Характеристики теплового излучения. Излучение нагретого тела Излучение нагретых тел
Законы теплового излучения. Лучистое тепло.
Может, для кого-то это будет новостью, но передача температуры происходит не только теплопроводностью через прикосновение одного тела к другому. Каждое тело (Твердое, жидкое и газообразное) испускает тепловые лучи определенной волны. Эти лучи, уходя от одного тела, поглощаются другим телом, и принимают тепло на себя. И я попытаюсь Вам объяснить, как это происходит, и сколько тепла мы теряем этим излучением у себя дома на . (Я думаю, многим будет интересно увидеть эти цифры). В конце статьи решим задачку из реального примера.
В статье будут трехэтажные формулы и интегральные выражения для математиков, но не стоит их бояться, можете даже не вникать в эти формулы. В задаче я вам дам формулы, которые решаются на-раз-два и даже не нужно знать высшую математику, достаточно знать элементарную арифметику.
Я не однократно в этом убеждался, что сидя у костра (обычно большого) мое лицо обжигали эти лучи. И если я закрывал костер своими ладонями и при этом руки были вытянуты, то получалось, что мое лицо переставало обжигать. Не трудно догадаться, что эти лучи прямые как световые. Меня обжигает не воздух, циркулирующий вокруг костра, и даже не воздуха, а именно прямые не видимые тепловые лучи, идущие от костра.
В космосе между планетами обычно вакуум и поэтому передача температур осуществляется исключительно тепловыми лучами (Все лучи - это электромагнитные волны).
Тепловое излучение имеет природу такую, как световые и электромагнитные лучи (волны). Просто, эти волны (лучи) имеют разную длину волны.
Например, длины волн в диапазоне 0,76 – 50 мкм, называется инфракрасными. Все тела, имеющие комнатную температуру + 20 °С, излучают в основном инфракрасные волны с длинами волн, близкими к 10 мкм.
Всякое тело, если только температура его отлична от абсолютного нуля (-273,15 °С), способно посылать в окружающее пространство излучение. Поэтому любое тело излучает на окружающие его тела лучи и в свою очередь находится под воздействием излучения этих тел.
Любая мебель в доме (стул, стол, стены и даже диван) испускает тепловые лучи.
Тепловое излучение может поглощаться или проходить в сквозь тело, а также может просто отражаться от тела. Отражение тепловых лучей подобно тому, как если бы световой луч отражался от зеркала. Поглощение теплового излучения подобно тому, как черная крыша сильно нагревается от солнечных лучей. А проникновение или прохождение лучей подобно тому, как лучи проходят в сквозь стекло или воздух. Наиболее распространенным в природе видом электромагнитного излучения является тепловое излучение.
Очень близко по своим свойствам к черному телу относится так называемое реликтовое излучение, или космический микроволновой фон - заполняющее Вселенную излучение с температурой около 3 К.
Вообще в науке теплотехнике, чтобы объяснить процессы тепловых излучений, удобно использовать понятие черного тела, для того чтобы качественно объяснить процессы тепловых излучений. Только черное тело способно в некотором роде облегчить расчеты.
Как было описано выше любое тело способно:
Черное тело - это тело, которое полностью поглощает тепловую энергию, то есть оно не отражает лучи и в сквозь нее не проходит тепловое излучение. Но не забываем, что черное тело излучает тепловую энергию.
Поэтому к этому телу так легко применить расчеты.
Какие возникают сложности при расчете, если тело не является черным телом?
Тело, которое не является черным телом, имеет такие факторы:
Эти два фактора усложняют расчет на столько, что "мама не горюй". Очень сложно так считать. А ученые по этому поводу толком не объяснили, как рассчитать серое тело. Кстати серое тело - это и есть тело, которое не является черным телом.
Также есть понятие: Белое тело и прозрачное тело, но об этом ниже.
Тепловое излучение имеет разные частоты (разные волны), и каждое отдельное тело может иметь разную волну излучения. К тому же при изменении температуры, эта длина волны может меняться, может меняться и ее интенсивность (сила излучения).
Все эти факторы усложнят процесс на столько, что трудно подобрать универсальную формулу для расчета потерь энергии на излучательности. И поэтому в учебниках и в любых литературах используют для расчета черное тело, а другие серые тела используют как часть черного тела. Чтобы рассчитать серое тело используют коэффициент черноты. Эти коэффициенты приведены в справочниках для некоторых матералов.
Рассмотрим изображение, которое подтверждает сложность вычисления излучательности.
На рисунке изображены два шарика, которые в себе имеют частички этого шарика. Красные стрелки это лучи испускаемые частичками.
Рассмотрим черное тело.
Внутри черного тела глубоко внутри расположены некоторые частички, которые обозначены оранжевым цветом. Они испускают лучи, которые поглощают рядом находящиеся другие частички, которые обозначены желтым цветом. Лучи оранжевых частичек черного тела не способны пройти в сквозь другие частички. И поэтому только наружные частички этого шарика испускают лучи по всей площади шарика. Поэтому расчет черного тела легко считается. Также принято считать, что черное тело испускает весь спектр волн. То есть испускает все имеющиеся волны различных длин. Серое тело может испускать часть спектра волн, только определенной длины волн.
Рассмотрим серое тело.
Внутри серого тела, имеющиеся внутри частички излучают какую то часть лучей, которые проходят в сквозь другие частички. И только поэтому расчет усложняется многократно.
Тепловое излучение - это электромагнитное излучение, возникающее вследствие преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Именно тепловой характер возбуждения элементарных излучателей (атомов, молекул и т.п.) противопоставляет тепловое излучение всем другим видам свечения и обуславливает его специфическое свойство зависеть лишь от температуры и оптических характеристик излучающего тела.
Опыт показывает, что тепловое излучение наблюдается у всех тел при любой температуре, отличной от 0 К. Конечно, интенсивность и характер излучения зависят от температуры излучающего тела. Например, все тела, имеющие комнатную температуру + 20 °С, излучают в основном инфракрасные волны с длинами волн, близкими к 10 мкм, а Солнце излучает энергию, максимум которой приходится на 0,5 мкм, что соответствует видимому диапазону. При Т → 0 К тела практически не излучают.
Тепловое излучение ведет к уменьшению внутренней энергии тела и, следовательно, к снижению температуры тела, к охлаждению. Нагретое тело за счет теплового излучения отдает внутреннюю энергию и охлаждается до температуры окружающих тел. В свою очередь, поглощая излучение, могут нагреваться холодные тела. Такие процессы, которые могут происходить и в вакууме, называют радиационным .
Абсолютно черное тело - физическая абстракция, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее все падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно черное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно черного тела определяется только его температурой.
Таблица:
(Температурный интервал в Кельвинах и их Цвет)
до 1000 Красный
1000-1500 Оранжевый
1500-2000 Жёлтый
2000-4000 Бледно-жёлтый
4000-5500 Желтовато-белый
5500-7000 Чисто белый
7000-9000 Голубовато-белый
9000-15000 Бело-голубой
15000-∞ Голубой
Кстати по длине волны (цвета) определили температуру солнца оно около 6000 Кельвин. Угли обычно светятся красным цветом. Вам это ничего не напоминает? По цвету можно определять температуру. То есть существуют такие приборы, которые измеряют длину волны, тем самым определяют температуру материала.
Наиболее черные реальные вещества, например, сажа, поглощают до 99 % падающего излучения (т. е. имеют альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ими значительно хуже. Глубокий черный цвет некоторых материалов (древесного угля, черного бархата) и зрачка человеческого глаза объясняется тем же механизмом. Среди тел Солнечной системы свойствами абсолютно черного тела в наибольшей степени обладает Солнце. По определению Солнце практически не отражает никакого излучения. Термин был введен Густавом Кирхгофом в 1862.
По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за поглощения части спектра атмосферой Земли у поверхности нашей планеты этот свет приобретает жёлтый оттенок.
Абсолютно чёрное тела - 100% поглощает и при этом нагревается, так и наоборот! нагретое тело - 100% излучает это означает, что есть строгая закономерность (формула излучения абсолютно чёрного тела) между температурой Солнца - и его спектром - так как и спектр и температуру уже определили - да, у Солнца нет отклонений от этих параметров!
В астрономии есть такая диаграмма - "Спектр-Светимость", так вот наше Солнце принадлежит "главной последовательности" звезд, к которой принадлежат и большинство других звезд, то есть почти все звезды "абсолютно чёрные тела", как это не странно... Исключения - белые карлики, красные гиганты и Новые, Сверх-Новые...
Это кто-то физику в школе недоучил.
Абсолютно чёрное тело поглощает ВСЁ излучение и излучает больше всех остальных тел (чем больше тело поглощает, тем сильнее оно нагревается; чем больше оно нагревается, тем больше оно излучает).
Пусть у нас есть две поверхности - серая (с коэффициентом черноты 0,5) и абсолютно чёрная (коэффициент 1).
Коэффициент черноты - это коэффициент поглощения.
Теперь на эти поверхности направив одинаковый поток фотонов, допустим, 100 штук.
Серая поверхность поглотит 50 из них, чёрная - все 100.
Какая поверхность, испускает больше света - в которой "сидит" 50 фотонов или 100?
Излучение абсолютно чёрного тела впервые правильно рассчитал Планк.
Излучение Солнца примерно подчиняется формуле Планка.
И так начнем изучать теорию...
Под излучением (радиацией) понимают испускание и распространение электромагнитных волн любого вида. В зависимости от длины волны различают: Ренгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные, световое (видимое) излучение и радиоволны.
Рентгеновское излучение - электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 103 Ангстрем. 10 Ангстрем = 1 нм. (0,001-100 нм)
Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) - электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (10 - 380 нм).
Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1-2 мм).
Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:
Коротковолновая область: λ = 0,74-2,5 мкм;
Средневолновая область: λ = 2,5-50 мкм;
Длинноволновая область: λ = 50-2000 мкм;
Видимое излучение - электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555 нм (540 терагерц), в зелёной части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные границы спектрального диапазона видимого излучения невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380-400 нм (750-790 ТГц), а в качестве длинноволновой - 760-780 нм (385-395 ТГц). Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).
Радиоизлучение (радиоволны, радиочастоты) - электромагнитное излучение с длинами волн 5 10−5-1010 метров и частотами, соответственно, от 6 1012 Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.
Тепловое излучение представляет собой процесс распространения в пространстве внутренней энергии излучающего тела путем электромагнитных волн. Возбудителями этих волн являются материальные частицы, входящие в состав вещества. Для распространения электромагнитных волн не требуется материальной среды, в вакууме они распространяются со скоростью света и характеризуются длиной волны λ или частотой колебаний ν. При температуре до 1500 °С основная часть энергии соответствует инфракрасному и частично световому излучению (λ=0,7÷50 мкм).
Следует отметить, что энергия излучения испускается не непрерывно, а в виде определенных порций - квантов. Носителями этих порций энергии являются элементарные частицы излучения - фотоны, обладающие энергией, количеством движений и электромагнитной массой. При попадании на другие тела энергия излучения частично поглощается ими, частично отражается и частично проходит сквозь тело. Процесс превращения энергии излучения во внутреннюю энергию поглощающего тела называется поглощением. Большинство твердых и жидких тел излучают энергию всех длин волн в интервале от 0 до ∞, то есть имеют сплошной спектр излучения. Газы испускают энергию только в определенных интервалах длин волн (селективный спектр излучения). Твердые тела излучают и поглощают энергию поверхностью, а газы - объемом.
Излучаемая в единицу времени энергия в узком интервале изменения длин волн (от λ до λ+dλ) называется потоком монохроматического излучения Qλ. Поток излучения, соответствующий всему спектру в пределах от 0 до ∞, называется интегральным, или полным, лучистым потоком Q(Вт). Интегральный лучистый поток, излучаемый с единицы поверхности тела по всем направлениям полусферического пространства, называется плотностью интегрального излучения (Вт/м 2).
Чтобы понять эту формулу рассмотрим изображение.
Я не случайно изобразил два варианта тела. Формула справедлива только для тела квадратной формы. Так как излучающая площадь должна быть плоской. При условии, что излучает только поверхность тела. Внутренние частицы не излучают.
Зная плотность излучения материала, можно рассчитать, сколько энергии уходит на излучение:
Необходимо понимать, что лучи исходящие от плоскости имеют разную интенсивность излучения по отношению к нормали плоскости.
Закон Ламберта. Излучаемая телом лучистая энергия распространяется в пространстве по различным направлениям с различной интенсивностью. Закон, устанавливающий зависимость интенсивности излучения от направления, называется законом Ламберта.
Закон Ламберта устанавливает, что количество лучистой энергии, излучаемое элементом поверхности в направлении другого элемента, пропорционально произведению количества энергии, излучаемой по нормали, на величину пространственного угла, составленного направлением излучения с нормалью
Смотри изображение.
Интенсивность каждого лучика можно найти с помощью тригонометрической функции:
То есть - это своего рода коэффициент угла и он строго подчиняется тригонометрии угла. Коэффициент работает только для черного тела. Так как рядом находящиеся частички будут поглощать боковые лучи. Для серого тела, необходимо учитывать количество проходящих в сквозь частички лучей. Отражение лучей, тоже необходимо учитывать.
