямо налягането (при t = const).

При техническите изчисления на газовото излъчване абсорбиращите газове (CO 2 и H 2 O) обикновено се включват като компоненти в газовата смес. Ако налягането на сместа е p, а парциалното налягане на абсорбиращия (или излъчващия) газ е p i, тогава вместо l е необходимо да се замени стойността p i 1. Стойността p i 1, която е продуктът на газа налягане и неговата дебелина, се нарича ефективна дебелина на слоя. Така за газовете спектралният коефициент на поглъщане

Коефициентът на спектрално поглъщане на газ (в космоса) зависи от физичните свойства на газа, формата на пространството, неговите размери и температурата на газа. След това, в съответствие със закона на Кирхоф, спектралната излъчвателна способност

Коефициент на излъчване в рамките на една спектрална лента

Тази формула се използва за определяне на емисионната способност на газ в свободното пространство (празнота). (Свободното пространство може да се разглежда като черно пространство при 0 K.) Но газовото пространство винаги е ограничено от повърхността на твърдо тяло, което като цяло има температура T st ≠ T g и коефициент на излъчване ε st

Коефициентът на излъчване на газ в затворено пространство е равен на сумата от коефициентите на излъчване, взети за всички спектрални ленти:

Експерименталните изследвания показват, че излъчвателната способност на газовете не следва закона на Стефан-Болцман, т.е. в зависимост от четвъртата степен на абсолютната температура.

Въпреки това, за практически изчисления на газовото излъчване се използва законът на четвъртата степен, като се въвежда подходяща корекция на стойността на коефициента на излъчване на газ ε g:

Тук ε g = f(T,p l)

Средна дължина на пътя на лъча

където V е обемът на газа; A е повърхността на черупката.

Емисионна способност на газ, чиито компоненти са CO 2 и H 2 O (горивни газове) към обвивката на сиво тяло

в който последният член отчита собственото излъчване на черупката.

Така нареченият ефективен коефициент на излъчване на обвивката ε" st, по-голям от ε st, поради наличието на излъчващ газ.

Коефициент на излъчване на газ при температура на газа t g

Стойностите на излъчване ε CO2 и ε H2O в зависимост от температурата при различни стойности на параметъра p i l са показани на фигурата.

Корекционният фактор β се определя от графиката.

Емисионните и абсорбционните ленти за C0 2 и H 2 0 донякъде се припокриват и следователно част от енергията, излъчвана от единия газ, се абсорбира от другия. Следователно, коефициентът на излъчване на смес от въглероден диоксид и водна пара при температура на стената t st

където Δε g е корекцията, отчитаща определената абсорбция. За газообразни продукти на горене с конвенционален състав Δε g = 2 - 4% и може да се пренебрегне.

Може да се приеме, че при ε st = 0,8 + 1,0, ефективният коефициент на излъчване на черупката е ε" st = 0,5 (ε st + 1).

Тези характеристики на излъчване и абсорбция на газове позволяват да се установи механизмът на така наречения „парников ефект“, който оказва значително влияние върху формирането и промяната на климата на Земята.

По-голямата част от слънчевата радиация преминава през атмосферата и нагрява земната повърхност. На свой ред Земята излъчва инфрачервено лъчение, което я кара да се охлажда. Част от тази радиация обаче се абсорбира от многоатомни („парникови“) газове в атмосферата, която следователно играе ролята на „одеяло“, което задържа топлината. В същото време най-голямо влияние върху глобалното затопляне оказват такива „парникови“ газове като въглероден диоксид (55%), фреони и свързани газове (25%), метан (15%) и др.

Някои закони ще бъдат засегнати допълнително на следващата страница. Ще има и подробно обяснение как се получава топлинното излъчване през прозорец. Ще бъдат описани някои фактори, влияещи върху преноса на топлина чрез радиация, както и проблеми с радиацията в реалния живот.

Експериментално е установено, че топлинното излъчване от нагрято тяло привлича - а не отблъсква! - близки атоми. Въпреки че феноменът се основава на добре известни ефекти от атомната физика, той остана незабелязан дълго време и беше теоретично предсказан едва преди четири години.

Изместване на енергийните нива поради топлинно излъчване

Наскоро се появи архивът на електронните препринтове, който съобщава за експериментално потвърждение, че топлинното излъчване от горещо тяло е в състояние да привлече близки атоми към тялото. Ефектът на пръв поглед изглежда неестествен. Топлинното лъчение, излъчвано от нагрято тяло, се отдалечава от източника - така че защо е в състояние да причини сила? атракция?!

Покажи коментарите (182)

Свиване на коментари (182)

В дискусията, както почти винаги се случва сега, се постулира един от вариантите за „обяснение“. Всъщност неговата приложимост трябваше да бъде обоснована.
Игор! Ти си много добър човек. От много години вие търкаляте камъка на вашата мисия.
Какво е гравитацията? Механичното му разглеждане стана ли отново научно?
В описания експеримент е регистрирана промяна в инерцията.
Останалото е от лукавия, нали?
Потокът от мисли за вълновата дъска е много интересен. (аз съм един от първите).
Все пак може да има различни прости ефекти. Например движение към по-ниско дъно. В тази ситуация всяка следваща вълна може да е малко по-ниска и все пак да има вертикален компонент.

Чудя се дали добавянето на нанотръби към асфалта има нещо общо с премията за топология?
Не?
ЕМ вълните не са ли нарисувани на равнината?
Ами да,... да.
И отново тези вихри са на ниво Декарт

Отговор

Основната стойност на тази статия е, че тя разрушава някои стереотипи и ви кара да мислите, което допринася за развитието на творческото мислене. Много се радвам, че такива статии започнаха да се появяват тук.

Можете да помечтаете малко. Ако допълнително намалим енергията на тялото (обекта), включително енергията на вътрешните взаимодействия в елементарните частици, тогава енергията на обекта ще стане отрицателна. Такъв обект ще бъде изтласкан от обикновената гравитация и ще има свойството антигравитация. Според мен съвременният вакуум на нашия свят няма абсолютна нула енергия - защото... това е добре структурирана среда, за разлика от абсолютния хаос. Просто нивото на енергията на вакуума в енергийната скала се приема за нула. Следователно може да има енергийно ниво по-ниско от нивото на вакуумната енергия - в това няма нищо мистично.

Отговор

„Връщайки се към оригиналната теоретична статия от 2013 г., споменаваме потенциалното значение на този ефект не само за атомните експерименти, но и за космическите явления. Авторите разглеждат силите, действащи вътре в облак прах с плътност 1 g/cm3, нагрят до 300 K и се състои от частици с размер 5 микрона."
Има ли грешка тук? Плътността на облака прах е твърде висока, като тази на горния слой реголит.
И по самото явление: и ако вземем по-нетривиална версия на проблема - ефектът на топлинното излъчване върху неполяризирана частица, например електрон. Къде ще бъде насочена силата? Нагревателят е 100% диелектрик.

Отговор

Да, това е висока плътност, на ръба на слепване на прахови частици.
Изолираният електрон няма енергийни нива и няма какво да понижава. Е, той няма диполен момент, в границите на грешката (в текста има връзка към търсенето на EDM на електрона). Следователно тази сила не действа върху него. Освен това той е зареден, фотоните се разпръскват добре върху него, така че като цяло той просто ще бъде отблъснат поради натиск.

Отговор

Далечният инфрачервен спектър е удобен, тъй като енергиите на фотоните са все още ниски, така че всички изисквания са изпълнени. Подходящи са и по-ниски температури, но там ефектът вече е много слаб. При температури от хиляди градуси разсейването на фотоните вече е много по-силно и то преодолява този ефект.

Отговор

Не говорех за нагрято тяло. И за други излъчватели и спектри.
Всичко, което обсъждаме тук, са пулсационни ефекти. Това означава, че те не могат да бъдат ограничени само до IR обхвата.
Правилно ли разбирам, че в зависимост от размера на частицата е необходимо да се избере подходящата дължина на вълната?
За тежки атоми или водородни атоми, трябва ли да изберете вашата честота, така че привличането да е максимално?
Сега в главата ми се върти страхотна идея как да тествам това, например, на вълни в басейн или море.
Тези. направете механична играчка, която ще се носи срещу вълните.
Какво мислите за тази възможност?

Отговор
- 1) Дължината на вълната трябва да бъде значително по-голяма от размера на частиците.
  2) Самата система не трябва да взаимодейства с външни влияния като цяло, взаимодействието се осъществява само поради индуцирана поляризация.
  3) Трябва да има дискретен спектър от възбуждания и енергиите на квантите трябва да са значително по-малки от разстоянията между нивата, в противен случай вълните лесно ще се разпръснат и по този начин ще упражнят натиск. Когато тези условия са изпълнени, ефектът вече не зависи от дължината на вълната.
  4) Силата трябва да е векторна, а не скаларна, за да се намали енергията на системата.
  Сега си представете дали това може да се приложи за вълни върху вода.
  
  Отговор
  - Виждам част от този ефект добре в реалния свят. Обичам да се състезавам с яхти. И майсторите на спорта в яхтинга печелят регати именно благодарение на способността да плават правилно срещу вълната. Тези. ако всичко е направено правилно, прииждащите вълни дават на яхтата допълнителна енергия.
    Всъщност това е парадокс. Но това е ясно видимо в състезанията. Веднага щом вълните се повишат, веднага се появява „квантуване“ според нивата на умения)) Аматьорите забавят, а професионалистите, напротив, получават допълнително предимство.
    Така че такава играчка е съвсем реална.
    Настроих яхтата си така, че да плава без управление или каквато и да е намеса срещу вятъра и срещу вълните без никакви проблеми.
    Ако копаете по-дълбоко, тази настройка дава максимално предимство.
    Нека го кажем така, ако си представите точков източник на силен вятър в средата на езерото, тогава моята яхта ще се стреми към него и ще се върти в кръг до безкрайност...
    много красива и реална аналогия, например движението на земята около слънцето)))
    и изглежда, че има някаква сила, която дърпа яхтата към източника на вятъра.
    Между другото, можете да отнесете проблема към елементите и да прецените например минималното разстояние, на което яхтата може да се приближи до източника на вятъра.
    Позволете ми да ви напомня, че яхта под платна прави поворот срещу вятъра, описвайки нещо като синусоида. Тя се върти само през носа. Ако се обърне, магията ще изчезне и тя ще се върне с вятъра.
    