Следовательно, наибольшее количество лучистой энергии излучается в перпендикулярном направлении к поверхности излучения. Закон Ламберта полностью справедлив для абсолютно черного тела и для тел, обладающих диффузным излучением при температуре 0 - 60°С. Для полированных поверхностей закон Ламберта неприменим. Для них лучеиспускание при угле будет большим, чем в направлении, нормальном к поверхности.
Ниже мы обязательно рассмотрим более объемные формулы для расчета количества тепла теряемые телом. Но пока необходимо кое-что узнать дополнительно о теории.
Немного об определениях. Определения пригодятся, чтобы правильно выражаться.
Отметим, что большинство твердых и жидких тел имеет сплошной (непрерывный) спектр излучения. Это значит, что они обладают способностью излучать лучи всех длин волн.
Даже обычный стол в комнате как твердое тело может излучать рентгеновское или ультрафиолетовое излучение, но интенсивность его настолько мала, что мы этого не то, что не замечаем, его значение по отношению к другим волнам может приближаться к нулевому значению.
Лучистым потоком (или потоком излучения) называют отношение лучистой энергии ко времени излучения, Вт:
где Q- энергия излучения, Дж; т - время, с.
Если лучистый поток, излучаемый произвольной поверхностью во всех направлениях (т.е. в пределах полусферы произвольного радиуса) осуществляется в узком интервале длин волн от λ до λ+Δλ, то его называют потоком монохроматического излучения
Суммарное излучение с поверхности тела по всем длинам волн спектра называется интегральным или полным потоком излучения Ф
Интегральный поток, испускаемый с единицы поверхности, носит название поверхностной плотности потока интегрального излучения или излучательности, Вт/м 2 ,
Формулу можно применять и при монохроматическом излучении. Если на поверхность тела падает тепловое монохроматическое излучение, то в общем случае часть, равная В λ этого излучения, поглотится телом, т.е. превратится в другую форму энергии в результате взаимодействия с веществом, часть F λ будет отражена, и часть D λ пройдет сквозь тело. Если принять, что падающее на тело излучение равно единице, то
В λ +F λ +D λ =1
где В λ , F λ , D λ - коэффициенты соответственно поглощения, отражения
и пропускания тела.
Когда в пределах спектра величины В, F, D остаются постоянными, т.е. не зависят от длины волны, то надобность в индексах отпадает. В этом случае
Если В= 1 (F = D = 0), то тело, полностью поглощающее все падающее на него излучение независимо от длины волны, направления падения и состояния поляризации излучения, называется черным телом или полным излучателем.
Если F=1 (В=D=0), то падающее на тело излучение полностью отражается. В том случае, когда поверхность тела шероховатая, то лучи отражаются рассеянно (диффузное отражение), и тело называют белым, а когда поверхность тела гладкая и отражение следует законам геометрической оптики, то тело (поверхность) называют зеркальным. В том случае, когда D = 1 (В=F=0), тело проницаемо для тепловых лучей (диатермично).
Твердые тела и жидкости для тепловых лучей практически непрозрачны (D = 0), т.е. атермичны. Для таких тел
Абсолютно черных, так же как и прозрачных или белых тел, в природе нет. Такие тела должны рассматриваться как научные абстракции. Но все же некоторые реальные тела могут достаточно близко подходить по своим свойствам к таким идеализированным телам.
Надо отметить, что некоторые тела обладают по отношению к лучам определенной длины волны одними свойствами, а к лучам другой длины - иными. Например, тело может быть прозрачным для инфракрасных лучей и непрозрачным для видимых (световых) лучей. Поверхность тела может быть гладкой по отношению к лучам одной длины волны и шероховатой - для лучей другой длины волны.
Газы, в особенности находящиеся под небольшим давлением, в противоположность твердым и жидким телам излучают линейчатый спектр. Таким образом, газы поглощают и излучают лучи лишь определенной длины волны, других же лучей они не могут ни излучать, ни поглощать. В этом случае говорят о селективном (выборочном) поглощении и излучении.
В теории теплового излучения важную роль играет величина, называемая спектральной плотностью потока излучения, или спектральной излучательностью, представляющей собой отношение плотности лучистого потока, испускаемого в бесконечно малом интервале длин волн от λ до λ+Δλ, к размеру этого интервала длин волн Δλ, Вт/м 2 ,
где E - поверхностная плотность лучистого потока, Вт/м 2 .
Теперь надеюсь Вам понятно, что процесс вычисления становится сверх затруднительным. Нам еще в этом направление работать и работать. Это каждый материал надо тестировать на различные температуры. Но почему-то данных по материалам практически нет. Вернее я не нашел эксперементальный справочник по материалам.
Почему нет такого справочника по материалам? Потому что тепловым излучением очень маленькие, и я думаю вряд ли превышают 10% в наших бытовых условиях. Поэтому в расчет их не закладывают. Вот когда мы будем часто летать в космос, тогда и появятся все расчеты. Вернее в нашей космонавтике накопились данные по материалам, но в свободной доступности их пока нет.
Закон поглощения лучистой энергии
Каждое тело способно поглощать какую-либо часть излучающей энергии об этом ниже.
Если на какое-либо тело толщиной l, падает лучистый поток (смотри рисунок), то в общем случае при прохождении сквозь тело он уменьшается. Принимают, что относительное изменение лучистого потока на пути Δl прямо пропорционально пути потока:
Коэффициент пропорциональности b называется показателем погло-щения, зависящим в общем случае от физических свойств тела и длины волны.
Интегрируя в пределах от l до 0 и принимая b постоянным, получаем
Установим связь между спектральным коэффициентом поглощения тела В λ и спектральным показателем поглощения вещества b λ .
Из определения спектрального коэффициента поглощения В λ имеем
После подстановки в это уравнение значения получим соотношение между спектральным коэффициентом поглощения В λ и спектральным показателем поглощения B λ .
Коэффициент поглощения В λ равен нулю при l 1 = 0 и b λ = 0. При большом значении bλ достаточно весьма малого значения l, но все же не равного нулю, чтобы значение В λ было как угодно близко к единице. В этом случае можно говорить, что поглощение происходит в тонком поверхностном слое вещества. Только в этом понимании возможно говорить о поверхностном поглощении. Для большинства твердых тел благодаря большому значению показателя поглощения b λ имеет место в ука-занном смысле «поверхностное поглощение», в связи с чем на коэффициент поглощения большое влияние оказывает состояние его поверхности.
Тела, хотя и с малым значением показателя поглощения, как, например, газы, могут при их достаточной толщине обладать большим коэффициентом поглощения, т.е. делаются непрозрачными для лучей данной длины волны.
Если b λ =0 для интервала Δλ, а для остальных длин волн b λ не равно нулю, то тело будет поглощать падающее излучение только определен-ных длин волн. В этом случае, как было указано выше, говорят о селективном (выборочном) коэффициенте поглощения.
Подчеркнем принципиальную разницу между показателем поглоще-ния вещества b λ и коэффициентом поглощения В λ тела. Первый характе-ризует физические свойства вещества по отношению к лучам определенной длины волны. Значение В λ зависит не только от физических свойств вещества, из которого состоит тело, но и от формы, размеров и состояния поверхности тела.
Законы излучения лучистой энергии
Макс Планк теоретически на основе электромагнитной теории установил закон (носящий название закона Планка), выражающий зависимость спектральной излучательности черного тела Е 0λ от длины волны λ и температуры Т.
где E 0λ (λ,T) - излучательность черного тела, Вт/м 2 ; T - термодинамическая температура, K; C 1 и C 2 - постоянные; С 1 =2πhc 2 =(3,74150±0,0003) 10-16 Вт м 2 ; С 2 =hc/k=(1,438790±0,00019) 10 -2 ; м K (здесь h=(6,626176±0,000036) 10 -34 Дж с - постоянная Планка; с=(299792458±1,2) м/с - скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве: k - постоянная Больцмана.)
Из закона Планка следует, что спектральная излучательность может равняться нулю при термодинамической температуре, равной нулю (Т=0), либо при длине волны λ = 0 и λ→∞ (при Т≠0).
Следовательно, черное тело излучает при любой температуре больше 0 К. (Т > 0) лучи всех длин волн, т.е. имеет сплошной (непрерывный) спектр излучения.
Из выше указанной формулы можно получить расчетное выражение для излучательности черного тела:
Интегрируя в пределах изменения λ от 0 до ∞ получаем
В результате разложения подынтегрального выражения в ряд и его интегрирования получают расчетное выражение для излучательности черного тела, называемое законом Стефана-Больцмана:
где Е 0 - излучательность черного тела, Вт/м 2 ;
σ - постоянная Стефана Больцмана, Вт/(м 2 К 4);
σ = (5,67032 ± 0,00071) 10 -8 ;
Т- термодинамическая температура, К.
Формулу часто записывают в более удобной для расчета форме:
Эту формулу мы будем использовать для расчетов. Но это не окончательная формула. Она справедлива только для черных тел. О том как использовать для серых тел будет описано ниже.
где E 0 - коэффициент излучения черного тела; С 0 = 5,67 Вт/(м 2 К 4).
Закон Стефана-Больцмана формулируют так: излучательность чер-ного тела прямо пропорциональна его термодинамической температуре в четвертой степени.
Спектральное распределение излучения черного тела при различных температурах
λ - длина волны от 0 до 10 мкм (0-10000 нм)
E 0λ - следует понимать так: Как если бы в объеме (м 3) черного тела находиться определенное количество энергии (Вт). Это не означает, что оно излучает такую энергию только наружными частичками. Просто если собрать все частички черного тела в объеме и измерить каждой частички излучаетельность во всех направлениях и сложить их все, то мы получим полную энергию на объеме, которая и указана на графике.
Как видно из расположения изотерм, каждая из них имеет максимум, причем, чем больше термодинамическая температура, тем больше значение E0λ, отвечающее максимуму, а сама точка максимума перемещается в область более коротких волн. Перемещение максимальной спектральной излучательности E0λmax в область более коротких волн известно под названием
закона смещения Вина, по которому
T λ max = 2,88 10 -3 м К = const и λ max = 2,88 10 -3 /Т,
где λ max - длина волны, соответствующая максимальному значению спектральной излучаетльности E 0λmax .
Так, например, при Т = 6000 К (примерная температура поверхности Солнца) максимум Е 0λ располагается в области видимого излучения, на которую падает около 50% излучательности Солнца.
Элементарная площадка под изотермой, заштрихованная на графике равна Е 0λ Δλ. Ясно, что сумма этих площадок, т.е. интеграл представляет собой излучательность черного тела E 0 . Следовательно, площадь между изотермой и осью абсцисс изображает в условном масштабе диаграммы излучательность черного тела. При небольших значениях термодинамической температуры изотермы проходят в непосредственной близости к оси абсцисс, и указанная площадь становится столь малой, что практически ее можно считать равной нулю.
Большую роль в технике играют понятия о так называемых серых телах и сером излучении. Серым называется неселективный тепловой излучатель, способный излучать сплошной спектр, со спектральной излучательностыо E λ для волн всех длин и при всех температурах, составляющей неизменную долю от спектральной излучательности черного тела Е 0λ т.е.
Постоянная ε называется коэффициентом черноты теплового излучателя. Для серых тел коэффициент черноты ε
На графике схематически показаны кривые распределения по длинам волн спектральной излучательности абсолютно черного тела Е λ (ε = 1) и спектральной излучательности серого тела Еλ той же температуры, что и черное тело (при ε = 0,5 и ε = 0,25). Излучательность серого тела
Произведение
называется коэффициентом излучения серого тела.
Полученные из опыта значения коэффициента излучения даны в справочной литературе.
Большинство тел, применяемых в технике, могут быть приняты за серые тела, и их излучение - за серое излучение. Более точные исследования показывают, что это возможно только в первом приближении, однако достаточно для практических целей. Отклонение от закона Стефана- Больцмана для серых тел обычно учитывается тем, что коэффициент излучения С принимают зависящим от температуры. В связи с этим в таблицах указывается интервал температур, для которых экспериментально определено значение коэффициента излучения С.
В дальнейшем для упрощения выводов будем считать, что коэффициент излучения серого тела не зависит от температуры.