    Отговор
    
    Мисля, че си малко объркан. В tack няма ефекти, подобни на описаните. Съществува сложна сума от добре дефинирани сили, която дава резултатна сила, която има ненулева отрицателна проекция по оста на посоката на вятъра.
    
    Отговор

Ето един прост експеримент по нашата тема. Можеш ли да обясниш?

Защо кривата пътека е по-бърза от правата?

Очевидно, ако наблюдаваме това в нашия мащаб, тогава в квантовия свят ще бъде точно същото. И в макро света също.

Отговор

Тривиална училищна задача по физика. Ние опростяваме модела до една права траектория с малък ъгъл спрямо хоризонталата - и траектория под формата на линия с прекъсване, където първият участък е много по-наклонен към хоризонта, а вторият участък има още по-малък наклон от първата траектория. Началото и краят на траекториите са еднакви. Нека пренебрегнем триенето. И ние ще изчислим времето на пристигане на „финала“ за товара по единия и другия маршрут. 2-ра точка N. (осмокласниците знаят какво е това) ще покаже, че времето за пристигане до финалната линия по втората траектория е по-малко. Ако сега допълните проблема с втората част на инсталацията, представляваща огледален образ спрямо вертикалата в края на траекторията, леко закръглена по ръбовете, ще получите вашия случай. Баналност. Ниво "В" на Единния държавен изпит по физика. Дори не е олимпиадна задача като сложност

Отговор
- Харесва ми идеята ти за опростяване. Може би това ще помогне на децата. Дайте ми време да помисля и да се опитам да говоря с тийнейджъри.
  И ако без опростяване и всичко е толкова банално, тогава каква форма на траектория е най-бързата?
  
  Отговор

„При температури от хиляди градуси разсейването на фотоните вече е много по-силно и то преодолява този ефект.“...

Това е!!!
Вероятно този ефект работи в ограничена област и съответните видове енергийни взаимодействия. В граничните зони преобладава „честотната дисперсия” и съответната й динамика. Володя Лисин се опита да разкрие някои от нюансите на тези процеси през 1991 г., но
Вероятно нямах време. (Просто не можах да се свържа с него.). Според мен този ефект избледнява с намаляването на температурните градиенти и (интензивността на конвекционните течения) в анализираната зона.
http://maxpark.com/community/5302/content/3334997#comment-44 797112
#10 MAG » 09/04/2015, 22:02
http://globalwave.tv/forum/viewtopic.php?f=20&t=65
Векове летяха, но без чудеса... - “нито тук, нито тук”: (Филм 7. Жега и температура)
https://www.youtube.com/watch?v=FR45i5WXGL8&index=7& list=PLgQC7tmTSjqTEDDVkR38piZvD14Kde
rYw

Отговор

Забавен ефект. Може да хвърли светлина върху първия грам проблем при формирането на планетата - как микроскопичният прах може да се скупчи в облак от газ и прах. Докато един атом, да речем, водородът, е далеч от частиците, той е в практически изотропно топлинно излъчване. Но ако две прашинки се приближат по невнимание, тогава, взаимодействайки с атома с излъчването си, те ще получат импулс един към друг! Силата е многократно по-голяма от гравитационната сила.

Отговор

За да се слепят прахови частици, не е необходимо да използвате такава страхотна физика. Какво ще кажете за „прашинки“? Всички разбираме, че най-вероятно говорим за H2O, като основен твърд компонент в много облаци? Съединенията на въглерода с водорода са прекалено летливи (до пентан), няма да кажа нищо за амоняка, веществата, различни от H, He, C, N, O, са в малцинство и също има малка надежда за сложни органика. Така че твърдото вещество ще бъде предимно вода. Вероятно в реалните газови облаци ледените снежинки се движат доста хаотично и сравнително бързо, смятам, че със скорост от поне сантиметри в секунда. Ефект като този в статията просто няма да създаде такъв потенциал за сблъскване на снежинките - характерните относителни скорости на снежинките са твърде високи и снежинките преминават през потенциалната дупка една на друга за части от секундата. Но няма проблем. Снежинките вече често се сблъскват и чисто механично губят енергия. В един момент те ще се слепят заедно поради молекулярните сили в момента на контакта и ще останат заедно, така че ще се образуват снежни люспи. Тук, за да се търкалят малки и много рохкави снежни топки, не е необходимо нито топлинно, нито гравитационно привличане - необходимо е само постепенно смесване на облака.
Смятам също, че изчислението в статията е с груба грешка. Взето е предвид привличането по двойки на прахови зърна. Но прахът в плътен облак е непрозрачен и дава еднаква топлина от всички страни, т.е. имаме прашинка в топла куха камера. И защо ще лети до района на най-близкия прашец? Тези. За да работи гравитацията, имате нужда от студено пространство, но в плътен облак то не се вижда, което означава, че няма термичен градиент.

Отговор
- >Смятам също, че изчислението в статията има груба грешка. Взето е предвид привличането по двойки на прахови зърна. Но прахът в плътен облак е непрозрачен и дава еднаква топлина от всички страни, т.е. имаме прашинка в топла куха камера.
  Ето тук не съм съгласен. Тук можем да направим аналогия с плазмата. В приближението на идеална плазма без сблъсъци всичко е приблизително както казвате: разглежда се средното поле, което при липса на външни заряди и токове е равно на нула - приносите на заредените частици напълно се компенсират взаимно. Когато обаче започнем да разглеждаме отделни йони, се оказва, че влиянието от най-близките съседи все още е налице и трябва да се вземе предвид (което се прави чрез интеграла на сблъсъка на Ландау). Характерното разстояние, отвъд което човек може да забрави за взаимодействието по двойки, е радиусът на Дебай.
  Вярвам, че за разглежданото взаимодействие подобен параметър ще бъде безкраен: интегралът от 1/r^2 се сближава. За строго доказателство би било необходимо да се конструира кинетично уравнение за „мъгла“ от капчици с такова взаимодействие. Е, или използвайте уравнението на Болцман: напречното сечение на разсейване е крайно, което означава, че не е нужно да бъдете толкова сложни, колкото в плазмата, като въвеждате средно поле.
  Е, мислех, че е интересна идея за статия, но всичко е тривиално. :(
  Но в обсъжданата статия те го направиха много просто: те оцениха общата потенциална енергия на сферичен облак от микрочастици с гаусово разпределение. Има готова формула за гравитацията, ние я изчислихме за това взаимодействие (на асимптотиката r>>R). И се оказа, че има забележима област, където приносът на гравитацията е много по-малък.
  
  Отговор
  - > Вярвам, че за разглежданото взаимодействие подобен параметър ще бъде безкраен
    Може би нула? Като цяло не разбрах много поста ти, има излишна математика, която не знам, когато тук е по-просто - за да има неуравновесена сила, трябва градиент на плътност на излъчване, когато няма градиент , няма сила, т. к еднакво е във всички посоки.
    > И се оказа, че има забележима област, където приносът на гравитацията е много по-малък.
    Може ли малко по-конкретно? Наистина не разбирам как този ефект може да помогне формирането на нещо в космоса да има някакво значение. За мен това е безполезно изчисление. Това е все едно да докажете, че ефектът е повече от 100 500 пъти по-силен от гравитационното взаимодействие между съседни атоми в атмосферата на Юпитер - съгласен съм, но това е само защото гравитационното взаимодействие на отделните прашинки като цяло изобщо не е интересно. Но поне гравитацията не е екранирана.
    Ефектът, според мен, се засилва в близкото поле, когато разстоянието доближи 0, но това вече е описание на това как точно се случва сблъсъкът на прахови частици, ако те вече са се сблъскали.
    PS: потенциалът на прашинка в топлинното излъчване, както разбирам, не зависи от порядъка на големината на размера на облака - този потенциал зависи само от плътността на излъчване, т.е. върху температурата и степента на непрозрачност на облака. Степента на непрозрачност по ред на величината може да се приеме за 1. Оказва се, че няма значение какъв вид облак имаме, а само средната температура около нас. Колко голям е този потенциал, изразен чрез кинетична енергия m/s? (Мога да направя математиката, но може би има готово решение?) Освен това, ако облакът е непрозрачен, тогава потенциалът на облака като цяло ще бъде функция от повърхността на облака. Любопитно е, че получихме същото повърхностно напрежение, но по малко по-различен начин. И вътре в облака прахът ще бъде свободен.
    
    Отговор

Отваряте статията от 2013 г., вижте, не е трудно, там всичко е описано на обикновен човешки език.

За илюстрация те взеха облак с краен радиус 300 метра и глупаво замениха числа във формули за ситуацията вътре и извън облака. Основното е, че дори навън, на разстояние почти километър от центъра, топлинното привличане все още е по-силно от гравитационното. Това е само за да усетите мащаба на ефекта. Те признават, че реалната ситуация е много по-сложна и трябва да се моделира внимателно.

Отговор

Прахът е представен главно (при 400 °K) от частици оливин, сажди и силиций. Червените свръхгиганти ги пушат.
Праховите зърна преобразуват кинетичната енергия в топлина. И те взаимодействат не помежду си, а с близките атоми или молекули, които са прозрачни за радиация. Тъй като r е в куб, тогава частиците прах, които са в рамките на милиметър или сантиметър от ATOM, го дърпат всяка към себе си и се появява резултантна сила, която събира частиците прах заедно. В същото време праховите зърна на метър се игнорират поради намаляване на силата на взаимодействие с милиарди (или дори трилиони) пъти.

Отговор

„Това лъчение се отклонява във всички посоки, така че енергийната му плътност намалява с разстоянието като 1/r2. Атомът, който е наблизо, усеща това излъчване - защото намалява енергията си. И тъй като атомът се стреми да намали енергията си на взаимодействие колкото е възможно повече, енергийно изгодно му е да се приближи до топката - все пак там намаляването на енергията е най-значително!“
Но, извинете ме, ако атом се втурне към нагрята топка, тогава той няма да намали енергията си по никакъв начин, а напротив, само ще я увеличи. Смятам, че това не е правилно обяснение.