Коэффициенты черноты некоторых материалов
(Материал / Температура в °С / Величина Е)
Алюминий окисленный / 200-600 / 0,11 -0,19
Алюминий полированный / 225-575 / 0,039-0,057
Кирпич красный / 20 / 0,93
Кирпич огнеупорный / - / 0,8-0,9
Медь окисленная / 200-600 / 0,57-0,87
Свинец окисленный / 200 / 0,63
Сталь шлифованная / 940-1100 / 0,55-0,61
Чугун обточенный / 830-910 / 0,6-0,7
Чугун окисленный / 200-600 / 0,64-0,78
Алюминий полированный / 50-500 / 0,04-0,06
Бронза / 50 / 0,1
Железо листовое оцинкованное, блестящее / 30 / 0,23
Жесть белая, старая / 20 / 0,28
Золото полированное / 200 - 600 / 0,02-0,03
Латунь матовая / 20-350 / 0,22
Медь полированная / 50-100 / 0,02
Никель полированный / 200-400 / 0,07-0,09
Олово блестящее / 20-50 / 0,04-0,06
Серебро полированное / 200-600 / 0,02-0,03
Стальной листовой прокат / 50 / 0,56
Сталь окисленная / 200-600 / 0,8
Сталь сильно окисленная / 500 / 0,98
Чугунное литье / 50 / 0,81
Асбестовый картон / 20 / 0,96
Дерево строганое / 20 / 0,8-0,9
Кирпич огнеупорный / 500-1000 / 0,8-0,9
Кирпич шамотный / 1000 / 0,75
Кирпич красный, шероховатый / 20 / 0,88-0,93
Лак черный, матовый / 40-100 / 0,96-0,98
Лак белый / 40-100 / 0,8-0,95
Масляные краски различных цветов / 100 / 0,92-0,96
Сажа ламповая / 20-400 / 0,95
Стекло / 20-100 / 0,91-0,94
Эмаль белая / 20 / 0,9
Закон Кирхгофа
Закон Кирхгофа устанавливает зависимость между излучательностью и коэффициентом поглощения серого тела.
Рассмотрим два параллельных серых тела бесконечной протяженности с плоскими поверхностями площадью А каждое.
Бесконечно протяженная плоскость дает возможность приблизить расчеты по нахождению реального излучения на практических и теоретических опытах. При теоретических опытах находят реальное значение за счет интегральных выражений, а при опытах, большая плоскость приближает расчеты к реальным значениям. Тем самым, мы как бы, большой бесконечной плоскостью гасим влияние ненужных боковых и угловых излучений, которые улетают и не поглощаются экспериментальными пластинами.
То есть, если коэффициент умножить на излучательность, то получим результирующее значение излучения (Вт).
Можно положить, что все лучи, посылаемые одним телом, полностью попадают на другое. Примем, что коэффициенты пропускания этих тел D 1 = D 2 = 0 и между поверхностями двух плоскостей находится теплопрозрачная (диатермическая) среда. Обозначим через E 1 , B 1 , F 1 , T 1 , и E 2 , B 2 , F 2 , T 2 соответственно излучательности, коэффициенты поглощения, отражения и температуры пов ерхностей первого и второго тел.
Поток лучистой энергии от поверхности 1 к поверхности 2 равен произведению излучательности поверхности 1 на ее площадь А, т.е. Е 1 А, из которого часть Е 1 В 2 А поглощается поверхностью 2, а часть Е 1 F 2 А отражается обратно на поверхность 1. Из этого отраженного потока Е 1 F 2 А поверхность 1 поглощает E 1 F 2 B 1 A и отражает E 1 F 1 F 2 A. ИЗ отраженного потока энергии E 1 F 1 F 2 A поверхность 2 вновь поглотит E 1 F 1 F 2 B 2 A и отразит E 1 F 1 F 2 A и т.д.
Аналогично происходит передача лучистой энергии потоком Е 2 от поверхности 2 к поверхности 1. В итоге поток лучистой энергии, поглощенный поверхностью 2 (или отданный поверхностью 1),
Поток лучистой энергии, поглощенной поверхностью 1 (или отданной поверхностью 2),
В окончательном итоге поток лучистой энергии, переданной поверхностью 1 к поверхности 2, будет равен разности лучистых потоков Ф 1→2 и Ф 2→1 т.е.
Полученное выражение справедливо при всех значениях температур Т 1 и Т 2 и, в частности, при Т 1 = Т 2 . В последнем случае рассматриваемая система находится в динамическом тепловом равновесии, и на основании второго начала термодинамики необходимо положить Ф 1→2 = Ф 2→1 откуда следует
Е 1 В 2 = Е 2 B 1 или
Полученное равенство носит название закона Кирхгофа: отношение излучательности тела к его коэффициенту поглощения для всех серых тел, находящихся при одной и той же температуре, одинаково и равно излучательности черного тела при той же температуре.
Если какое-либо тело имеет малый коэффициент поглощения, как например, хорошо полированный металл, то это тело имеет и малую излучательность. На этом основании для уменьшения потерь теплоты излучением во внешнюю среду теплоотдающие поверхности покрывают листами полированного металла для тепловой изоляции.
При выводе закона Кирхгофа рассматривалось серое излучение. Вывод останется справедливым и в том случае, если тепловое излучение обоих тел рассматривается только в некоторой части спектра, но однако имеет одинаковый характер, т.е. оба тела испускают лучи, длины волн которых лежат в одной и той же произвольной спектральной области. В предельном случае приходим к случаю монохроматического излучения. Тогда
т.е. для монохроматического излучения закон Кирхгофа должен быть сформулирован так: отношение спектральной излучательности какого-либо тела при определенной длине волны к его коэффициенту поглощения при той же длине волны одинаково для всех тел, находящихся при одинаковых температурах, и равно спектральной излучательности черного тела при той же длине волны и той же температуре.
Заключаем, что для серого тела В = ε, т.е. понятия «коэффициент поглощения» В и «коэффициент черноты» ε для серого тела совпадают. По определению коэффициент черноты не зависит ни от температуры, ни от длины волны, а следовательно, и коэффи-циент поглощения серого тела также не зависит ни от длины волны, ни от температуры.
Излучение газов
Излучение газов существенно отличается от излучения твердых тел. Поглощение и излучение газов - селективное (выборочное). Газы поглощают и излучают лучистую энергию только в определенных, довольно узких интервалах Δλ длин волн - так называемых полосах. В остальной части спектра газы не излучают и не поглощают лучистой энергии.
Двухатомные газы обладают ничтожно малой способностью поглощать лучистую энергию, а следовательно, и малой способностью ее излучать. Поэтому эти газы обычно считают диатермичными. В отличие от двухатомных газов многоатомные, в том числе и трехатомные газы, обладают значительной способностью излучать и поглощать лучистую энергию. Из трехатомных газов в области теплотехнических расчетов наибольший практический интерес представляют углекислый газ (CO 2) и водяной пар (H 2 O), имеющие по три полосы излучения.
В отличие от твердых тел показатель поглощения для газов (конечно, в области полос поглощения) мал. Поэтому для газообразных тел уже нельзя говорить о «поверхностном» поглощении, так как поглощение лучистой энергии происходит в конечном объеме газа. В этом смысле поглощение и излучение газов называются объемными. Кроме того, показатель поглощения b λ для газов зависит от температуры.
По закону поглощения спектральный коэффициент поглощения тела может быть определен по:
Для газообразных тел эта зависимость несколько усложняется тем, что на коэффициент поглощения газа влияет его давление. Последнее объясняется тем, что поглощение (излучение) протекает тем интенсивнее, чем большее число молекул встретит луч на своем пути, а объемное число молекул (отношение числа молекул к объему) прямо пропорционально давлению (при t = const).
В технических расчетах газового излучения, обычно поглощающие газы (CO 2 и H 2 O) входят как компоненты в состав смеси газов. Если давление смеси p, а парциальное давление поглощающего (или излучающего) газа р i , то в необходимо вместо l подставить величину р i 1. Величина р i 1, представляющая собой произведение давления газа на его толщину, носит название эффективной толщины слоя. Таким образом, для газов спектральный коэффициент поглощения
Спектральный коэффициент поглощения газа (в пространстве) зависит от физических свойств газа, формы пространства, его размеров и температуры газа. Тогда в соответствии с законом Кирхгофа спектральная излучательность
Излучательность в пределах одной полосы спектра
По этой формуле определяют излучательность газа в свободное пространство (пустоту). (Свободное пространство можно рассматривать как черное пространство при 0 К.) Но газовое пространство всегда ограничено поверхностью твердого тела, в общем случае имеющей температуру Т ст ≠ Т г и коэффициент черноты ε ст
Излучательность газа в замкнутом пространстве равна сумме излучательностей, взятых по всем полосам спектра:
Опытные исследования показали, что излучательность газов не следует закону Стефана- Больцмана, т.е. зависимости от четвертой степени абсолютной температуры.
Однако для практических расчетов излучения газов пользуются законом четвертых степеней, вводя соответствующую поправку в значение коэффициента черноты газа ε г:
Здесь ε г = f(T,p l)
Средняя длина пути луча
где V- газовый объем; А - площадь поверхности оболочки.
Излучательность газа, компонентами которого являются CO 2 и H 2 O (газообразные продукты сгорания), к оболочке серого тела
в которой последний член учитывает собственное излучение оболочки.
Так называемый эффективный коэффициент черноты оболочки ε" ст, больший, чем ε ст, в связи с наличием излучающего газа.
Коэффициент черноты газа при температуре газа t г
Значения степени черноты ε CO2 и ε H2O в зависимости от температуры при различных значениях параметра p i l приведены на рисунке.
Поправочный коэффициент β определяют по графику.
Полосы излучения и поглощения для С0 2 и Н 2 0 несколько перекрывают одна другую, в связи с чем часть энергии, излучаемой одним газом, поглощается другим. Поэтому коэффициент черноты смеси углекислого газа и водяного пара при температуре стенки t ст
где Δε г - поправка, учитывающая указанное поглощение. Для газообразных продуктов сгорания обычного состава Δε г = 2 - 4% и ею можно пренебречь.
Можно принять, что при ε ст = 0,8 + 1,0 эффективный коэффициент черноты оболочки ε" ст = 0,5(ε ст + 1).
Указанные особенности излучения и поглощения газов позволяют установить механизм так называемого «парникового эффекта», который оказывает существенное влияние на формирование и изменение климата Земли.
Большая часть солнечной радиации проходит сквозь атмосферу и нагревает поверхность Земли. В свою очередь Землей испускается инфракрасное излучение, в результате чего она охлаждается. Однако часть это го излучения поглощается многоатомными («парниковыми») газами атмосферы, которая вследствие этого играет роль «одеяла», удерживающего теплоту. При этом наибольшее влияние на глобальное потепление оказывают такие «парниковые» газы, как двуокись углерода (55%), фреоны и родственные им газы (25%), метан (15%) и др.
На следующей странице еще будут затронуты некоторые законы. Также будет детальное пояснения как происходит тепловое излучение через окно. Будут описаны некоторые факторы, влияющие на теплообмен излучением, а также будут реальные задачи на излучение.
Экспериментально обнаружено, что тепловое излучение от нагретого тела притягивает - а не отталкивает! - находящиеся поблизости атомы. Хотя явление основывается на хорошо известных эффектах атомной физики, оно долгое время оставалось незамеченным и было теоретически предсказано всего четыре года назад.
Сдвиг уровней энергии за счет теплового излучения
Недавно в архиве электронных препринтов появилась , сообщающая об экспериментальном подтверждении того, что тепловое излучение от горячего тела способно притягивать к телу находящиеся поблизости атомы. Эффект выглядит, на первый взгляд, противоестественным. Тепловое излучение, испущенное нагретым телом, улетает прочь от источника - так почему же оно способно вызывать силу притяжения ?!
Показать комментарии (182)
Свернуть комментарии (182)
В обсуждении, как это почти всегда сейчас происходит, постулирован один из вариантов "объяснения". На самом деле, его применимость нужно было обосновать.
Игорь! Вы очень хороший человек. Вот уже не один год Вы катите камень своей миссии.
Что есть гравитация? Разве её механическое рассмотрение опять стало научным?
В описанном эксперименте было зарегистрировано изменение инерции.
Остальное от лукавого, да?
Очень интересен ход мыслей о доске на волнах. (я сам из бывших).
Все же, там могут быть разные простые эффекты. Например, движение в сторону понижения дна. В этой ситуации каждая следующая волна может быть чуть ниже, и все еще имеет вертикальную компоненту.
Интересно, а добавление нанотрубок в асфальт никак не связано с премией за топологию?
Нет?
На плоскости ЭМ волны не рисуются?
Ну, да, ... да.
И опять эти вихри на уровне Декарта
Ответить
Основная ценность данной статьи – она рушит некоторые стереотипы и заставляет размышлять, что способствует развитию творческого мышления. Я очень рад, что такие статьи здесь начали появляться.
Можно немного пофантазировать. Если еще понижать энергию тела (объекта), включая энергию внутренних взаимодействий в элементарных частицах, то энергия объекта станет отрицательной. Такой объект будет выталкиваться обычной гравитацией и будет обладать свойством антигравитации. На мой взгляд, современный вакуум нашего Мира не обладает абсолютной нулевой энергией – т.к. он является хорошо структурированной средой, в отличии от абсолютного хаоса. Просто уровень энергии вакуума в шкале энергии принят равным нулю. Поэтому может существовать уровень энергии меньше уровня энергии вакуума - в этом ничего мистического нет.
Ответить
"Возвращаясь к исходной теоретической статье 2013 года, упомянем потенциальную важность этого эффекта не только для атомных экспериментов, но и для космических явлений. Авторы рассмотрели силы, действующие внутри пылевого облака плотностью 1 г/см3, нагретого до 300 К и состоящего из частиц размером 5 микрон."
Нет ли здесь ошибки? Уж больно велика плотность пылевого облака, как у верхнего слоя реголита.