Отговор

Тогава измислих проблем. Нека има термично стабилизирана камера, съставена от две черни полусфери с различни радиуси, ориентирани в различни посоки, и допълнителен плосък пръстен. Нека лявото полукълбо има по-малък радиус от дясното, плоската преграда прави зоната на камерата затворена. Нека атомът да е в центъра на кривината на всяко от двете полукълба и да е неподвижен. Нека полусферите са топли. Въпросът е - ще изпита ли атомът топлинна сила в една посока?

Тук виждам 2 решения: 1) в такава камера бързо ще възникне топлинно равновесие, т.е. Плътността на излъчване ще бъде еднаква от всички страни и еднаква във всяка точка на камерата. Ако плътността на топлинното излъчване в камерата не зависи от избраната точка, тогава потенциалът за взаимодействие с радиацията не се променя, което означава, че няма сила.
2) Грешно решение. Разделяме стената на повърхностни елементи с еднаква площ и интегрираме силата на взаимодействие на атома с повърхностния елемент. Оказва се, че плоският пръстен има нулев принос, а по-близката лява повърхност има квадратично по-малко точки, всяка от които дърпа кубични пъти по-силно - т.е. прашинка лети до най-близката повърхност, т.е. наляво.

Както виждате, отговорът е съвсем различен.

Обяснение на противоречието. Ако имаме излъчващ елемент с несферична форма, тогава той не свети еднакво във всички посоки. В резултат на това имаме градиент на плътност на излъчване, чиято посока не е насочена към излъчвателя. След това получаваме следното: разделянето на сложна повърхност на точки и разглеждането им като КРЪГЛИ прашинки става напълно неправилно.

Отговор

Тук ми хрумна още по-интересен проблем. Нека имаме излъчвател на топлина под формата на плосък черен пръстен, чийто външен и вътрешен радиус са равни на R и r. И точно по оста на пръстена, на разстояние h, има атом. Брой h<

Решение 1 (грешно!). Разбийте пръстена на „прашинки“, след което вземете интеграла на силата на привличане на атома и елементите на пръстена върху повърхността. Изчислението не е интересно, т.к по един или друг начин получаваме, че атомът е изтеглен в пръстена.
Решение 2. Пръстенът не може да блести от края или блести изчезващо слабо, т.е. енергийният потенциал на атома в точки от равнината на пръстена се превръща в 0 (максимален потенциал). Излъчването на пръстена ще бъде различно от нула в точки, чиято височина h над равнината на пръстена е различна от 0; в тези точки ще има ненулев потенциал (по-малък от 0). Тези. имаме градиент на радиационна плътност, който локално (при h~=0, h<

Струва ми се, че решение 1 съдържа грешка, изглежда разбирам къде, но не мога да го обясня с прости думи.

Този проблем показва това. Атомът не е привлечен от обект, излъчващ топлина, т.е. векторът на силата не е насочен към излъчващата повърхност. За нас няма значение ОТКЪДЕ идва радиацията, важното за нас е КОЛКО радиация в дадена точка и какъв е градиентът на плътността на радиацията. Атомът се движи към градиента на плътност на излъчване и този градиент може да бъде насочен дори към тази полуравнина, в която няма нито една точка на излъчвателя.

Проблем 3. Същият пръстен като в стъпка 2, но атомът първоначално е в точката h=0. Това състояние е равновесно и симетрично, но нестабилно. Решението би било спонтанно нарушаване на симетрията. Атомът ще бъде изтласкан от позицията на центъра на симетрия, т.к тя е нестабилна.

Обръщам внимание и на факта, че няма нужда да замествате облака с привлечени прахови частици. Лошо ще излезе. Ако 3 прашинки стоят на една и съща права линия и леко се засенчват една друга, тогава симетрията ще се наруши спонтанно, това не е така при гравитационните сили, т.к. гравитацията не е екранирана.

Отговор

Имам въпрос (не само към Игор, но и към всички). Как потенциалната енергия навлиза в гравитационната маса на система? Бих искал да разреша този проблем. Например, Вселената се състои от зърна прах, равномерно разпределени в пространството, които гравитационно взаимодействат помежду си. Очевидно такава система има висока потенциална енергия, тъй като съществува състояние на системата, в което тези прахови зърна са концентрирани в галактики, всяка от които има по-малка потенциална енергия, в сравнение с праховите зърна, разпръснати в пространството, от което се състоят. Конкретният въпрос е: включена ли е потенциалната енергия на тази система в гравитационната маса на Вселената?
Струва ми се, че този въпрос е свързан с темата, повдигната от PavelS. В една безкрайна вселена е невъзможно да се идентифицира сфера, която я покрива. И във всяка друга сфера, например, обгръщаща галактика, гравитационният потенциал, създаден от материята, разположена зад сферата (разположена в големи мащаби почти равномерно в пространството), не влияе на поведението на телата вътре в тази сфера. Следователно можем да говорим за навлизане на потенциална енергия в гравитационната маса само във връзка с локални нееднородности в разпределението на материята.

Отговор

Не съм повдигал този въпрос. :) Също така ми се стори, че разширяването на Вселената, като се вземе предвид тъмната енергия и зачервяването на фотоните, нарушава закона за запазване на енергията, но ако наистина искате, можете да се обърнете и да кажете, че общата енергия на вселената все още е 0, защото веществото е в потенциален кладенец и колкото повече вещество е, толкова по-дълбоко е кладенецът. Това, за което го купих, е причината да го продавам - самият аз не съм добър в детайлите.
Що се отнася до потенциалната енергия, тя обикновено се счита за по-малка от нула. Тези. свободните частици са нула, свързаните частици вече са по-малко от 0. Така че отрицателната потенциална енергия работи като отрицателна маса (дефект на масата) - масата на системата е по-малка от масата на отделните компоненти. Например, по време на колапса на свръхнова, потенциалната енергия отива в голям минус и разликата в масите на това, което е било и това, което е станало, може да бъде излъчено навън под формата на фотони (по-скоро не фотони, а всъщност неутрино).

Отговор
- В статията се разглеждат проявите на потенциална енергия в система. Ако има потенциален градиент на тази енергия в системата, тогава възниква сила. Напълно правилно отбелязахте, че при някои условия няма градиент, поради пълната симетрия (атомът е вътре в сфера). Продължих аналогията по отношение на Вселената, където като цяло няма градиент на потенциална гравитационна енергия. Има само локални прояви.
  Има твърдение, че масата на материята се състои главно от кинетичната енергия на кварките и глуоните, плюс малка частица, дължаща се на полето на Хигс. Ако приемем, че тази маса също съдържа отрицателна потенциална енергия, тогава това твърдение не е вярно.
  Масата на протона е 938 MeV. Общата маса на кварките, определена от физиците, е приблизително 9,4 MeV. Тук няма масов дефект. Искам да разбера като цяло дали потенциалната енергия се взема предвид по някакъв начин от общата теория на относителността като генератор на маса или не. Или там просто има енергия - която е сумата от кинетична енергия и потенциална енергия.
  „Например, по време на колапса на свръхнова, потенциалната енергия отива в голям минус и разликата в масите на това, което е било и това, което е станало, може да бъде излъчено навън под формата на фотони (по-скоро не фотони, а всъщност неутрино) .”
  И какво от това - дупка, защото субстанцията, която е попаднала в нея и е в дълбока потенциална дупка, не става по-лека, може би с количеството на масата енергия - субстанцията, която е върнала обратно.
  
  Отговор
  - "с изключение на количеството маса енергия - материя, която е върнала обратно"
    Това „освен ако“ може да бъде толкова голямо, колкото искате. Така че, след като е загубила килограм в черната дупка, тя ще бъде по-малко масивна с по-малко от 1 кг. На практика до 30% от падащата маса се излъчва като рентгенови лъчи от акреционния диск, но броят на падащите протони не намалява. Не се излъчва материя, а рентгенови лъчи. Не е прието рентгеновите лъчи да се наричат с термина вещество.
    Прочетете новините за сблъсъка на две черни дупки и резултатът там също е значително по-лош от сбора на оригиналните дупки.
    И накрая, въпросът е КЪДЕ сте с вашия кантар. В каква референтна рамка и в коя точка? Методът на измерване е всичко. В зависимост от това възнамерявате да измервате различни маси, но IMHO това е по-скоро терминологичен въпрос. Ако атом е вътре в неутронна звезда, тогава не можете да измерите неговата маса, освен като го сравните със съседно тестово тяло, което е наблизо. В тази връзка масата на атома не намалява при падане в дупка, но масата на цялата система не е равна на сумата от масите на компонентите. Вярвам, че това е най-точната терминология. В този случай масата на системата винаги се измерва спрямо наблюдател извън тази система.
    
    Отговор
    - Терминът „големина на масата на енергията - материя“ тук означава „големина на масата на енергията и масата на материята“. Рентгеновите лъчи имат маса в покой, ако са затворени в кутия с огледала или в черна дупка. Гравитационните вълни също носят енергия и трябва да бъдат взети предвид в генератора на маса в общата теория на относителността. Извинявам се за неточността на формулировката.
      Въпреки че, както знам, самото практически стационарно гравитационно поле не се взема предвид в състава на масата в общата теория на относителността. Следователно потенциалната енергия на полето също не трябва да се взема предвид. Освен това потенциалната енергия винаги е относителна. Или греша? В тази връзка твърдението, че масата на Вселената е 0 поради отрицателната енергия (и маса) на гравитационното поле е глупост.
      В примера с черна дупка, ако приемем, че в процеса на падане в дупката, например, килограм картофи, нищо не се е върнало, мисля, че черната дупка увеличава масата си с този килограм. Ако не вземете предвид потенциалната енергия на картофите в състава на масата, тогава аритметиката изглежда така. Когато един картоф падне в дупка, той придобива по-голяма кинетична енергия. Благодарение на това той увеличава масата си, ако се гледа отвън на дупката. Но в същото време, погледнато отвън, всички процеси в картофите се забавят. Ако коригираме забавянето на времето, тогава масата на картофа, когато го гледаме от външна референтна система, няма да се промени. А черната дупка ще увеличи масата си точно с 1 килограм.
      
      Отговор

„Например, Вселената се състои от прахови частици, равномерно разпределени в пространството, които гравитационно взаимодействат една с друга.“

Вашият модел вече е противоречив и несвързан с реалността. Можете да измислите куп такива примери и всеки път да стигнете до произволно заключение.
И ентропията ще бъде фактор за подредеността на вашата система. И потенциалната енергия няма да ви даде интересни резултати, тъй като е относителна към избраната отправна точка и наблюдателя.

В реалния свят подобен модел е кристал. При него атомите са равномерно разпределени в пространството и взаимодействат помежду си.
Поправете ме, ако греша.

Отговор

„Вашият модел вече е противоречив и несвързан с реалността.“
Що се отнася до непоследователността, това трябва да се докаже. От гледна точка на съответствие с реалността – може би. Това е хипотетичен модел. Беше малко опростен за по-добро разбиране.
„И ентропията ще бъде фактор за подредеността на вашата система...“
Съгласен.

Отговор
- Ако обичате вълновите теории на физиката и обичате да ги моделирате, опитайте се да обясните този ефект в нашата удивителна вселена.
  Проявява се във всички мащаби.
  https://cs8.pikabu.ru/post_img/2017/01/30/0/1485724248159285 31.webm
  Публикувах това и за AI по-горе. Ще бъде интересно да видим и обосновката зад това.
  
  Отговор
  
  Съжалявам, че съм откровен, но това е банална механика от първата година на университета. Самото явление обаче трябва да бъде разбираемо дори за силен ученик. Моля, разберете, че не мога да губя време за произволни заявки. Като цяло е по-добре да се придържате към темата на новините, когато коментирате новини.
  
  Отговор
  - - Сериозно ли вярвате, че физиката се свежда до изброяване на всички възможни проблеми и списък с решения за тях? И че един физик, виждайки проблем, отваря този магически списък, търси проблем номер един милион в него и прочита отговора? Не, да разбереш физиката означава да видиш едно явление, да го разбереш, да напишеш формули, които го описват.
      Когато казвам, че това е банална физика за първа година, това означава, че студент по физика след нормален курс по механика може да я реши сам. Нормалният ученик не търси решение, той сам решава проблема.
      Извинете за укора, но това широко разпространено отношение е много депресиращо. Това е основата за неразбирането на повечето хора какво прави науката и как го прави.
      
      Отговор
      - Абсолютно съм съгласен с теб. Няма по-голямо удоволствие от това сам да решиш проблем. Това е като наркотик))
        Просто зададох въпрос приятелски.
        Имам средно общо ниво в решаването на задачи по физика. На Всесъюзните олимпиади по физика бях по средата. Но в програмирането и моделирането успях да се изкача по-високо. но тук действа различен начин на мислене.
        
        Отговор
        
        Не мога ясно да формулирам същността на това явление с прости думи. (някакъв ступор в главата ми). Точно точката. Да го прехвърлите на друг модел и да го обясните на учениците.
        
        Този експеримент може да се разглежда като преминаващ сигнал. И се движи по крива траектория по-бързо.
        Откъде идва тази печалба във времето?
        Очевидно формата на траекторията също влияе върху това забавяне. Ако направите много дълбоки дупки, топката просто няма да преодолее дупката, губейки енергия поради въздушно съпротивление при високи скорости.
        Ако поставите проблема като определяне на оптималната форма на траекторията, тогава проблемът изглежда престава да бъде училищен проблем. Вече навлизаме в много различни функции и форми на траекторията.
        Можем ли да отнесем този проблем към елементите? Струва ми се, че би било полезно за много хора, съдейки по реакцията на хората. И тази задача отразява добре реалността.
        
        Отговор
        
        Честно казано, не разбирам как, участвайки във всесъюзни олимпиади, не виждате това явление. Особено във връзка с това, че според вас не можете ясно да формулирате същността на това явление.
        Разбирате ли, че времето, необходимо за изминаване на една траектория, зависи не само от нейната дължина, но и от нейната скорост? Разбирате ли, че скоростта отдолу е по-голяма от тази отгоре? Можете ли да комбинирате тези два факта в общото разбиране, че по-дългата траектория не означава непременно повече време? Всичко зависи от увеличаването на скоростта с увеличаване на дължината.
        Достатъчно е да разберете това явление, за да спрете да се изненадвате от ефекта. И конкретно изчисление за произволна траектория ще изисква внимателно записване на интеграла (и тук е необходима 1-ва година в университета). Там, разбира се, ще бъде различно за различните траектории, но може да се покаже, че за доста равна траектория с всякаква форма, минаваща строго под правата линия, времето за пътуване винаги ще бъде по-малко.
        >Сега се забавлявам с теорията за времето.
        Това е много опасна формулировка. Толкова опасно, че проактивно ви моля да не пишете нищо по подобни теми в коментарите на елементи. Благодаря за разбирането.
        
        Отговор
        
        Виждам това явление, разбирам го и мога да взема интеграла върху всяка форма на траекторията и лесно да напиша програма за изчислението.
        Но когато отида с тийнейджъри в експериментариума и им обясня на прост език как работи всичко, точно на този феномен се провалям. Може би възрастта си оказва влияние))
        И умението бързо и лесно да виждате крайния отговор изчезва, ако не практикувате постоянно. Сигурно като в спорта. На 40 години е трудно да се въртиш на хоризонталната лента, както в младостта си ... и да правиш салта)))
        Никога не съм мислил, че обсъждането на времето е табу))). Освен това това е основата. Четейки Хокинг и виждайки как те популяризираха тези идеи, бях сигурен, че те завладяват умовете на световните изследователи.
        Може би не си ме разбрал правилно?
        Но това е само разговор... и разбира се, няма да нарушавам правилата и да пропагандирам ерес и неоснователни лични теории)) Това поне не е прилично...
        Но мозъкът изисква храна и нещо ново)))
        
        Отговор
        
        Що се отнася до олимпиадата. Опитът ми показа, че наистина страхотните момчета не са тези, които решават нови проблеми, а тези, които ги измислят. Има само няколко от тях. Това е друго измерение и поглед към света. Случаен 5-минутен разговор с такъв човек на една от олимпиадите напълно промени живота ми и ме извади от дълбоки илюзии и всъщност спаси живота ми.
        Той се пошегува, че "доктор на науките" получава титлата си за лечение на ранени колеги, които не са успели да се качат на една от пързалките.
        Този човек твърди, че най-добрите победители в олимпиадите след това се разтварят в научната общност и не носят нови открития и резултати. Следователно, без постоянно широко развитие на вашите знания и реални умения, пътят към нещо ново няма да бъде видим.
        И като цяло олимпиадата си е чист спорт с късмет, смелост, хитрост, с много контузии и осакатяване на психиката на децата, включително и аз. Но това е животът)))
        
        Отговор

Myth and Legend Busters вече опровергаха предположението ви.
https://www.youtube.com/watch?v=XsKhzk4gn3A

Ефектът е независим от материалите и триенето.
Освен това, според вашата версия, ако заменим топките с плъзгащи се тежести, ефектът ще изчезне.

Освен това по-бързите топки изпитват по-голямо въздушно съпротивление. Съпротивлението е пропорционално на квадрата на скоростта. И все пак това не им пречи да са първи.

Нека имаме по-реалистични идеи. Тези неща пряко отразяват начина, по който работи нашият свят.

Отговор

- Като цяло триенето при търкаляне няма нищо общо с това...))
  Ефектът работи при модели без триене и въздух.
  Можете да направите магнити и да изпомпвате въздуха.
  Но изчисляването на формата на траекторията, която е най-бърза, е готин проблем.
  Професионалистите в класическата механика вероятно могат интуитивно да предскажат отговора.
  
  Отговор
  - Стана ми ясно, че експериментът във вашето видео прилича на махало на Фуко. Очевидно най-бързата траектория за топката ще бъде кръгова дъга с възможно най-малкия радиус (до полукръгла пътека = 1 полувълна с билото надолу). За махало парадоксът с по-дългата траектория и същевременно по-голямата скорост се разрешава поради по-малкия радиус на описаната дъга, т.е. дължината на рамото на махалото, от която зависи периодът на неговото трептене.
    В този случай всяко отклонение на движението на топката от строго кръгово е нежелателно, тъй като би трябвало да има отрицателен ефект върху средната й скорост. Праволинейното движение на топката във видеото е подобно на трептенията на махало с много дълго рамо, което, както всички разбират, има най-дълъг период на трептене. Следователно там се наблюдава най-ниската скорост на топката.
    Изглежда, че направих без интеграли ;)
    Интересен проблем!
    
    Отговор
    - Трябва да го докажем математически и да проверим хипотезата. Но звучи интересно... една от последните версии беше, че това е обърната циклоида.
      Имам много такива неща на склад.
      Например:
      Най-баналният на пръв поглед проблем за енергоспестяването за училище, но той показва точно разбирането за потенциалната енергия и кинетичната енергия, за което говореше Николаус. Проблемът за него разби мозъците на мнозина, дори на момчета, които се занимаваха сериозно с физика.
      Взимаме машина с навиваща се пружина. Поставяме го на пода и го пускаме. Благодарение на пружината тя се ускорява до скорост V. Записваме закона за запазване на енергията и изчисляваме енергията на пружината.
      0 + E(пружини) = mV^2/2
      Сега внимание! Преминаваме към равна инерционна система, която се движи към колата. Грубо казано, ние се движим към колата със скорост V.
      Спрямо нас, в началото скоростта на колата беше V, след ускорение ще бъде 2V.
      Изчисляваме енергията на пружината.
      E(пружини) + mV^2/2 = m(2v)^2/2
      E(пружини) = 3mV^2/2
      Енергията на пружината внезапно се увеличи спрямо друга инерционна отправна система.
      Освен това, колкото по-бързо се движите към колата, толкова по-голяма е енергията на пружината.
      Как е възможно?
      Николай е за теб. Законът за опазване е нарушен. Ура! готово е!))))
      Това също е фундаментално разбиране на процесите и трансфера на енергия.
      Децата обичат да създават проблеми)))
      
      Отговор
      
      Изразът ви след „Изчисляваме енергията на пружината“ е неправилен.
      „А децата, които задават въпроси, са много редки.“
      Децата, които задават въпроси, не са рядкост. Всички деца имат период на „защо“.
      Като цяло ще се въздържа от дискусии с вас, за да не ви обидя по невнимание. Обичам да правя шеги, които може да не бъдат разбрани.
      