И по самому явлению: а если взять более нетривиальный вариант задачи - действие теплового излучения на неполяризуемую частицу, например, электрон. Куда будет направлена сила? Нагреватель - 100% диэлектрик.
Ответить
Да, это высокая плотность, на грани слипания пылинок.
У изолированного электрона нет уровней энергии, ему нечего понижать. Ну и дипольный момент у него отсутствует, в пределах погрешностей (там в тексте как раз есть ссылка на поиски ЭДМ электрона). Поэтому на него эта сила не действует. К тому же он заряжен, на нем хорошо рассеиваются фотоны, так что в целом он будет просто отталкиваться за счет давления.
Ответить
Я не про нагретое тело говорил. А про другие излучатели и спектры.
Все что мы тут обсуждаем это волновые эффекты. Значит они не могут быть ограничены только ИК диапазоном.
Правильно ли я понимаю, что в зависимости от размера частицы нужно подбирать соответствующую длину волны?
Для тяжелых атомов или атомов водорода надо подбирать свою частоту чтоб притяжение было максимальным?Сейчас в моей голове крутится прикольная идея как такое проверить например на волнах в бассейне или море.
Т.е. сделать механическую игрушку, которая будет плыть против волн.
Что думаете на счет такой возможности?Ответить
1) Длина волны должна быть существенно больше размера частицы.
2) Сама система не должна взаимодействовать с внешним воздействием как целое, взаимодействие осуществляется только за счет индуцированной поляризации.
3) Должен быть дискретный спектр возбуждений, а энергии квантов должны быть существенно меньше расстояний между уровнями, иначе волны будут легко рассеиваться и оказывать тем самым давление. При выполнении этих условий эффект от длины волны уже не зависит.
4) Сила должна быть векторной, а не скалярной, чтобы понижать энергию системы.А теперь представьте, можно ли это реализовать для волн на воде.
Ответить
Частично этот эффект я хорошо наблюдаю в реальном мире. Я люблю гоняться на яхтах. И мастера спорта по яхтингу выигрывают регаты именно за счет умения правильно ходить против волны. Т.е. если все делать грамотно, то набегающие волны придают яхте дополнительную энергию.
Фактически это парадокс. Но он хорошо заметен в гонках. Как только поднимаются волны, сразу же происходит "квантование" по уровням мастерства)) Любители затормаживаются, а профи наоборот получают дополнительное преимущество.Так что такая игрушка вполне реальна.
Я настраивал свою яхту так, что она шла без управления и какого либо вмешательства против ветра и против волн без проблем.
Если копать глубже, то именно такая настройка и дает максимальное преимущество.Скажем так, если представить себе точечный источник сильного ветра посередине озера, то моя яхта будет стремиться к нему и ходить кругами до бесконечности...
очень красивая и реальная аналогия например движения земли вокруг солнца)))
и создается впечатление что есть некая сила которая тащит яхту к источнику ветра.Кстати можно задачку вынести на элементы и оценить например минимальное расстояние на которое яхта может подойти к источнику ветра.
Напомню что яхта под парусами ходит против ветра галсами, описывая подобие синусоиды. Поворачивает она только через нос. Ели ее развернет то магия исчезнет и она пойдет назад по ветру.
Ответить
Вы, на мой взгляд, немного запутались. В хождении галсом нет никаких похожих на описываемый эффектов. Там сложная сумма вполне определенных сил, которая дает результирующую силу, у которой есть ненулевая отрицательная проекция вдоль оси направления ветра.
Ответить
-
Я думаю, что волны тут не причем. И физика другая. Это наподобие реактивной тяги, которая действует перпендикулярно направлению ветра за счет паруса (парус разворачивает ветер). При этом, если яхту развернуть немного против ветра, то она туда и пойдет, т.к. сопротивление воды в этом направлении будет меньше, чем прямой снос яхты ветром. Желаю Вам хорошего отдыха, и побольше коньячка!
Ответить
Нет никакой реактивной тяги конечно. Вернее ваша мысль понятна но это не корректное определение.
Точно так же сказать что планер, которые летает за счет воздушных потоков создает реактивную тягу.
Паруса против ветра работают как крыло самолета.
Мастерство яхтсмена влияет на то как он настаивает парус и придает ему наиболее эффективную форму для создания тяги. Там все очень не тривиально. Иногда смещение на 1 см шкота (веревки) являет критичным. Поначалу я даже насечки рисовал чтоб не отставать от общей компашки.Что касается физики.
Обычных волн без ветра не бывает. На этой идее мой коллега получил докторскую по физике. Кусочек докторской колбаски достался и мне как рабочей лошадке за программирование модели и оптимизацию. Но работа была интересная.
Аналогия следующая. На заре освоения ветра и путешествий на парусных кораблях был только один путь - хождение по ветру. При боковом ветре без киля у корабля огромный снос. Отсюда и пошло выражение "ждать попутного ветра".
Но потом появились киль и треугольные паруса и получилось ходить против ветра галсами.Тоже самое возможно и для хождения под солнечными парусами. Т.е. можно ходить не только по ветру но и галсами идти к источнику излучения, например звезде.
Круто?Ответить
-
С галсирующей яхтой все банально: по ветру яхта набирает кинетическую энергию (паруса "раскрыты"), при движении против за счет взаимодействия с уже водной средой разворачивается против ветра (парус при этом ставится в положение минимального сопротивления ветру). После чего яхта реально может проехать гораздо дальше, чем на стадии разгона, постепенно теряя кинетическую энергию на трение (в жидком геллии можно было бы угнать хоть на бесконечность). Таким образом, в Вашей задаче единственный вопрос касается того, чем развернуть заведомо сложенный (или размещенный ребром к солнцу) парус. Вариантов, конечно, куча: гравитационное поле планеты, магнитное (или электромагнитное) поле от внешнего источника - и т. д. и т. п., но увы, все они требуют именно некоего внешнего источника. Если для решения конкретной навигационной задачи он у Вас есть - летите. Если нет... Силами самой установки Вы его не получите. Закон сохранения импульса, мать его))
Ответить
Для того чтоб пойти против ветра яхте не надо идти по ветру. Все старты гонок идут против ветра.
Повторюсь что треугольный парус - это крыло самолета с подъемной силой направленной под углом к корпусу лодки. И проекции это силы хватает чтоб идти под углом 30 градусов к ветру. Если ставить яхту еще острее, то встречный ветер уже тормозит ее и парус начинает колебаться и теряет аэродинамическую форму. И те кто лучше чувствуют этот предел выигрывают гонки.
По ветру гоняться не интересно.Ответить
В реальном мире есть)) И вопрос в том, что является килем. Но это все запатентовано или закрыто NDA и я даже не имею право говорить и намекать на конкретные решения.
А вот аналогии можно обсуждать открыто.
Решите эту задачку и получите удовольствие. Денег не заработаете.
Яхта с килем и парусами - это система на плоской поверхности с колебаниями в 3ем измерении. Она использует 2 среды.
Когда мы переходим в космос, то все аналогично но плюс одно измерение.
Если вы знакомы с ТРИЗом (теория решения изобретательских задач) то там есть четкие методы для решения таких задач. Вернее там есть подсказки как мыслить.Ответить
На первый взгляд далекая...так как тут волны и ветер. Но на примере яхты все работает. Если она отбалансирована то стремится к источнику ветра галсами. Ты просто сидишь и наслаждаешься физикой процесса попивая коньячок. Особенно прикольно наблюдать моменты ускорения и динамику процесса в разных точках траектории. Руки не дошли правда оценить примерную функцию которая описывает траекторию.
Мы строили похожие модели для частиц и гоняли их на компе.
Я предлагаю другой эксперимент.
Берем шарики или мячики разного размера и засовываем внутрь вибраторы с настраевоемой частотой.
Бросаем их на гладкую поверхность воды и наблюдаем эффект волнового притяжения или отталкивания. Без ветра. Только за счет вибраций и интерференции волн на воде. Надо только подобрать частоту. Стоячие волны и резонанс сделают свое дело))
Мне кажется где то я видел такое видео.Ответить
Дальний ИК спектр удобен тем, что энергии фотонов все еще малы, поэтому все требования выполняются. Более низкие температуры тоже подойдут, но там эффект уже очень слабый. При температурах в тысячи градусов рассеяние фотонов уже намного сильнее, и оно перебивает этот эффект.
Ответить
А вот простой эксперимент по нашей теме. Можете объяснить?
За счет чего кривая траектория оказывается быстрее чем путь по прямой?
Очевидно что если мы это наблюдаем в нашем масштабе то в квантовом мире будет точно так же. И в макро мире тоже.
Ответить
Банальная школьная задачка по физике. Упрощаем модель до одной прямолинейной траектории с малым углом к горизонтали - и траектории в виде линии с изломом, где первый участок наклонен к горизонту значительно сильнее, а у второго наклон еще меньше, чем у первой траектории. Начало и конец траекторий один и тот же. Трением пренебрежем. И рассчитаем время прибытия к "финишу" для груза по одному и другому пути. 2-й з-н Н. (восьмиклассники знают, что это) даст, что время прибытия к финишу по второй траектории меньше. Если теперь дополните задачку второй частью установки, представляющую зеркальное отражение относительно вертикали в конце траектории, немного скруглите края, то получите свой случай. Банальщина. Уровень "С" на ЕГЭ по физике. Даже не олимпиадная задача по сложности
Ответить
Ваша идея с упрощением мне нравится. Может это поможет детишкам. Дайте время мне подумать и попробовать поговорить с подростками.
А если без упрощения и все так банально, то какая форма траектории наиболее быстрая?
Ответить
"При температурах в тысячи градусов рассеяние фотонов уже намного сильнее, и оно перебивает этот эффект."...
Вот именно!!!
Предположительно этот эффект работает в ограниченной зоне и соответствующих видов энергетических взаимодействий. "Частотная дисперсия" и соответствующая ей динамика - превалируют в граничных зонах. Некоторые нюансы этих процессов в 1991 году пытался раскопать Володя Лисин, но так,
наверное и не успел. (просто я не смог до него дозвониться.). По-моему, этот эффект угасает по мере уменьшения температурных градиентов и (интенсивности конвекционных потоков) в анализируемой зоне.
http://maxpark.com/community/5302/content/3334997#comment-44 797112
#10 MAG » 04.09.2015, 22:02
http://globalwave.tv/forum/viewtopic.php?f=20&t=65
Пролетели столетия, но без чудес... - "ни туды и ни сюды": (Фильм 7. Теплота и температура)
https://www.youtube.com/watch?v=FR45i5WXGL8&index=7& list=PLgQC7tmTSjqTEDDVkR38piZvD14Kde
rYw
Ответить
Забавный эффект. Он может пролить свет на проблему первого грамма при образовании планет - как микроскопическая пыль может слипнуться в газо-пылевом облаке. Пока атом, положим, водорода, вдали от частиц, он находиться практически в изотропном тепловом излучении. Но если к нему ненароком приблизятся две пылинки, то, взаимодействуя своим излучением с атомом, получат импульс друг к другу! Сила-то во много раз больше гравитационной.
Ответить
Для слипания пылинок не надо городить такой крутой физики. Да что "пылинки", мы же все понимаем, что речь скорее всего идёт про H2O, как основной твёрдый компонент во многих облаках? Соединения углерода с водородом чрезмерно летучи (до пентана), про аммиак вообще ничего не скажу, вещества кроме H, He, C, N, O - в меньшинстве, на сложную органику тоже мало надежд. Так что твёрдой будет в основном вода. Вероятно что в реальных облаках газа льдинки-снежинки движутся достаточно хаотично и относительно быстро, я полагаю что со скоростями самое меньшее, сантиметры в секунду. Подобный эффект, как в статье, просто не создаст такого потенциала, чтобы снежинки сталкивались - характерные относительные скорости снежинок слишком велики и снежинки проходят потенциальную яму друг-друга за доли секунды. Но не беда. Снежинки и без того часто сталкиваются и чисто механически на этом теряют энергию. В какой-то момент они слипнутся за счет молекулярных сил в момент контакта и останутся вместе, так что будут образовываться снежные хлопья. Тут, чтобы скатать небольшие и очень рыхлые снежки, не нужно ни тепловое, ни гравитационное притяжение - требуется только постепенное перемешивание облака.
Также полагаю что расчет в статье имеет грубую ошибку. Учитывалось попарное притяжение пылинок. Но пыль в плотном облаке непрозрачна и даёт равномерный жар со всех сторон, т.е. имеем пылинку внутри тёплой полой камеры. И вот с чего бы она летела бы в область ближайшей пыльцы? Т.е. чтобы притяжение работало, нужен холодный космос, а в плотном облаке его не видно, а значит нет и теплового градиента.
Ответить
>Также полагаю что расчет в статье имеет грубую ошибку. Учитывалось попарное притяжение пылинок. Но пыль в плотном облаке непрозрачна и даёт равномерный жар со всех сторон, т.е. имеем пылинку внутри тёплой полой камеры.