      Отговор

Отговор

Не, не като това. Енергийно ниво на вакуум, т.е. празно пространство, определя динамиката на рецесията на галактиките. Ускоряват ли се или, напротив, забавят? Това ви предпазва от твърде свободно движение на скалата. Вакуумният потенциал не може да бъде избран произволно; той е напълно измерим.

Отговор

Скъпи Игор! Разбира се, разбирам, че ви е писнало от коментатори след всяка публикувана новинарска статия. Трябва да ви благодарим, че предоставяте информация за чуждите разработки, а не глупости, но ние сме такива, каквито сме. Ваше право е като цяло да изпратите до оригиналния източник, защото... Това е пренаписване или Copy Paste с технически правилен превод, за който отново отделно ATP.
И сега по темата, ако атом, частица, всяко тяло без кинетика се приближи до източника на електромагнитно излъчване, тогава общата му енергия се увеличава. И как се преразпределя вътре в тялото (кое се увеличава (намалява) повече, кинетично или потенциално), това не влияе на крайния резултат. Затова казах, че обяснението на авторите на статията не е коректно. Всъщност термична сила няма - това е силата на гравитацията. как става това Отговорът е в статията: „Гравитацията на Земята Фотонно-квантова гравитация“, публикувана в унгарския журнал (стр. 79-94):
http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5 -5-2016.pdf

Отговор

Игор, не знам дали това е лошо възпитание. Но в светлината на многобройните коментари по тази тема, струва ми се, че има нужда да се напише добър научно-популярен текст, включително за понятието потенциална енергия. Защото според мен хората са малко объркани. Може би, ако имате време, ще се опитате да напишете за лагранжианите по научно популярен начин? Струва ми се, че с вашия талант и опит ще има много необходима статия. За такива фундаментални концепции е най-трудно да се пише, разбирам. Но какво мислиш?

Отговор

Нека отговоря на въпроса ви.

Ето какво пише в Уикипедия:
Публикуването на работата на Eagleworks доведе до това, че EmDrive понякога се описва като „тестван от НАСА“, въпреки че официалната позиция на агенцията е различна: „Това е малък проект, който все още не е довел до практически резултати“.

Но от текста е очевидно, че има интерес към това устройство и създателите са успели да привлекат вниманието. Иначе никой нямаше да отделя пари. Има нещо там.
Предлагам ви да изчакате малко и да видите крайните резултати. Това ще ви спести време и усилия. Но не трябва да се надявате на чудеса и да мечтаете как ще се сринат установените знания и опит)))
По-добре е да изградим нещо ново, отколкото да се опитваме да разбием това, което са направили нашите предци.
С прости думи, ако тяхното устройство работи, тогава ще има човек, който спокойно ще опише всичко в рамките на съществуващите теории.

Отговор

- Разбирам добре чувствата ти. Сред моите приятели програмисти, които имат развито мислене, но нямат опит в работата с теорията на физиката, има много такива настроения. Изровете видео в YouTube, намерете някой дядо в гаража, който е направил вечен двигател и т.н., любимото им занимание.
  Винаги е забавно и добра причина да се съберем сред природата и барбекю.
  А за мен това е възможност още веднъж да проверя собствените си знания и пропуски. (Всеки ги има. Някои хора са наистина срамежливи и ги прикриват.)
  Същността на вашия въпрос се крие в основната физика. Ако ясно стигнете до основите на теорията на физиката, тогава ще разберете едно просто нещо.
  Щом се докаже уникалният ефект на emDrive и стане ясно, че това не е маскиран набор от вече известни ефекти, тогава всеки компетентен физик ще даде обяснение.
  Но доказателството за експеримента трябва да е строго и всички процедури са били фино настройвани в продължение на векове. Тук няма никакви пречки. Просто трябва да следвате ясни процедури, приети в научния свят.
  Светът на истинската физика е много пари. И те се дават само за конкретен резултат. Никой не обича да губи време и да изпада в манекени. Наказанията за грешки са много строги. Пред очите ми хората просто умираха в рамките на няколко месеца, когато надеждите им бяха разбити. И мълча колко много хора просто полудяват, фиксирайки се върху идеите си в опитите си да „помогнат на цялото човечество“.
  Това не е нормално.
  Цялата физика е изградена върху няколко най-прости идеи. Докато не го разберете напълно, по-добре е да не се борите с вятърните мелници.
  Един от постулатите на фундаменталната теория на физиката е следният: можем да разделяме пространството и времето безкрайно дълго.
  И тогава математиката идва. Ще ви трябват също монета и молив.
  На един лист хартия с тази идея можете да изведете разпределението на Максуел. И предскажете произволното разпределение на топките в стандартен експеримент и отидете на разходка нагоре по размерите.
  Ако правите това упражнение спокойно, тогава разбирате какво правите.
  С други думи, преди да направите салто на хоризонталната лента, трябва спокойно и без да мислите, да се издърпате по всякакъв начин.
  В теорията на физиката има точка, от която всичко се гради. Трябва да можете да изградите всички основни формули и теории от тази точка.
  След като тичате няколко пъти по основните пътеки и пътеки, ще станете честен и истински жител на този свят.
  И тогава ще разберете, че езикът на физиката може да опише всякакви явления.
  Един мой приятел лингвист вижда физиката като език за описание на реалния свят. Той дори не вярва в електрона))) И това е негово право...
  А моите приятели математици казват, че физиката е математика с добавена капка време (dt).
  Започнете със самите основи. Тук всичко е ясно и красиво)))
  
  Отговор

"Трето, има друга сила на привличане - гравитационната сила. Тя не зависи от температурата, но се увеличава с телесната маса."

Не бих бил толкова сигурен, че гравитацията не зависи от температурата. Динамиката на частиците се увеличава с температурата, което означава, че масата (поне релативистичната) се увеличава, което означава, че гравитацията се увеличава.
Най-общо казано, като се има предвид [в действителност] динамичната природа на гравитационните сили, самият този факт свързва гравитационната сила с температурата като динамична характеристика на механичните системи. Но това е тема за друг разговор или по-скоро теория. ;)

Отговор

Доколкото разбирам, в „звуково“ поле този ефект е още по-лесен за реализиране, ако диполът се замени с мембрана (например сапунен мехур) с резонанс с честота, по-висока от тази, към която е включен звуковият генератор е настроен. Все пак е някак по-лесно да инвестирате киловат енергия в звук, отколкото в EM радиация))

Би било смешно: сапунените мехурчета се привличат към високоговорителя...

Отговор

Звукът и музиката обикновено са удобни неща за изучаване на вълни. Това е моето хоби.
Ако някой се интересува, ето моите опити за прилагане на квантовата физика и резонанса на Шуман в творчеството.
https://soundcloud.com/dmvkmusic
Това е 3D музика, така че трябва да я слушате само със слушалки или добри високоговорители.
Имам тонколони и цяло студио и дори сапунени мехури.
Ще проверя идеята ти)))
Благодаря ти!
Нека направим повече!)))

Отговор

„И тъй като атомът се стреми да намали енергията на взаимодействието си колкото е възможно повече, за него е енергийно изгодно да се приближи до топката - в крайна сметка там намаляването на енергията е най-значително!“
Някакви глупости, а не обяснение, какво иска атомът, нещо, което му е от полза. И по собствено желание се мести, където си поиска.
Колко жалко, че сега няма физици, способни да обяснят.
Да не говорим, че излагането на енергия се обяснява с понижаване на енергийното ниво на обекта. Вторият закон на термодинамиката сякаш се гърчи истерично. съжалявам

Отговор

За съжаление по време на дискусията не беше възможно да се получи изчерпателен отговор на въпроса за потенциалната енергия. Затова се опитах да го разбера сам (което отне време). Ето какво излезе от това.

Много отговори бяха открити в представянето на лекцията на забележителния руски физик Дмитрий Дяконов „Кварките и откъде идва масата“. http://polit.ru/article/2010/09/16/quarks/. Дмитрий Дяконов имаше един от най-високите рейтинги на цитиране, мисля, че той е сред големите физици.

Това, което е изненадващо в сравнение с лекцията, е, че не излъгах за нищо в предположенията си, когато писах за природата на потенциалната енергия.

Това каза Дмитрий Дяконов.

„Сега искам да ви въведа в дълбок размисъл. Вижте слайд 5. Всеки знае, че птица седи на жица, в жицата има 500 киловолта, но не й пука. Сега, ако птицата се протегне и хване едната жица с едната лапа, а другата с другата лапа, няма да е добре. Защо? Защото казват, че самият електрически потенциал няма физически смисъл, той, както обичаме да казваме, не се наблюдава. Има по-точно твърдение, че се наблюдава наблюдаваната напрегнатост на електрическото поле. Напрежението - кой знае - е градиент на потенциала."

Принципът - че не се наблюдава стойността на самия електрически потенциал, а само изменението му в пространството и времето - е открит още през 19 век. Този принцип се прилага за всички фундаментални взаимодействия и се нарича „градиентна инвариантност“ или (друго име) „калибровна инвариантност“.

„Започнах списъка си с гравитационно взаимодействие. Оказва се, че той също е изграден на принципа на калибровъчната инвариантност, само че не зависи от „цвята“, не от потенциала, а от нещо друго. Ще се опитам да обясня защо.
Нека си представим, че някъде има голяма маса. Например Слънцето. Слънцето е голяма маса. Какво прави? Изглежда, че огъва плоското пространство и пространството става извито. Много чисто. Сега поставяме Земята наблизо, тя започва да се върти около Слънцето. Всъщност изображението е доста геометрично: пространството е компресирано и нашата планета Земя се върти в тази дупка. Погледнете слайда - там всички координатни линии са изкривени. И това е най-важното постижение на Айнщайн, когато той представи общата теория на относителността. Той каза, че всички наблюдавани физически явления не трябва да зависят от това какъв вид координатна мрежа сме благоволили да приложим и какъв вид часовник използваме.
Защо донесох това тук, защото това също е един вид „инвариантност на калибра“.

Кривината е нещо, което може да се наблюдава, а в математически смисъл напрегнатостта на електрическото поле също е вид кривина. Но ние не виждаме потенциал; птицата, която седи на една жица, е жива.