Вот здесь не соглашусь. Тут можно провести аналогию с плазмой. В приближении идеальной бесстолкновительной плазмы всё примерно как вы говорите: рассматривается среднее поле, которое, в отсутствие внешних зарядов и токов, равно нулю - вклады от заряженных частиц полностью друг друга компенсируют. Тем не менее, когда мы начинаем рассматривать отдельные ионы, оказывается, что воздействие со стороны ближайших соседей таки присутствует, и его необходимо учитывать (что делается через столкновительный интеграл Ландау). Характерный расстояние, за которым о попарном взаимодействии можно забыть, - дебаевский радиус.
Для рассматриваемого взаимодействия, полагаю, аналогичный параметр будет бесконечным: интеграл от 1/r^2 сходится. Для строгого доказательства надо бы построить кинетическое уравнение для "тумана" из капелек с таким взаимодействием. Ну, или воспользоваться уравнением Больцмана: сечение рассеяния конечное, значит, так изощряться, как в плазме, вводя среднее поле, не придётся.
Ну вот, думал, интересная идея для статьи, а всё тривиально. :(
А в обсуждаемой статье поступили очень просто: оценили общую потенциальную энергию сферического облака из микрочастиц с гауссовым распределением. Для гравитации есть готовая формула, для этого взаимодействия (на асимптотике r>>R) посчитали. И оказалось, что есть заметная область, где вклад гравитации много меньше.
Ответить
> Для рассматриваемого взаимодействия, полагаю, аналогичный параметр будет бесконечным
Может, нулевым? В целом я не очень понял ваш пост, в нём переизбыток математики которую я не знаю, когда тут проще - чтобы была неуравновешенная сила, нужен градиент плотности излучения, когда градиента нет, силы считай нет, т.к. она одинакова во все стороны.
> И оказалось, что есть заметная область, где вклад гравитации много меньше.
Нельзя ли чуть поконкретнее? Я не очень понимаю, как этот эффект может помогать образованию чего-либо в космосе, чтобы иметь хоть какое-то значение. По мне так вычислена бесполезная величина. Как всё равно что доказывать что эффект в более чем в 100500 раз сильнее чем гравитационное взаимодействие между соседними атомами в атмосфере Юпитера - я соглашусь, но это лишь потому что гравитационное взаимодействие отдельных пылинок в общем-то не интересно вообще. Зато гравитация хотя бы не экранируется.
Эффект, полагаю, усиливается в ближнем поле, когда расстояние стремится к 0, но это уже описание как именно происходит столкновение пылинок, если они уже столкнулись.
PS: потенциал пылинки в тепловом излучении, я так понимаю, по порядку величины не зависит от размеров облака - этот потенциал зависит лишь от плотности излучения, т.е. от температуры и степени непрозрачности облака. Степень непрозрачности по порядку величины можно взять 1. Получается, не важно какое у нас облако, значение имеет лишь средняя температура кругом. Насколько велик этот потенциал, если его выразить в величине кинетической энергии м/c? (посчитать может и могу, но может есть готовое решение?) Также если облако непрозрачно, то потенциал облака в целом будет функцией от площади поверхности облака. Любопытно, получили то же поверхностное натяжение, но чуть другим образом. А внутри облака пыль будет свободной.
Ответить
Вы откройте статью 2013 года, посмотрите, там несложно, там все описано обычным человеческим языком.
Они для иллюстрации взяли облако конечного радиуса 300 метров и тупо подставили числа в формулы для ситуации внутри и снаружи облака. Главное замечание в том, что даже снаружи на расстоянии чуть ли километр от центра тепловое притяжение все еще сильнее гравитационного. Это просто для того, чтобы почувствовать масштаб эффекта. Они признают, что реальная ситуация куда сложнее, и моделировать ее надо тщательно.
Ответить
Пыль в основном представлена (при 400 °К) оливином, сажей и частичками кремния. Ими "коптят" красные сверхгиганты.
Пылинки перерабатывают кинетическую энергию в тепловую. И они взаимодействуют не друг с другом, а с оказавшимися поблизости атомами или молекулами, которые прозрачны для излучения. Поскольку r - в кубе, то пылинки, оказавшиеся в миллиметре, сантиметре от АТОМА, тянут его каждый на себя, при этом появляется результирующая сила, сближающая пылинки. При этом пылинки в метре - игнорируются из-за уменьшения силы взаимодействия в миллиарды (а то и триллионы) раз.
Ответить
«Это излучение расходится во все стороны, поэтому плотность его энергии падает с расстоянием как 1/r2. Атом, находясь поблизости, чувствует это излучение - ведь оно понижает его энергию. А поскольку атом стремится понизить свою энергию взаимодействия как можно сильнее, ему энергетически выгодно приблизиться к шару - ведь там понижение энергии наиболее существенно!»
Но, позвольте, если атом устремляется к нагретому шару, то он никак не понизит свою энергию, а, наоборот, только повысит ее. Полагаю, что это не корректное объяснение.
Ответить
Тут придумал задачу. Пусть есть термостабилизированная камера, составленная из двух черных полусфер различного радиуса, ориентированных в разные стороны, и дополнительного плоского кольца. Пусть левая полусфера имеет меньший радиус чем правая, плоская перегородка делает область камеры замкнутой. Пусть атом находится в центре кривизны каждой из двух полусфер и неподвижен. Пусть полусферы тёплые. Вопрос - будет ли атом испытывать тепловую силу в одну из сторон?
Тут я вижу 2 решения: 1) в такой камере быстро возникнет тепловое равновесие, т.е. плотность излучения будет одинаковой со всех сторон, причем одинаковой в любой из точек камеры. Если плотность теплового излучения в камере не зависит от выбранной точки, то и потенциал взаимодействия с излучением не меняется, а значит нет и силы.
2) Неверное решение. Разбиваем стенку на элементы поверхности равной площади и интегрируем силу взаимодействия атома с элементом поверхности. Получается, что плоское кольцо даёт нулевой вклад, а более близкая левая поверхность имеет квадратично меньше точек, каждая из которых тащит в куб раз сильнее - т.е. пылинка летит к ближайшей поверхности, т.е. налево.
Как видно, ответ совершенно разный.
Объяснение противоречия. Если у нас есть излучающий элемент несферической формы, то он светит не во все стороны одинаково. Как итог, имеем градиент плотности излучения, направление которого не направлено на излучатель. Далее получаем вот что - разбивать сложную поверхность на точки, и рассматривать их как КРУГЛЫЕ пылинки становится совсем уже некорректно.
Ответить
Тут ещё более интересная задача на ум пришла. Пусть у нас есть излучатель тепла в виде плоского черного кольца, радиусы которого внешний и внутренний равны R и r. И точно на оси кольца, на расстоянии h расположен атом. Считать h< Решение 1 (неверное!). Разбить кольцо на "пылинки", далее брать интеграл силы притяжения атома и элементов кольца по поверхности. Расчет не интересен, т.к. так или иначе, получим, что атом втягивается в кольцо. Сдаётся мне, что решение 1 содержит ошибку, я вроде бы понимаю где, но не могу объяснить простыми словами. Эта задача показывает вот что. Атом не притягивается к излучающему тепло объекту, т.е. вектор силы не направлен на излучающую поверхность. Нам совершенно не важно ОТКУДА идёт излучение, нам важно СКОЛЬКО излучения в данной конкретно точке и какой градиент плотности излучения. Атом идёт в сторону градиента плотности излучения, а этот градиент может быть направлен даже в ту полуплоскость, в которой нет ни одной точки излучателя. Задача 3. То же кольцо что в п.2, но атом изначально в точке h=0. Это состояние равновесно и симметрично, но неустойчиво. Решением будет спонтанное нарушение симметрии. Атом вытолкнется с точки положения центра симметрии, т.к. оно неустойчиво. Также я обращаю внимание - не надо заменять облако на притягивающиеся пылинки. Получится плохо. Если 3 пылинки встанут на одной прямой, и будут слегка затенять одна другую, то симметрия спонтанно нарушится, этого нет в гравитационных силах, т.к. гравитация не экранируется. Ответить
У меня вопрос (не только к Игорю, а ко всем). Как потенциальная энергия входит в гравитационную массу системы? Мне хочется разобраться с этим вопросом. Например, вселенная состоит из равномерно расположенных в пространстве пылинок, которые гравитационно друг с другом взаимодействуют. Очевидно, что такая система обладает большой потенциальной энергией, поскольку есть состояние системы, в которой эти пылинки сконцентрированы в галактики, каждая из которых обладает меньшей потенциальной энергией, в сравнении с разбросанными по пространству пылинками из которых они состоят. Конкретный вопрос заключается в следующем - входит ли потенциальная энергия этой системы в гравитационную массу вселенной? Ответить
Я такой вопрос не поднимал. :) Также мне казалось, что расширение вселенной с учетом тёмной энергии и покраснением фотонов нарушает закон сохранения энергии, но при большом желании можно вывернуться и сказать, что полная энергия вселенной всё равно 0, т.к. вещество находится в потенциальной яме, и чем больше вещества, тем яма глубже. За что купил, за то продаю - сам в деталях не силён. Про потенциальную энергию, она как правило считается меньшей нуля. Т.е. свободные частицы - это нуль, связанные - это уже меньше чем 0. Так что отрицательная потенциальная энергия работает как отрицательная масса (дефект массы) - масса системы меньше чем масса отдельных компонент. К примеру, при коллапсе сверхновой потенциальная энергия уходит в большой минус, а разность масс того что было и стало - может излучиться вовне в виде фотонов (скорее, не фотоны а нейтрино на самом деле). Ответить
В статье идет обсуждение проявлений потенциальной энергии в системе. Если в системе есть градиент потенциала этой энергии, то возникает сила. Вы совершенно верно заметили, что в некоторых условиях градиента нет, ввиду полной симметрии (атом находится внутри сферы). Я продолжил аналогию применительно к вселенной, где в целом нет градиента потенциальной гравитационной энергии. Есть только локальные его проявления. Есть утверждение, что масса вещества в основном состоит из кинетической энергии кварков и глюонов плюс небольшая частичка за счет поля Хигса. Если считать, что в этой массе подмешана еще отрицательная потенциальная энергия, то данное утверждение не является верным. Масса протона 938 МеВ. Суммарная масса кварков, как ее определи физики – примерно 9,4 МеВ. Здесь дефекта массы нет. Я хочу понять, вообще, потенциальная энергия каким либо образом учтена общей теорий относительности, как генератор массы, или нет. Или там есть просто энергия – которая является суммой кинетической энергии и потенциальной. «К примеру, при коллапсе сверхновой потенциальная энергия уходит в большой минус, а разность масс того что было и стало - может излучиться вовне в виде фотонов (скорее, не фотоны а нейтрино на самом деле)». Ну и что - дыра от того, что вещество, которое, в нее попало и находится в глубокой потенциальной яме не становиться легче, разве, что на величину массы энергии - вещества, которое она назад вернула. Ответить
"разве, что на величину массы энергии - вещества, которое она назад вернула" Вот это "разве что" может быть сколь угодно большим. Так что скинув килограмм в ЧД, она будет массивней менее чем на 1 кг. На практике аккреционным диском излучается в виде рентгена до 30% падающей массы, но число падающих протонов при этом не уменьшается. Излучается не вещество, а рентген. Рентген не принято называть термином вещество. Читай новость про столкновение двух ЧД, так там тоже результат заметно худее чем исходные дырки в сумме. Ну и наконец, вопрос в том, ГДЕ ты находишься со своими весами. В какой системе отсчета и в какой точке? Метод измерения решает всё. В зависимости от этого ты намеряешь разную массу, но это ИМХО скорее терминологический вопрос. Если атом находится внутри нейтронной звезды, то ты не можешь измерить его массу кроме как сравнивая с соседним пробным телом, которое находится рядышком. В этом плане масса атома при падении в яму не уменьшается, но масса совокупной системы не равна сумме масс компонент. Я полагаю что это наиболее точная терминология. При этом масса системы всегда измеряется относительно наблюдателя вовне этой системы. Ответить
Термин «величину массы энергии - вещества» здесь означает «величину массы энергии и массы вещества». Рентгеновское излучение имеет массу покоя, если его запереть в ящик из зеркал или в черной дыре. Гравитационные волны также несут энергию, и должны учитываться в генераторе массы в ОТО. Прошу извинить за неточность формулировки. Хотя, как я знаю, само по себе практически стационарное гравитационное поле в ОТО в составе массы не учитывается. Поэтому потенциальная энергия поля также не должна учитываться. К тому-же, потенциальная энергия всегда относительна. Или я не прав? В связи с чем, утверждение, что масса вселенной равна 0 за счет отрицательной энергии (и массы) гравитационного поля – чушь. В примере с черной дырой, если считать, что в процессе падения в дыру, например, килограмма картошки, обратно нечего не вылетело, я думаю, что черная дыра увеличивает свою массу на этот килограмм. Если не учитывать в составе массы потенциальную энергию картошки, то арифметика выглядит следующим образом. При своем падении в дыру картошка приобретает большую кинетическую энергию. За счет чего увеличивает, если смотреть снаружи дыры, свою массу. Но в тоже время, при взгляде снаружи, все процессы в картошке замедляются. Если сделать поправку на замедление времени, то масса картошки при взгляде на нее из внешней системы отсчета не изменится. А черная дыра увеличит свою массу ровно на 1 килограмм. Ответить
"Например, вселенная состоит из равномерно расположенных в пространстве пылинок, которые гравитационно друг с другом взаимодействуют." Ваша модель уже является противоречивой и не имеющей отношения к реальности. Таких примеров вы можете придумать кучу и каждый раз приходить к любым выводам. В реальном мире похожая модель - это кристалл. В нем атомы равномерно расположены в пространстве и взаимодействуют друг с другом. Ответить
«Ваша модель уже является противоречивой и не имеющей отношения к реальности.» В отношении противоречивости – это надо доказать. В отношении соответствия реальности - может быть. Это гипотетическая модель. Она немного упрощена для лучшего понимания. «И фактором упорядоченности вашей системы будет выступать энтропия…» Согласен. Ответить
Если вы получаете удовольствие от волновых физических теорий и вам нравится моделировать их, то попробуйте объяснить вот этот эффект в нашей удивительной вселенной. Я запостил это для ИИ выше тоже. Интересно будет увидеть его обоснование тоже. Ответить
Извините за прямоту, но это банальная механика первого курса университета. Впрочем, само явление должно быть понятно и сильному школьнику. Поймите, я не могу тратить время на произвольные запросы. Вообще, лучше все же в комментариях к новостям придерживаться темы новости. Ответить
Вы всерьез полагаете, что физика сводится к перечислению всех возможных задачи и списку решений к ним? И что физик, видя задачу, открывает этот магический список, ищет в ним задачу за номером миллион, и читает ответ? Да нет, понимать физику - это увидеть явление, понять его, написать формулы, его описывающие. Когда я говорю, что это банальная физика 1 курса, это значит, что студента физфака после нормального курса механики способен самостоятельно ее решить. Нормальный студент не ищет решения, он решает задачу сам. Извините за отповедь, но это распространенное отношение очень удручает. Это основа непонимания большинством людей, что и как вообще делает наука. Ответить
Я с вами абсолютно согласен. Нет большего удовольствия чем решить задачу самому. Это как наркотик)) Ответить
Я не могу четко сформулировать суть данного явления простыми словами. (какой то ступор в голове). Именно суть. Чтоб перенести ее в другую модель а так же объяснить школьникам. Если поставить задачу как определения оптимальной формы траектории, то задачка вроде перестает быть школьной. Мы уже попадаем в множество разных функций и форм траектории. Может вынести эту задачку на элементы? Мне кажется многим было бы полезно судя по реакции людей. И эта задача хорошо отражает реальность. Ответить
Честное слово, я не понимаю, как, при участии во всесоюзных олимпиадах, вы не видите этого явления. Особенно вкупе с тем, что, по вашим словам, вы не можете четко сформулировать суть данного явления. Вы понимаете, что время прохождения траектории зависит не только от ее длины, но и от скорости? Вы понимаете, что внизу скорость больше, чем наверху? Вы можете соединить эти два факта в общее понимание, что более длинная траектория вовсе необязательно означает большее время? Все зависит от прироста скорости с увеличением длины. Достаточно понять вот это явление, чтобы перестать удивляться эффекту. А уж конкретный расчет для произвольной траектории уже потребует аккуратной записи интеграла (и именно здесь нужен 1 курс универа). Там, разумеется, будет по-разному для разных траекторий, но можно показать, что для достаточно _пологой_ траектории любой формы, идущей строго низе прямой, время прохода всегда будет меньше. > Я развлекаюсь сейчас с теорией Времени. Вот это очень опасная формулировка. Настолько опасная, что я превентивно прошу не писать в комментариях на элементах ничего на подобные темы. Спасибо за понимание. Ответить
Я вижу это явление, я его понимаю, и могу взять интеграл по любой форме траектории и легко написать программку для рассчета. Никогда не думал что обсуждение Времени это табу))). Тем более что это фундамент. Читая Хокинга и видя как они популяризируют эти идеи, я был уверен что они захватывают умы исследователей мира. Но это просто разговор... и конечно я не собираюсь нарушать правила и продвигать всякую ересь и необоснованные личные теории)) Это как минимум не прилично... Но мозг требует еды и чего то новенького))) Ответить
Что касается олимпиад. Мой опыт показал, что реально крутые ребята это не те кто решает новые задачки, а те кто их придумывает. Их единицы. Это другое измерение и взгляд на мир. Случайный 5ти минутный разговор с таким человеком на одной из олимпиад полностью поменял мою жизнь и вывел меня из глубоких иллюзий и фактически спас мне жизнь. Этот человек утверждал, что топовые победители олипмиад потом растворяются в научной среде и не приносят новых открытий и результатов. Поэтому без постоянного широкого развития своих знаний и реальных навыков не будет виден путь к новому. Ответить
Разрушители мифов и легенд уже опровергли ваше предположение. Эффект не зависит от материалов и трения. Так же более быстрые шарики испытывают большее сопротивление воздуха. Лобовое сопротивление пропорционально квадрату скорости. И все равно им не мешает это приходить первыми. Давайте более реалистичные идеи. Такие штуки напрямую отражают суть работы нашего мира. Ответить
В общем трение качения тут не причем...)) А вот вычислить форму траектории которая самая быстрая - это вроде прикольная задачка. Ответить
Меня тут осенило, что эксперимент на Вашем видео напоминает маятник Фуко. Очевидно, наиболее быстрой траекторией для шарика будет дуга окружности с наименьшим радиусом из возможных (вплоть до трассы в форме полукруга = 1 полуволна гребнем вниз). Для маятника парадокс более длинной траектории и при этом большей скорости решается за счёт меньшего радиуса описываемой дуги, т.е. длины плеча маятника, от которой зависит период его колебаний. Ответить
Надо доказать математически и проверить гипотезу. Но звучит интересно... одна из последних версий была что это циклоида перевернутая. У меня в запасе много всякого такого. Например: Самая вроде банальная задачка по сохранению энергии для школы, но показывает как раз то понимание потенциальной энергии и кинетической о которой говорил nicolaus. Задачка для него но сломала мозг многим, даже серьезным в физике дядькам. Берем машинку с заводной пружиной. Ставим на пол и отпускаем. Она за счет пружины разгоняется до скорости V. Записіваем закон сохранения энергии и вычисляем энергию пружины. А теперь внимание! Переходим в равноправную инерциальную систему которая движется навстречу машинке. Грубо говоря, идем навстречу машинке со скоростью V. Nicolaus это для вас. Закон сохранения нарушен. Ура! свершилось!)))) Это тоже фундаментальное понимание процессов и переноса энергии. Ответить
У Вас некорректно выражение после "Вычисляем энергию пружинки". "А детишки которые задают вопросы - очень редки." Вообще, я воздержусь от дискуссии с Вами, чтобы Вас ненароком не обидеть. Я люблю отпускать шутки, которые могут быть непоняты. Ответить
Ответить
Нет, не так. Уровень энергии вакуума, т.е. пустого пространства, определяет динамику разбегания галактик. Разбегаются ли они с ускорением или наоборот, тормозятся. Это не позволяет слишком вольно двигать шкалу. Потенциал вакуума не может выбираться произвольно, он вполне измеряется. Ответить
Уважаемый, Игорь! Я, конечно, понимаю, что Вас задолбали комментаторы после публикации каждой новостной статьи. Мы должны Вас благодарить за то, что даете информацию о зарубежных разработках, а не долбать, но мы такие, какие есть. Ваше право вообще отправлять к первоисточнику, т.к. это рерайт или Copy Paste с технически правильным переводом, за что еще раз отдельное СПС. Ответить
Игорь, уж не знаю, моветон ли это. Но, в свете многочисленных комментариев по данной тематике, мне кажется, назрела необходимость написать хороший научно-популярный текст, в том числе, о понятии потенциальной энергии. Ибо, на мой взгляд, люди немного путаются. Может быть, попробуете, если будет время, и научно популярно про Лагранжианы написать? Мне кажется, с вашим талантом и опытом будет очень нужная статья. Про такие фундаментальные понятия писать сложнее всего, понимаю. Но что, все-таки, думаете? Ответить
Позволю себе ответить на ваш вопрос. Вот что написано на википедии: Но по тексту очевидно что есть интерес к этому устройству и создатели смогли привлечь внимание. Иначе никто бы деньги не выделял. Что то там есть. Ответить
Я хорошо понимаю ваши чувства. Среди моих друзей программистов, которые обладают развитым мышлением но без опыта работы с теорией физики, полно таких настроений. Откопать видео на ютюбе, найти какого то деда в гараже которые вечный двигатель построил и т.д их любимое занятие. Суть вашего вопроса лежит в основах физики. Если вы четко дойдете до основ теории физики, то вы поймете простую вещь. Мир реальной физики - это огромные деньги. И они даются только под конкретный результат. Никто не любит тратить время зря и попадать в пустышки. Наказание за ошибки очень жесткие. На моих глазах люди просто умирали за несколько месяцев когда рушились их надежды. И я молчу про то сколько просто сходит с ума зациклившись на своих идеях в попытках "помочь всему человечеству". Вся физика строится на простейших нескольких идеях. Пока вы не разберетесь в ней досконально, то лучше не бороться с ветряными мельницами. Один из постулатов основ теории физики, следующий: мы можем делить пространство и время до бесконечности. В теории физики есть точка от которой все строится. Вы должны уметь от этой точки выстраивать все базовые формулы и теории. И именно тогда вы поймете что язык физики сможет описать любые явления. Мой знакомый лингвист, видит физику как именно язык описания реального мира. Он не верит даже в электрон))) И это его право... А знакомые математики говорят, что физика это математика в которую добавили капельку времени (dt) Начните с самих основ. Тут все четко и красиво))) Ответить
"В-третьих, существует еще одна сила притяжения - гравитационная. Она не зависит от температуры, но растет с массой тела." Я бы не был так уверен в том, что гравитация не зависит от температуры. С температурой растёт динамика частиц, значит растёт масса (как минимум, релятивистская), значит растёт гравитация. Ответить
Насколько я понял, в "звуковом" поле сей эффект реализовать еще проще, если диполь заменить мембранкой (например, мыльным пузырем) с резонансом на частоте более высокой, чем та, на которую настроен звуковой генератор. Все-таки киловатт энергии в звук вложить как-то проще, чем в ЭМ излучение)) Забавно было бы: мыльные пузыри притягиваются к динамику... Ответить
Звук и музыка это вообще удобная штука для исследования волн. Это мое хобби. Это 3д музыка поэтому слушать ее надо только в наушниках либо на хороших колонках. У меня есть и динамики и целая студия и даже мыльные пузыри. Давайте еще!))) Ответить
"А поскольку атом стремится понизить свою энергию взаимодействия как можно сильнее, ему энергетически выгодно приблизиться к шару - ведь там понижение энергии наиболее существенно!" Ответить
К сожалению, по вопросу о потенциальной энергии в ходе дискуссии исчерпывающего ответа получить не удалось. Поэтому, попытался в нем разобраться сам (на что потребовалось время). Вот что из этого получилось. Многие ответы удалось найти в изложении лекции замечательного российского физика Дмитрия Дьяконова “Кварки и откуда берется масса.” http://polit.ru/article/2010/09/16/quarks/ . Дмитрий Дьяконов имел один из самых высоких рейтингов цитирования, я думаю, что он входит число великих физиков. Что удивительно, если сравнивать с лекцией, я ничего не соврал в своих предположениях, когда писал о характере потенциальной энергии. Вот что говорил Дмитрий Дьяконов. «Теперь я хочу вас погрузить в глубокую мысль. Посмотрите на слайд 5. Все знают, что птичка садится на провод, в проводе 500 киловольт, а ей хоть бы хны. Вот если птичка растянется и одной лапкой возьмётся за один провод, а другой лапкой - за другой, вот тут будет нехорошо. Почему? Потому что, говорят, что сам электрический потенциал не имеет физического смысла, он, как мы любим говорить, не наблюдаем. Есть более точное высказывание, что наблюдаема напряжённость электрического поля. Напряжённость - кто знает - это градиент потенциала.» Принцип - что наблюдаемо не само значение электрического потенциала, а только его изменение в пространстве и времени - был открыт еще в ХIХ веке. Этот принцип распространяется на все фундаментальные взаимодействия и имеет название – «градиентная инвариантность» или (другое название) «калибровочная инвариантность». «Я начал свой список с гравитационного взаимодействия. Оказывается, что оно тоже построено на принципе калибровочной инвариантности, только там независимость не от “цвета”, не от потенциала, а от чего-то другого. Попробую объяснить, от чего. Кривизна есть наблюдаемая вещь, и в математическом смысле напряжённость электрического поля - это тоже своего рода кривизна. А потенциал не наблюдаем, птичка, сидящая на одном проводе, жива.» Исход из этого можно сделать вывод, что потенциальная энергия не должна рассматриваться как источник массы, т.