Въз основа на това можем да заключим, че потенциалната енергия не трябва да се разглежда като източник на маса, т.к в противен случай масата и физическите процеси ще зависят от системата за докладване, от която се прави наблюдението.

Тази идея се подсилва от отговора на Дмитрий Дяконов на въпроса за масата на електромагнитното поле.

„Дмитрий: Моля, кажете ми, силовите полета, например електрическите и гравитационните полета, имат ли маса?
Дмитрий Дяконов: Ако имат, то е много малко и общоприетото е, че те са безмасови.
Дмитрий: Имах предвид нещо малко по-различно. Да кажем, че имаме кондензатор, между плочите на който има електрическо поле. Това поле има ли маса?
Дмитрий Дяконов: Не.
Дмитрий: Има ли енергия?
Дмитрий Дяконов: Да.
Дмитрий: А mc??
Дмитрий Дяконов: Добре, създайте ми затворена система, тоест включваща кондензатор, батерия, водноелектрическа централа, слънчев източник и т.н. Когато измислите затворена система, ние ще измерим нейната маса и ще кажа, че E, което е mc? от тази маса – това е енергията на покой на тази затворена система. Не правя други изявления.
Дмитрий: Значи енергията на полето по същество е енергията на батерията, проводниците и пластините?
Дмитрий Дяконов: Разбира се. Трябва да вземете затворена система, можете да направите преценка за нея.

И така, откъде идва масата в нашия свят?

Дмитрий Дяконов: „Както можете да видите, цялата история на науката се е състояла от това, че сме се занимавали с голямо разнообразие от свързани позиции и сумата от масите на компонентите винаги е била по-голяма от цялото. И сега стигаме до последното свързано състояние - това са протони и неутрони, които са изградени от три кварка, а тук, оказва се, е точно обратното! Масата на протона е 940 MeV - вижте слайд 9. А масата на съставните кварки, тоест два u и един d, добавяме 4 + 4 + 7 и получаваме само 15 MeV. Това означава, че сборът от масите на компонентите не е повече от цялото, както обикновено, а по-малко, и не просто по-малко, а 60 пъти по-малко! Тоест за първи път в историята на науката се натъкваме на обвързано състояние, в което всичко е обратното в сравнение с обичайното.

Оказва се, че празното пространство, вакуумът, живее много сложен и много богат живот, който е изобразен тук. В случая това не е анимационен филм, а истинска компютърна симулация на реална квантова хромодинамика, а авторът е моят колега Дерик Лейнвебър, който любезно ми предостави тази снимка за демонстрация. Освен това, забележителното е, че наличието на материя няма почти никакъв ефект върху флуктуациите на вакуумното поле. Това е глуонно поле, което се колебае по толкова странен начин през цялото време.
И сега пускаме кварки там, вижте слайд 13. Какво ще се случи с тях? Случва се доста интересно нещо. И тук мисълта не е повърхностна, опитайте се да се задълбочите в нея. Представете си два кварка, или кварк и антикварк, които едновременно се озовават в близост до такава голяма флуктуация. Флуктуацията създава определена корелация между тях. А корелацията означава, че те си взаимодействат.
Тук мога да дам само един ежедневен образ. Източваш водата от ваната, образува се фуния, където падат две кибритени клечки, те се изтеглят в тази фуния и двете се въртят по един и същ начин. Тоест, поведението на две съвпадения е свързано. И можете да кажете, че фунията е причинила взаимодействието между съвпаденията. Тоест външното въздействие предизвиква взаимодействие между обектите, които попадат под това влияние. Или, да речем, вървите по Мясницкая и започва да вали. И по някаква причина изведнъж всеки вдига някакъв предмет над главата си. Това е корелирано поведение, оказва се, че хората взаимодействат, но не си взаимодействат директно, а взаимодействието е причинено от външно влияние, в този случай дъжд.
Вероятно всеки е чувал за свръхпроводимостта и ако има физици в стаята, те ще обяснят, че механизмът на свръхпроводимостта е кондензацията на така наречените купърови двойки електрони в свръхпроводник. Тук се случва подобно явление, само че квантовият кондензат се образува не от електрони, а от двойки кварки и антикварки.

Какво се случва, ако кварк влезе в такава среда? Един кварк лети, той може да нокаутира един кварк, който вече се е организирал в такава двойка, този лети по-нататък, произволно попада в следващия и така нататък, вижте слайд 14. Тоест кваркът пътува по сложен начин чрез тази среда. И това му придава маса. Мога да обясня това на различни езици, но, за съжаление, няма да стане по-добре.

Математическият модел на този феномен, който носи красивото име „спонтанно нарушаване на хирална симетрия“, е предложен за първи път през 1961 г. едновременно от нашите местни учени Вакс и Ларкин и прекрасния японски учен Намбу, който е живял през целия си живот в Америка и през 2008 г. , в много напреднала възраст, получи Нобелова награда за тази работа.

Лекцията имаше слайд 14, показващ как пътуват кварките. Въз основа на този слайд следва, че масата се формира поради енергията на кварките, а не на глуонното поле. И тази маса е динамична - възникваща в резултат на енергийни потоци (движение на кварки), при условия на "спонтанно нарушение на хиралната симетрия".

Всичко, което съм написал тук, са много кратки откъси от лекцията на Дмитрий Дяконов. По-добре е да прочетете цялата тази лекция http://polit.ru/article/2010/09/16/quarks/. Има красиви слайдове, обясняващи смисъла.

Ще обясня защо по време на дискусията в тази тема зададох въпроси за потенциалната енергия. В отговорите исках да прочета приблизително същото като написаното в презентацията на лекцията на Дмитрий Дяконов, за да разчитам допълнително на тези твърдения и да продължа дискусията. За съжаление обаче дискусията не се състоя.

Това е необходимо, за да се затвърди позицията на хипотезата за еволюцията на материята. Според хипотезата масата в нашата Вселена възниква в резултат на структурирането на материята. Структурирането е формирането на ред на фона на хаос. Всичко, което е написано в презентацията на лекцията на Дмитрий Дяконов, според мен подкрепя тази хипотеза.

Структурирането на материята може да се извърши на няколко етапа. Преходите между етапите са придружени от революционни промени в свойствата на материята. Тези промени във физиката се наричат фазови преходи. Сега е общоприето, че е имало няколко фазови прехода (за това пише и Дмитрий Дяконов). Последният от фазовите преходи може да има наблюдавани явления, които космолозите представят като доказателство за стандартната космологична теория. Следователно наблюденията не противоречат на тази хипотеза.

Тук има още един интересен аспект. За да направите изчисления, свързани с ефекта, изобщо не е необходимо да измервате потенциала. За да се изчисли силата, която действа върху косата и нейната допълнителна енергия, е необходимо да се измери електрическият заряд (броят на електроните), който е влязъл в тялото на момчето, както и да се знаят геометричните характеристики на тялото на момчето, включително характеристиките на косата му, размера и местоположението на околните електропроводими тела.

Отговор

Ако момчето е във Фарадеева клетка, тогава, доколкото разбирам, дори и с електричество. контакт с него, той никога няма да получи имейл на своята повърхност. зареждане.
Когато една клетка е свързана със заредена топка, целият заряд ще бъде разпределен по повърхността на клетката. Вътре в него няма да има електричество. статистика. поле, без такса. Потенциалът на повърхността на момчето също ще бъде нулев и косата му ще остане на мястото си. Мисля, че дори и да вземе заземен проводник в ръцете си, нищо няма да му излезе. Без заряд, без потенциална разлика, без ток.
Тези. накратко, като поставите момчето в клетка, вие по този начин ще нулирате имейла му. потенциал. Потенциалът ще бъде невидим, т.к просто го няма. :-)
Може да се наблюдава и ефектът с потенциалната разлика. За да направите това, достатъчно е да поставите друга топка до момчето, свързана към друг източник или просто заземена. Сега, ако момчето докосне и двете топки наведнъж, то ще усети за себе си каква е потенциалната разлика (деца, не правете това!).
електронна поща Виждаме потенциал не само в косата. Има и друг красив ефект - светлините на Свети Елмо или просто - коронен разряд: http://molniezashitadoma.ru/ogon%20elma.jpg

Отговор

> красивият ефект с косата на момчето е свързан не с потенциала на електрическото поле, а с потенциалната разлика между тялото на момчето и околната среда (с други думи, със силата на електрическото поле)

Електрическо напрежение Изкуство. полетата изобщо не са потенциални разлики. ;-)
Това е основната характеристика на ел. Изкуство. поле, което характеризира всяка негова точка: https://ru.wikipedia.org/wiki/Electric_field_tension
_______________

Що се отнася до Дмитрий Дяконов, неговите изказвания ми се струват, меко казано, странни... Може би той е бил твърде увлечен от своите „кварки“ и забележимо откъснат от реалния свят. :-)

На колко години беше Бор, когато спаси физиката от падането на електрон върху ядро с твърдението си, че падането става на скокове? Защото орбитите се делят на чисти и нечисти!
Така че се получи и споделете!
На колко години беше Максуел, когато изобрети електромагнитното поле?
И много хора разбират, че има поляризация!
Понякога имам чувството, че сме имали много уважение, пробито в нас в твърде ранна възраст.
Ще бъда много благодарен на Игор Иванов, ако направи екскурзия в епохата на великите откриватели.
Понякога все още ми се струва, че физиката се страхува от ясни формулировки.
Или се свени?
....................
Не критика, а равносметка.
Еге?

Отговор

Вярвам, че законът на Авогадро е верен за всички атоми (всички химични елементи) без изключение.
И НЕ ЗНАМ какво е теглото на един атом.
В описания експеримент НЯМА паралел с условията на „теста на Авогадро“. Но там имаше различни атоми?
Има възможност да се опитваме да разберем нещо съвсем различно от това, което експериментаторите са искали да открият.
........................
И между другото на колко години са?