к. в противном случае масса и физические процессы будут зависеть от системы отчета, из которой производиться наблюдение. Эту мысль подкрепляет ответ Дмитрия Дьяконова на вопрос по поводу массы электромагнитного поля. «Дмитрий: Скажите, пожалуйста, а имеют ли массу силовые поля, например, электрическое и гравитационное поля? Так откуда же в нашем мире берется масса? Дмитрий Дьяконов: «Как видите, вся история науки состояла в том, чтобы мы занимались самыми разнообразными связанными стояниями, и всегда сумма масс составляющих была больше, чем целого. И вот мы доходим до последнего связанного состояния - это протоны и нейтроны, которые сделаны из трёх кварков, и тут, оказывается, всё наоборот! Масса протона 940 МэВ - см. слайд 9. А масса составляющих кварков, то есть двух u и одного d, - складываем 4+4+7 и получаем всего 15 МэВ. Значит, сумма составляющих масс не больше целого, как привычно, а меньше, и не просто меньше, а в 60 раз меньше! То есть мы впервые в истории науки встречаемся со связанным состоянием, в котором всё наоборот в сравнении с привычным. Оказывается, что пустое пространство, вакуум живёт очень сложной и очень богатой жизнью, которая здесь изображена. В данном случае это не карикатура, а самое настоящее компьютерное моделирование самой настоящей квантовой хромодинамики, и есть автор, мой коллега Дерик Лейнвебер (Derick Leinweber), который любезно предоставил мне эту картинку для демонстраций. Причем, что замечательно, наличие материи почти не влияет на вакуумные флуктуации поля. Это глюонное поле, которое таким вот странным образом флуктуирует всё время. Что же происходит, если кварк попадает в такую среду? Кварк летит, он может выбить один кварк, который уже организовался в такую пару, этот летит дальше, попадает случайным образом в следующую, и так далее, см. слайд 14. То есть кварк путешествует сложным образом по этой среде. И именно это даёт ему массу. Я могу объяснять это на разных языках, но лучше, к сожалению, не станет. Математическая модель этого явления, которое носит красивое название “спонтанное нарушение киральной симметрии”, была впервые предложена ещё в 1961 г. одновременно нашими отечественными учёными Ваксом и Ларкиным и замечательным японским учёным Намбу, который всю жизнь прожил в Америке и в 2008 году, в весьма преклонном возрасте, получил за это дело Нобелевскую премию.» В лекции был слайд 14, показывающий как путешествуют кварки. Исходя из этого слайда следует, что масса формируется за счет энергии именно кварков, а не глюонного поля. И эта масса является динамической – возникающей в результате потоков энергии (движения кварков), в условиях «спонтанного нарушения киральной симметрии». Все что я здесь написал - это очень краткие выдержки из лекции Дмитрия Дьяконова. Лучше эту лекцию http://polit.ru/article/2010/09/16/quarks/ прочитать полностью. Там есть красивые слайды, поясняющие смысл. Объясню почему в ходе дискуссии в этой ветке задал вопросы по потенциальной энергии. В ответах я хотел прочитать примерно тоже, что написано в изложении лекции Дмитрия Дьяконова, чтобы в дальнейшем опереться на эти высказывания и продолжить обсуждение. Однако, к сожалению, дискуссия не состоялась. Это необходимо для усиления позиций гипотезы эволюции материи. Согласно гипотезы, масса в нашей вселенной возникает в результате структуризации материи. Структуризация – это образование порядка на фоне хаоса. Все, что написано в изложении лекции Дмитрия Дьяконова, на мой взгляд, поддерживает эту гипотезу. Структуризация материи может идти в несколько этапов. Переходы между этапами сопровождаются революционными изменениями свойств материи. Эти изменения физики называют фазовыми переходами. В настоящее время принято считать, что фазовых переходов было несколько (Дмитрий Дьяконов также писал об этом). Последний из фазовых переходов мог иметь наблюдаемые явления, которые космологи предъявляют в качестве доказательства стандартной космологической теории. Поэтому наблюдения не противоречат этой гипотезе. Здесь есть еще один интересный аспект. Чтобы произвести связанные с эффектом расчеты, измерять потенциал вообще не нужно. Для того, чтобы вычислить силу, которая действует на волосы и их дополнительную энергию, необходимо измерить электрический заряд (количество электронов), ушедший в тело мальчика, а также знать геометрические характеристики тела мальчика, включая характеристики его волос, размеры и расположение окружающих электропроводящих тел. Ответить
Если мальчик будет внутри клетки Фарадея, то насколько я понимаю, даже имея эл. контакт с ней, он никогда не получит на свою поверхность эл. заряд. Т.е. если коротко, то поместив мальчика в клетку, Вы тем самым обнулите его эл. потенциал. Потенциал будет невиден, т.к. его там попросту нет. :-) Эффект с разностью потенциалов тоже можно наблюдать. Для этого достаточно поставить рядом с мальчиком ещё один шар, подключенный к другому источнику или просто заземлённому. Стоит теперь мальчику коснуться сразу обоих шаров, он на себе почувствует что такое разность потенциалов (дети, не делайте этого!). Эл. потенциал наблюдаем не только через волосы. Есть ещё один красивый эффект - огни святого Эльма или попросту - коронный разряд: http://molniezashitadoma.ru/ogon%20elma.jpg Ответить
> красивый эффект с волосами мальчика связан не с потенциалом электрического поля, а с разностью потенциалов между телом мальчика и окружающей средой (по другому - с напряженностью электрического поля) Напряжённость эл. ст. поля это вовсе не разность потенциалов. ;-) Что касается Дмитрия Дьяконова, то его высказывания мне кажутся мягко говоря странными... Возможно он слишком увлёкся своими "кварками" и заметно оторвался от реального мира. :-) А сколько лет было Бору, когда он спас физику от падения электрона на ядро своим утверждением о том, что падение идет скачками? Потому как орбиты можно поделить на чистые и нечистые! Ответить
Я верю что закон Авогадро выполняется для всех атомов (всех химических элементов) без исключений. Ответить
Задача движения планеты Земля относительно Солнца -- это задача трёх магнитов. Два магнита одинаковой полярностью направленных друг на друга -- это Земля в своей плоскости относительно оси Солнца. Солнце -- третий магнит, раскручивающий Землю и другие планеты относительно их осей пропорционально их массам. Эллиптическая орбита Земли указывает на то, что есть ещё какая-то сила, действующая со стороны "зимней" хорды эллипса. Холодные мелкие тела космоса так же движутся не свободно в космосе, у них есть приобретённое ускорение. Данное исследование может только подтверждать, что сила гравитаций планет возникает из-за достаточно нагретых оснований планет. То есть, любая планета Солнечной системы является горячей внутри. Вы считаете, что возможно движение тела, обладающего магнитным полем, имеющего спутник, по инерции бесконечно долго? В таком случае Луны у Земли должно быть две, расположенных симметрично. Поведение гироскопа объясняет момент инерции, и равновесное распределение массы относительно оси вращения. Если на диске волчка разбаланс относительно оси, то он начинает осью описывать спираль. К Земле это также применимо, она имеет один спутник, который должен был бы свести её с орбиты и унести в космос, если бы её движение относительно Солнца объяснялось только механическим моментом инерции. Здесь имеет место магнетизм со стороны Солнца настолько сильный, что способен компенсировать воздействие Луны на Землю. Ответить
Магнитное и электрическое поля экранируются, Амвросий. Точнее - шунтируются. Но сейчас это несущественно.): Ответить
«Один гений предположил, что природа инерции материального тела находится не внутри тела, а в окружающем это тело пространстве.» Но я о своем. То, что здесь (пост от 20.09.2017 08:05) написал, относится к «пространственной симметрии». (Не ищите этот термин в интернете в том понимании, как я его использую). Там в посте шла речь о 4D случае пространственной симметрии. (Четвертая пространственная координата направлена из точки наружу.) В общем целом направления пространственной симметрии не равноправны. И это можно показать с помощью волчка (гироскопа), для одной координаты. Возьмем числовую ось. Есть направление числовой оси в положительную сторону. И есть в отрицательную. Так вот – эти направления не равноправны. Если двигаться в отрицательную сторону, то на этой оси мы не встретим вещественных чисел, которые равны корень квадратный из координаты этой оси. Отрицательная ось получается разреженной. В пространстве нельзя в явном виде выделить, где положительное направление, а где отрицательное направление. Однако можно их разделить с использованием волчка. Волчек при своем движении в направлении вдоль оси волчка образует винт. Правый и левый. Направление правого винта примем за положительное направление, а левого за отрицательное. В этом случае положительное и отрицательное направления можно разделить. Так вот, в природе существуют процессы, которые чувствуют различие между движением в положительную и отрицательную стороны– или, по-другому, чувствуют разреженность отрицательной оси. Вот здесь http://old.сайт/nauchno-populyarnaya_biblioteka/43375 0/Mnogo_vselennykh_iz_nichego в комментарии к статье «Много вселенных из ничего» замечательного писателя фантаста Павла Амнуэля я написал точку зрения на движение матери в нашей вселенной с использованием «пространственной симметрии». Этот комментарий является продолжением поста от 20.09.2017 08:05. Там как раз это по теме обсуждаемой статьи. Мне бы хотелось знать Ваше мнение. Ответить
К сожалению, пока не нашел Вашего второго комментария к статье по мотивам Амнуэля. А только от 02.09.17. Возможно, я просто не так детерминирован?): Еще в той статье предполагается возможность "столкновения вселенных". ЕСЛИ сталкиваются две (несколько) оболочек, то... Уже получается длинно, а еще на прямой вопрос не ответил. Так что прошу прощения заранее. Нет, я имел в виду основное положение ОТО. Ответить
Ответить
Ответить
Написать комментарий Тепловое излучение тел
Основные вопросы темы: 1. Характеристики теплового излучения. 2. Законы теплового излучения (закон Кирхгофа, закон Стефана-Больцмана, закон Вина); формула Планка. 3. Физические основы термографии (тепловидения). 4. Теплоотдача организма. Любое тело при температурах выше абсолютного нуля (0 К) является источником электромагнитного излучения, которое называют тепловым излучением. Оно возникает за счет внутренней энергии тела. Диапазон длин электромагнитных волн (спектральный диапазон), излучаемых нагретым телом, очень широк. В теории теплового излучения часто считают, что здесь длина волны меняется от 0 до ¥. Распределение энергии теплового излучения тела по длинам волн зависит о его температуры. При комнатной температуре почти вся энергия сосредоточена в инфракрасной области шкалы электромагнитных волн. При высокой температуре ( 1000°C) значительная часть энергии испускается и в видимом диапазоне . Характеристики теплового излучения
1. Поток (мощность) излучения Ф
(иногда обозначается буквой Р
) – энергия, излучаемая за 1 сек со всей поверхности нагретого тела по всем направлениям в пространстве и во всем спектральном диапазоне:
2. Энергетическая светимость R
– энергия, излучаемая за 1 сек с 1 м 2 поверхности тела по всем направлениям пространстве и во всем спектральном диапазоне. Если S
– площадь поверхности тела, то
, , в СИ , (2)
Очевидно, что .
3. Спектральная плотность энергетической светимости r λ
- энергия, излучаемая за 1 сек с 1м 2 поверхности тела по всем направлениям на длине волны λ в единичном спектральном диапазоне
, →
Рис. 1
Зависимость r l от l называют спектром
теплового излучения тела при данной температуре (при Т
= const). Спектр дает распределение излучаемой телом энергии по длинам волн. Он показан на рис. 1.
Можно показать, что энергетическая светимость R
равна площади фигуры, ограниченной спектром и осью (рис. 1).
4. Способность нагретого тела поглощать энергию внешнего излучения определяется монохроматическим коэффициентом поглощения а l
,
т.е. а l
равноотношению потока излучения с длиной волны l, поглощенного телом, к потоку излучения той же длины волны, упавшему на тело. Из (3.) следует, что а l –
величина безразмерная и .
По типу зависимости а
от l все тела делятся на 3 группы:
1). Абсолютно черные тела
:
2). Серые тела
: их коэффициент поглощения а
< 1 и одинаков на всех длинах волн при любых температурах (рис. 3, 2
). Например, серым телом можно считать тело человека в задачах теплообмена с окружающей средой.
3). Все остальные тела
:
для них коэффициент поглощения а
< 1 и зависит от длины волны, т.е. а
l = f
(l
), эта зависимость представляет собой спектр поглощения тела (рис. 3
, 3
).
Тепловое излучение
-
Электромагнитное излучение
,
источником которого является энергия
теплового движения атомов и молекул
Тепловое излучение
-
это
электромагнитное излучение атомов и
молекул., возникающее при тепловом их
движении. Если
излучающее тело не получает теплоты
извне, то оно охлаждается и его внутренняя
энергия уменьшается до средней энергии
теплового движения частиц окружающей
среды. Тепловое излучение свойственно
всем телам при температурах выше
абсолютного нуля. Характеристиками теплового излучения
являются поток излучения, энергетическая
светимость, спектральная плотность
энергетической светимости, коэффициент
поглощения
. Потоком излучения
Ф
(лучистым потоком) называют среднюю
мощность излучения за время, значительно
большее периода световых колебаний: В СИ поток излучения измеряется в Ваттах
(Вт). Поток излучения, отнесённый к единице
поверхности, называют энергетической
светимост
ью
R
(плотность лучистого потока): Единицей измерения энергетической
светимости в СИ является 1 Вт/м 2 . Нагретое
тело излучает электромагнитные волны
различной длины. Выделим небольшой
интеграл длин волн от
до
+ d. Энергетическая
светимость, соответствующая этому
интервалу, пропорциональна ширине
интервала: где r
-спектральная плотность энергетической
светимости тела
, равная отношению
энергетической светимости узкого
участка спектра к ширине этого участка.