Отговор

Проблемът за движението на планетата Земя спрямо Слънцето е проблемът за трите магнита. Два магнита с еднаква полярност, насочени един към друг, са Земята в нейната равнина спрямо оста на Слънцето. Слънцето е третият магнит, който върти Земята и другите планети спрямо техните оси пропорционално на техните маси. Елипсовидната орбита на Земята показва, че все още има някаква сила, действаща от „зимния“ хорд на елипсата. Студените малки космически тела също не се движат свободно в пространството, те са придобили ускорение. Това изследване може само да потвърди, че гравитационната сила на планетите възниква поради достатъчно нагрятите основи на планетите. Тоест всяка планета в Слънчевата система е гореща отвътре.
Защо Земята и другите планети не се приближават до Слънцето? Системата е динамична, а не статична, осите на планетите са успоредни, така че има много върхове. А планетите не могат да сменят полюсите си, тъй като това е еквивалентно на напускане на орбитата им.

- Мислите ли, че е възможно тяло с магнитно поле и сателит да се движи по инерция безкрайно дълго време? В този случай Земята трябва да има две луни, разположени симетрично. Поведението на жироскопа обяснява инерционния момент и равновесното разпределение на масата спрямо оста на въртене. Ако има дисбаланс на диска на върха спрямо оста, тогава неговата ос започва да описва спирала. Това важи и за Земята, тя има един спътник, който би трябвало да я изведе от орбита и да я отнесе в космоса, ако движението й спрямо Слънцето се обясняваше само с механичния инерционен момент. Тук магнетизмът от Слънцето е толкова силен, че може да компенсира влиянието на Луната върху Земята.
  Подреденото движение на планетите и техните спътници в Слънчевата система не може да се обясни с нищо друго освен с магнетизъм. Ние, под формата на Слънцето, имаме един вид статор, бидейки ротор, но в същото време сме статор за Луната.
  
  Отговор
  - Магнитните и електрическите полета са екранирани, Амброуз. По-точно те са шунтирани. Но в момента това няма значение.):
    Как си представяте пружинна везна с тегло килограм, след като я покриете с магнитен щит? Ще върви ли стрелката отдясно наляво?
    Струваше ми се, че жироскопът е чудесен предмет за развиване на мисленето. Дори китайците мислят така.
    Просто помисли за това. Жироскопът може да се движи свободно по всяка от трите декартови оси! Ако не забележите наклона на собствената ос на жироскопа в отношението му към някаква въображаема основа.
    Например, можете да премахнете умственото си око от върха, докато стане толкова малко за наблюдателя, че няма да възникнат мисли да начертаете оста на въртене през тази „точка“.
    Между другото, Амброуз, мислили ли сте някога за осите на въртене на безкрайно малки точки?
    ............
    И така, това изключително свойство на жироскопа подтикна учените да потърсят природата на НЕГОВАТА инерция, специфична само за жироскопа!
    Може би това беше първата стъпка на „науката“ обратно към бъдещето на метафизиката. Първата стъпка, която не предизвика имунно отхвърляне от обществото. (мъжете никога не са виждали такава тъга през живота си)
    ....................
    Минаха няколко години.
    Един гений предположи, че природата на инерцията на материално тяло не е вътре в тялото, а в пространството около това тяло.
    Това заключение беше толкова просто, колкото и зашеметяващо.
    Освен това, като модел за изследване на природата на инерцията, жироскопът се оказа най-удобният инструмент. В края на краищата, в лабораторни условия той е лесно достъпен за наблюдение! За разлика например от поток от снаряди. Дори ако този поток е ограничен от стоманена тръба.
    Можете ли да си представите каква огромна стъпка е направила науката?
    .................
    Е да.
    И нямам идея.
    Помислете за Амброуз.
    Мисля.
    
    Отговор
    - „Един гений предположи, че природата на инерцията на материално тяло не е вътре в тялото, а в пространството около това тяло.“
      Чудя се дали пишете за принципа на люлеенето?
      Но аз говоря за моите. Това, което написах тук (публикация от 20.09.2017 г. 08:05) се отнася до „пространствена симетрия“. (Не търсете този термин в интернет, тъй като аз го използвам). Там в публикацията се говореше за 4D случая на пространствена симетрия. (Четвъртата пространствена координата е насочена навън от точката.) Като цяло посоките на пространствена симетрия не са равни. И това може да се покаже с помощта на топ (жироскоп) за една координата. Нека вземем числова ос. Има посока на числовата ос в положителна посока. И има отрицателен. Така че тези посоки не са равни. Ако се движим в отрицателна посока, тогава на тази ос няма да намерим реални числа, които са равни на корен квадратен от координатата на тази ос. Отрицателната ос се оказва разредена. В пространството е невъзможно ясно да се разграничи къде е положителната посока и къде е отрицателната посока. Можете обаче да ги разделите с помощта на горна част. Горната част, когато се движи в посока по оста на горната част, образува винт. Дясно и ляво. Ще приемем посоката на десния винт като положителна посока, а левия като отрицателна. В този случай положителните и отрицателните посоки могат да бъдат разделени. И така, в природата има процеси, които усещат разликата между движението в положителна и отрицателна посока - или, с други думи, усещат разреждането на отрицателната ос.
      Тук http://old.site/nauchno-populyarnaya_biblioteka/43375 0/Mnogo_vselennykh_iz_nichego в коментар към статията „Много вселени от нищото” на прекрасния писател-фантаст Павел Амнуел написах гледна точка за движението на майката в нашата вселена, използвайки „пространствена симетрия“. Този коментар е продължение на публикацията от 20.09.2017 08:05. Това е точно по темата на обсъжданата статия. Бих искал да знам вашето мнение.
      
      Отговор
      - За съжаление, все още не съм намерил втория ви коментар към статията, базирана на Амнуел. И едва от 02.09.17г. Може би просто не съм толкова детерминист?):
        Имаше споменаване на Планк (като космически кораб... човек и параход...)
        Всъщност интересно. Когато разбрах, че той е изчислил константата на името си, като просто е разделил известния резултат на формулата на Рейли, едва не избухнах от гняв. В Бурса също отрязах нещо подобно. Оказва се, че малко хора могат да видят връзките между формулите, без да се занимават с точното им моделиране. ... Как иначе бихте намазали това върху хляб?
        ):
        Всъщност имаше интересна история. Хората са измислили абстракцията на абсолютно черно тяло, което не съществува в природата.
        Така че вземете го и го намерете!
        И какво?
        Дали учените нарекоха космоса небесната твърд?
        - Фигурки! да
        Те просто добавиха материя към него, смесвайки го с енергия.
        Е, поне по този начин.
        Дори в тази статия се предполага възможността за „сблъсък на вселени“.
        По-лесно е.
        -----------
        Сега ще започна с второто „ако“, а първото ще спомена по-късно.
        Мога?
        Ако можем да различим две (няколко, колкото е необходимо) вселени, тогава всяка от тях трябва да има характеристика, която феноменологично позволява такъв избор.
        Някога учените се опитаха да изброят такива характеристики в така наречената „теория на множествата“.
        Ще го направим малко по-просто. - Очевидно е, че феноменологично (от гледна точка на удобството на описанието на „сблъсъка“) можем да опишем всяка от вселените просто като „черупка преди сблъсъка“.
        АКО това е така, тогава умът ни може да работи
        СБЛЪСЪК НА ЧЕРЕДКИ.
        И ако това не е така, тогава разумът, допуснал сблъсъка на вселени, е все още зрял, но не достатъчно.
        АКО две (няколко) снаряда се сблъскат, то...
        и сега първият ще отиде, ако:
        АКО пространството на първоначалната и получената черупки е ТРИИЗМЕРНО, тогава по-специално се образува равнина.
        Например равнината на еклиптиката.
        Което имахме привилегията да наблюдаваме.
        Всичко друго засега е по-малко важно за мен.
        Вече стана дълго, а аз все още не съм отговорил на директния въпрос. Затова се извинявам предварително.
        Не, имах предвид основната позиция на GTR.
        За първи път научих за Мах и неговия световен център от баща ми. Още в училище. Между другото, съгласен съм с теб. - Идеята, формулирана от Айнщайн, „витаеше в атмосферата“, създадена в много отношения от работата на Мах. Жалко, че това не е включено в училищната програма.
        
        Отговор

Отговор

Напиши коментар

Топлинно излъчване на тела

Основни въпроси по темата:

1. Характеристики на топлинното излъчване.

2. Закони на топлинното излъчване (закон на Кирхоф, закон на Стефан-Болцман, закон на Виен); Формула на Планк.

3. Физически основи на термографията (термично изображение).

4. Предаване на топлина от тялото.

Всяко тяло с температура над абсолютната нула (0 K) е източник на електромагнитно излъчване, което се нарича топлинно излъчване. Възниква поради вътрешната енергия на тялото.

Диапазонът от дължини на електромагнитните вълни (спектрален диапазон), излъчван от нагрято тяло, е много широк. В теорията на топлинното излъчване често се счита, че дължината на вълната тук варира от 0 до ¥.

Разпределението на енергията на топлинното излъчване на тялото по дължина на вълната зависи от неговата температура. При стайна температура почти цялата енергия е концентрирана в инфрачервената област на скалата на електромагнитните вълни. При високи температури (1000°C) значителна част от енергията се излъчва във видимия диапазон.

Характеристики на топлинното излъчване

1. Поток (мощност) на радиация F(понякога се обозначава с буквата Р) – енергия, излъчена за 1 секунда от цялата повърхност на нагрято тяло във всички посоки в пространството и в целия спектрален диапазон:

, в SI . (1)

2. Енергийна светимост R– енергия, излъчвана за 1 секунда от 1 m2 телесна повърхност във всички посоки на пространството и в целия спектрален диапазон. Ако Се повърхността на тялото, тогава

, , в SI , (2)

Очевидно е, че.

3. Спектрална плътност на осветеност r λ- енергия, излъчвана за 1 секунда от 1 m 2 повърхност на тялото във всички посоки при дължина на вълната λ в единичен спектрален диапазон , →

Ориз. 1

Зависимостта на r l от l се нарича спектъртоплинно излъчване на тяло при дадена температура (при T= const). Спектърът дава разпределението на енергията, излъчвана от тялото по дължини на вълните. Показано е на фиг. 1.

Може да се покаже, че енергийната светимост Рравна на площта на фигурата, ограничена от спектъра и оста (фиг. 1).

4. Определя се способността на нагрятото тяло да абсорбира енергията на външното излъчване коефициент на монохроматично поглъщане a l,

тези. a lравно на съотношението на погълнатия от тялото поток на радиация с дължина на вълната l към потока на радиация със същата дължина на вълната, падаща върху тялото. От (3.) следва, че и аз –безразмерна величина и .

По вид зависимост Аот l всички тела са разделени на 3 групи:

1). Абсолютно черни тела:

А= 1 при всички дължини на вълните при всякакви температури (фиг. 3, 1 ), т.е. Напълно черно тяло напълно абсорбира цялата радиация, падаща върху него. В природата няма "абсолютно черни" тела, модел на такова тяло може да бъде затворена непрозрачна кухина с малък отвор (фиг. 2). Лъчът, влизащ в тази дупка, след многократни отражения от стените, ще бъде почти напълно абсорбиран.

Слънцето е близо до напълно черно тяло, неговата T = 6000 K.

2). Сиви тела: техният коефициент на поглъщане А < 1 и одинаков на всех длинах волн при любых температурах (рис. 3, 2 ). Например, човешкото тяло може да се счита за сиво тяло при проблеми с топлообмена с околната среда.

3). Всички останали тела:

за тях коефициентът на усвояване А< 1 и зависит от длины волны, т.е. А l = f(л), тази зависимост представлява спектъра на поглъщане на тялото (фиг. 3 , 3 ).

Топлинно излъчване - Електромагнитно излъчване , чийто източник е енергията на топлинното движение на атомите и молекулите

1. Характеристики на топлинното излъчване

Топлинно излъчване - Това е електромагнитното излъчване на атомите и молекулите, което възниква по време на тяхното топлинно движение.

Ако излъчващото тяло не получава топлина отвън, то се охлажда и вътрешната му енергия намалява до средната енергия на топлинното движение на частиците от околната среда. Топлинното излъчване е характерно за всички тела при температури над абсолютната нула.

Характеристиките на топлинното излъчване са радиационен поток, енергийна осветеност, спектрална плътност на енергийната осветеност, коефициент на поглъщане.

Радиационен поток Е (лъчист поток) е средната мощност на излъчване за време, значително по-дълго от периода на светлинни трептения:

В SI радиационният поток се измерва във ватове (W).

Потокът на радиация на единица повърхност се нарича енергийна светимост юР (плътност на лъчист поток):

. (2)

Единицата SI за осветеност е 1 W/m2.

Нагрятото тяло излъчва електромагнитни вълни с различна дължина. Нека изберем малък интеграл от дължини на вълните от  до  + d.

Енергийната светимост, съответстваща на този интервал, е пропорционална на ширината на интервала:

. (3)

Където r  -спектрална плътност на енергийната светимост на тялото , равно на съотношението на енергийната осветеност на тесен участък от спектъра към ширината на този участък. Мерна единица r  в SI е 1 W/m3.

Зависимостта на спектралната плътност на енергийната светимост от дължината на вълната се нарича радиационен спектър на тялото .

Интегрирайки (3), получаваме израз за енергийната светимост на тялото:

. (4)

Границите на интегриране са взети в повече, за да се вземе предвид цялото възможно топлинно излъчване.

Способността на тялото да абсорбира лъчиста енергия се характеризира с коефициент на поглъщане.

Коефициент на поглъщане равно на съотношението на потока радиация, погълната от дадено тяло, към потока радиация, падаща върху него.

. (5)

Коефициентът на поглъщане зависи от дължината на вълната, поради което за монохроматични потоци се въвежда концепцията монохроматичен коефициент на поглъщане:

. (6)

Концепциите за абсолютно черно тяло и сиво тяло.

От формули (5 и 6) следва, че коефициентите на поглъщане могат да приемат стойности от 0 до 1. Черните тела абсорбират добре радиацията: черна хартия, тъкани, кадифе, сажди, платинено черно и др. Излъчването на тялото с бели и огледални повърхности поглъща лошо радиацията. Нарича се тяло, чийто коефициент на поглъщане е равен на единица за всички честоти абсолютно черен . Той абсорбира цялата радиация, която пада върху него. Напълно черно тяло е физическа абстракция. В природата няма такива тела. Моделът на абсолютно черно тяло е малък отвор в затворена непрозрачна кухина (фиг.). Лъч, влизащ в тази дупка, отразен многократно от стените, ще бъде почти напълно погълнат. Следователно, с малка дупка в голяма кухина, лъчът няма да може да излезе, тоест ще бъде напълно абсорбиран. Дълбока дупка, отворен прозорец, който не е осветен отвътре в стаята, кладенец са примери за тела, които се доближават до характеристиките на абсолютно черно.

Ориз. 1. Модел на напълно черно тяло.

Тяло, чийто коефициент на поглъщане е по-малък от единица и не зависи от дължината на вълната на падащата върху него светлина, се наричасиво . В природата няма сиви тела, но някои тела в определен диапазон на дължина на вълната излъчват и поглъщат като сиви тела. Например човешкото тяло понякога се смята за сиво, като коефициентът на поглъщане е 0,9.

В края на 19 - началото на 20 век. открити от В. Рьонтген - рентгенови лъчи (рентгенови лъчи), А. Бекерел - явлението радиоактивност, Дж. Томсън - електрон. Класическата физика обаче не успя да обясни тези явления.

Теорията на относителността на А. Айнщайн изисква радикална ревизия на концепцията за пространство и време. Специални експерименти потвърдиха валидността на хипотезата на Дж. Максуел за електромагнитната природа на светлината. Може да се предположи, че излъчването на електромагнитни вълни от нагрети тела се дължи на колебателното движение на електроните. Но това предположение трябваше да бъде потвърдено чрез сравняване на теоретични и експериментални данни.

За теоретично разглеждане на законите на радиацията използвахме модел с черно тяло , т.е. тяло, което напълно абсорбира електромагнитни вълни с всякаква дължина и съответно излъчва всички дължини на електромагнитни вълни.

Австрийските физици И. Стефан и Л. Болцман експериментално установяват, че общата енергия Д,излъчено на 1 черно тяло на единица повърхност, пропорционално на четвъртата степен на абсолютната температура T:

Където s = 5,67. 10 -8 J/(m 2. K-s) е константата на Стефан-Болцман.

Този закон се наричаше Закон на Стефан-Болцман.Това направи възможно изчисляването на енергията на излъчване на напълно черно тяло от известна температура.

Хипотезата на Планк

В опит да преодолее трудностите на класическата теория при обяснението на излъчването на черно тяло, М. Планк през 1900 г. излага хипотезата: атомите излъчват електромагнитна енергия на отделни порции - кванти . Енергия д

Където h=6,63 . 10 -34 Дж . c-константа на Планк.

Понякога е удобно да се измерва енергията и константата на Планк в електронволтове.

Тогава h=4,136 . 10 -15 eV . с. В атомната физика количеството също се използва

(1 eV е енергията, която елементарен заряд придобива при преминаване през ускоряваща потенциална разлика от 1 V. 1 eV = 1,6...10 -19 J).

Така М. Планк посочва изход от трудностите, които среща теорията за топлинното излъчване, след което започва да се развива съвременна физическа теория, т.нар. квантова физика.

Фото ефект

фотоефект се нарича излъчване на електрони от повърхността на метал под въздействието на светлина.През 1888гГ. Херц открива, че когато електродите под високо напрежение се облъчват с ултравиолетови лъчи, възниква разряд на по-голямо разстояние между електродите, отколкото без облъчване.

Фотоелектричният ефект може да се наблюдава в следните случаи:

1. Цинкова пластина, свързана с електроскоп, се зарежда отрицателно и се облъчва с ултравиолетова светлина. Разрежда се бързо. Ако го заредите положително, тогава зарядът на плочата няма да се промени.

2. Ултравиолетовите лъчи, преминаващи през положителния решетъчен електрод, удрят отрицателно заредената цинкова плоча и избиват електрони от нея, които се втурват към решетката, създавайки фототок, записан от чувствителен галванометър.

Закони на фотоелектричния ефект

Количествените закони на фотоелектричния ефект (1888-1889) са установени от А. Г. Столетов.

Той използва вакуумен стъклен балон с два електрода. Светлината (включително ултравиолетовото лъчение) навлиза в катода през кварцово стъкло. С помощта на потенциометър можете да регулирате напрежението между електродите. Токът във веригата се измерва с милиамперметър.

В резултат на облъчването електроните, избити от електрода, могат да достигнат противоположния електрод и да създадат някакъв първоначален ток. С увеличаване на напрежението полето ускорява електроните и токът се увеличава, достигайки насищане, при което всички изхвърлени електрони достигат анода.

Ако се приложи обратно напрежение, електроните се инхибират и токът намалява. С т.нар блокиращо напрежениефототокът спира. Според закона за запазване на енергията, където m е масата на електрона, а υ max е максималната скорост на фотоелектрона.

Първи закон

Изследвайки зависимостта на тока в цилиндъра от напрежението между електродите при постоянен светлинен поток към един от тях, той установи първи закон на фотоелектричния ефект.

Фототокът на насищане е пропорционален на падащия върху метала светлинен поток .

защото Силата на тока се определя от големината на заряда, а светлинният поток се определя от енергията на светлинния лъч, тогава можем да кажем:

ч Броят на електроните, избити от дадено вещество за 1 s, е пропорционален на интензитета на падащата върху това вещество светлина.

Втори закон

Променяйки условията на осветление на същата инсталация, А. Г. Столетов открива втория закон на фотоелектричния ефект: Кинетичната енергия на фотоелектроните не зависи от интензитета на падащата светлина, а зависи от нейната честота.

От опита следва, че ако честотата на светлината се увеличи, тогава при постоянен светлинен поток блокиращото напрежение се увеличава и следователно кинетичната енергия на фотоелектроните също се увеличава. По този начин, кинетичната енергия на фотоелектроните нараства линейно с честотата на светлината.

Трети закон

Чрез замяната на материала на фотокатода в устройството Столетов установява третия закон на фотоелектричния ефект: за всяко вещество има червена граница на фотоелектричния ефект, т.е. има минимална честота nмин, при които фотоелектричният ефект все още е възможен.

Когато n< n min ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод света фотоэффект не произойдет. Т.к. , томинимална честоталеки кибрити максимална дължина на вълната.