Единицей измеренияr
в СИ является 1 Вт/м 3 . Зависимость спектральной плотности
энергетической светимости от длины
волны называют спектром излучения
тела
. Проинтегрировав (3), получим выражение
для энергетической светимости тела: Пределы интегрирования взяты с
превышением, чтобы учесть всё возможное
тепловое излучение. Способность тела поглощать лучистую
энергию характеризуют коэффициентом
поглощения.
Коэффициент поглощения
равен отношению потока излучения,
поглощённого данным телом, к потоку
излучения, упавшего на него. Коэффициент
поглощения зависит от длины волны,
поэтому для монохроматических потоков
вводят понятие монохроматического
коэффициента поглощения
: Из
формул (5 и 6) следует, что коэффициенты
поглощения могут принимать значения
от 0 до 1. Хорошо поглощают излучение
тела чёрного цвета: чёрная бумага, ткани,
бархат, сажа, платиновая чернь и т.п.
Плохо поглощают излучение тела с белой
и зеркальной поверхностями. Тело,
коэффициент поглощения которого равен
единице для всех частот, называют
абсолютно
чёрным
.
Оно поглощает всё падающее на него
излучение. Абсолютно чёрное тело - это
физическая абстракция. Таких тел в
природе нет. Моделью абсолютно чёрного
тела является маленькое отверстие в
замкнутой непрозрачной полости (рис.). Луч, попавший в это отверстие, многократно
отразившись от стенок, почти полностью
будет поглощён. Поэтому при малом
отверстии в большой полости луч не
сумеет выйти, то есть полностью поглотится.
Глубокая нора, раскрытое окно, не
освещённое изнутри комнаты, колодец -
примеры тел приближающихся по
характеристикам к абсолютно чёрным. Рис. 1. Модель
абсолютно черного тела. Тело, коэффициент поглощения которого
меньше единицы и не зависит от длины
волны света, падающего на него, называют
серым
.
Серых тел в природе
нет, однако некоторые тела в определённом
интервале длин волн излучают и поглощают
как серые. Так, например, тело человека
иногда считают серым, имеющим коэффициент
поглощения0,9. В
конце XIX -- начале XX в.
открыты В.
Рентгеном - X-лучи
(рентгеновские лучи), А. Беккерелем - явление
радиоактивности, Дж.
Томсоном -электрон.
Однако классическая физика не сумела
объяснить эти явления. Теория
относительности А.
Эйнштейна
потребовала коренного пересмотра
понятии пространства и времени.
Специальные опыты подтвердили
справедливость гипотезы Дж.
Максвелла
об электромагнитной природе света.
Можно было предположить, что излучение
электромагнитных волн нагретыми телами
обусловлено колебательным движением
электронов. Но это предположение нужно
было подтвердить сопоставлением
теоретических и экспериментальных
данных. Для
теоретического рассмотрения законов
излучений использовали модель
абсолютно черного тела
,
т. е. тела, полностью поглощающего
электромагнитные волны любой длины и,
соответственно, излучающего все длины
электромагнитных волн. Австрийские
физики И.
Стефан
и Л. Больцман экспериментально
установили, что полная энергия Е,
излучаемая
за 1 с абсолютно черным телом с
единицы поверхности, пропорциональна
четвертой степени абсолютный температуры Т:
Где s = 5,67 . 10 -8 Дж/(м 2. К-с)-постоянная
Стефана-Больцмана. Этот
закон был назван законом
Стефана - Больцмана.
Он
позволил вычислить энергию излучения
абсолютно черного тела по известной
температуре. Стремясь
преодолеть затруднения классической
теории при объяснении излучения черного
тела, М. Планк в 1900 г.
высказал гипотезу: атомы
испускают электромагнитную
энергию от дельными
порциями -квантами
.
Энергия Е
где h=6,63
.
10
-34
Дж
.
с-постоянная
Планка.
Иногда
удобно измерять энергию и постоянную
Планка вэлектронвольтах. Тогда h=4,136
.
10
-15
эВ
.
с
. В атомной
физике употребляется также величина (1
эВ - энергия, которую приобретает
элементарный заряд, проходя ускоряющую
разность потенциалов 1 В. 1 эВ=1,6 . 10 -19 Дж). Таким
образом, М. Планк указал путь
выхода из трудностей, с которыми
столкнулась теория теплового излучения,
после чего начала развиваться современная
физическая теория, называемая квантовой
физикой.
Фотоэффектом
называется
испускание электронов с поверхности
металла под действием света.В 1888
г.
Г.
Герц
обнаружил, что при облучении
ультрафиолетовыми лучами электродов,
находящихся под высоким напряжением,
разряд возникает при большем расстоянии
между электродами, чем без облучения. Фотоэффект
можно наблюдать в следующих случаях:
1.
Цинковую
пластину, соединенную с электроскопом,
заряжают отрицательно и облучают
ультрафиолетовым светом. Она быстро
разряжается. Если же ее зарядить
положительно, то заряд пластины не
изменится. 2.
Ультрафиолетовые
лучи, проходящие через сетчатый
положительныйэлектрод, попадают на
отрицательно заряженную цинковую
пластину и выбивают из нее электроны,
которые устремляются к сетке, создавая
фототек, регистрируемый чувствительным
гальванометром. Количественные
закономерности фотоэффекта (1888-1889) были
установлены А.
Г. Столетовым. Он
использовал вакуумный стеклянный баллон
с двумя электродами. Через кварцевое
стекло на катод попадает свет (в том
числе ультрафиолетовое излучение). С
помощью потенциометра можно регулировать
напряжение между электродами. Ток в
цепи измерялся миллиамперметром. В
результате облучения электроны, выбитые
из электрода, могут достигнуть
противоположного электрода и создать
некоторый начальный ток. При увеличении
напряжения,
поле разгоняет электроны, и ток
увеличивается, достигая насыщения, при
котором все выбитые электроны достигают
анода. Если
приложить обратное напряжение, то
электроны тормозятся и ток уменьшается.
При так называемом запирающем
напряжении
фототок
прекращается. Согласно закону сохранения
энергии, где m- масса электрона,
а υ max -
максимальная скорость фотоэлектрона. Первый
закон
Исследуя
зависимость силы тока в баллоне от
напряжения между электродами при
постоянном световом потоке на один из
них, он установил первый
закон фотоэффекта.
Фототок
насыщения пропорционален световому
потоку, падающему на металл
.
Т.к.
сила тока определяется величиной заряда,
а световой поток - энергией светового
пучка, то можно сказать: ч
исло
электронов, выбиваемых за 1 с из вещества,
пропорционально интенсивности света,
падающего на это вещество.
Второй
закон
Изменяя
условия освещения на этой же установке,
А.
Г. Столетов
открыл второй закон фотоэффекта: кинетическая
энергия фотоэлектронов не зависит
от интенсивности падающего света, а
зависит от его частоты.
Из
опыта следовало, что если частоту света
увеличить, то при неизменном световом
потоке запирающее напряжение увеличивается,
а, следовательно, увеличивается и
кинетическая энергия фотоэлектронов.
Таким образом, кинетическая
энергия фотоэлектронов линейно возрастает
с частотой света.
Третий
закон
Заменяя
в приборе материал фотокатода, Столетов
установил третий закон фотоэффекта: для
каждого вещества существует красная
граница фотоэффекта, т. е. существует
наименьшая частота n
min
, при
которой еще возможен фотоэффект
. При n < n min ни
при какой интенсивности волны падающего
на фотокатод света фотоэффект не
произойдет. Т.к. ,
томинимальной
частоте
света
соответствует максимальная
длина волны
.
Решение 2. С торца кольцо светить не может или светит исчезающе мало, т.е. потенциал энергии атома в точках плоскости кольца обращается в 0 (максимум потенциала). Излучение кольца будет ненулевым в точках, высота которых h над плоскостью кольца отлична от 0, в этих точках будет ненулевой потенциал (меньше 0). Т.е. имеем градиент плотности излучения, который локально (при h~=0, h<
Мне кажется, что этот вопрос имеет отношение к теме, которую поднял PavelS. В бесконечной вселенной нельзя выделить сферу, которая ее охватывает. А внутри любой другой сферы, например, охватывающей галактику, гравитационный потенциал, создаваемый материей, расположенной за сферой (расположенной на больших масштабах практически равномерно по пространству), не влияет на поведение тел внутри этой сферы. Поэтому, говорить о вхождении потенциальной энергии в гравитационную массу можно только по отношению к локальным неоднородностям распределения материи.
И фактором упорядоченности вашей системы будет выступать энтропия. А потенциальная энергия не даст вам никаких интересных результатов, так как она относительна выбранной точки отсчета и Наблюдателя.
Поправьте меня если я не прав.
Он проявляется на всех масштабах.
https://cs8.pikabu.ru/post_img/2017/01/30/0/1485724248159285 31.webm
Я просто задавал вопрос по дружески.
У меня средний уровень в целом по решению задач по физике. На всесоюзных олимпиадах по физике я был по середине. А вот по программированию и моделированию получилось забраться повыше. но тут другое мышление работает.
Этот эксперимент можно рассмотреть как прохождение сигнала. И по кривой траектории он проходит быстрее.
Откуда берется этот выигрыш во времени?
Очевидно что форма траектории так же влияет на эту задержку. Если сделать очень глубокие ямы то шарик просто не преодолеет яму, потеряв энергию на сопротивлении воздуха при больших скоростях.
Но когда я иду с подростками в эксперементариум и объясняю им простым языком как все работает, то именно на этом явлении я проваливаюсь. Может это уже возраст сказывается))
А навык быстро и легко видеть конечный ответ уходит если постоянно не тренироваться. Наверное как в спорте. В 40 лет тяжело крутиться на турнике как в молодости... и делать сальто)))
Может вы меня не правильно поняли?
Он шутил, что "доктор наук" именно и получает свое звание за то, что лечит травмированных коллег, которые не смогли взобраться на одну из горок.
И в целом олимпиады это чистый спорт с везением, куражом, хитростями, с кучей травм и калечения психики детишек, включая меня. Но это жизнь)))
https://www.youtube.com/watch?v=XsKhzk4gn3A
Так же по вашей версии если мы заменим шарики на скользящие грузики то эффект пропадет.
Эффект работает в моделях без трения и воздуха.
Можно сделать магнитики и откачать воздух.
Профессионалы в классической механике наверное могут интуитивно предсказать ответ.
При этом любое отклонение движения шарика от строго кругового нежелательно, поскольку должно бы отрицательно сказываться на его средней скорости. Прямолинейное же движение шарика на видео сродни колебаниям маятника с очень длинным плечом, имеющим, как понятно всем, наибольший период колебаний. Поэтому там наблюдается наименьшая скорость шарика.
Вроде обошелся без интегралов;)
Интересная задачка!
0 + E(пружины) = mV^2/2
Относительно нас в начале скорость машинки была V, после разгона будет 2V.
Вычисляем энергию пружинки.
E(пружинки) + mV^2/2 = m(2v)^2/2
E(пружинки) = 3mV^2/2
Энергия пружинки вдруг выросла относительно другой инерциальной системы отсчета.
причем чем быстрее двигаться навстречу машинке то тем больше энергия пружинки.
Как такое возможно?
Детишки любят подкинуть проблем)))
Детишки, которые задают вопросы, не редки. У всех детей есть период "почемучек".
А теперь по теме, если атом, частица, любое тело без кинетики перемещено ближе к источнику электромагнитного излучения, то его общая энергия повышается. А как там она внутри тела перераспределяется (какая больше возрастает (снижается) кинетическая или потенциальная) это на конечный результат не влияет. Поэтому, я и высказался, что объяснение авторов статьи – не корректное. На самом деле никакой тепловой силы не существует – это сила гравитации. Как это происходит? Ответ в статье: «Гравитация Земли Фотонно-квантовая гравитация», опубликована в венгерском журнале (с. 79-94):
http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5 -5-2016.pdf
Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный NASA», хотя официальная позиция агентства другая: «Это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам»
Предлагаю немножко подождать и увидеть конечные результаты. Это сэкономит ваше время и затраты сил. Но надеяться на чудеса и мечтать о том как рухнут устоявшиеся знания и опыт, не стоит)))
Лучше что то строить новое, чем пытаться поломать то что сделали наши предки.
Говоря простым языком, если их устройство заработает, то найдется человек который спокойно все опишет в рамках существующих теорий.
Это всегда весело и хороший повод собираться на природе и жарить шашлыки.
А для меня это возможность лишний раз проверять собственные знания и пробелы. (Они есть у всех. Некоторые правда стесняются и маскируют их.)
Как только будет доказан уникальный эффект емДрайва, и будет понятно что это не замаскированный набор уже известных эффектов, то любо грамотный физик придумает объяснение.
Но доказательство эксперимента должно быть строгим и по всем процедурам отлаженным веками. Тут нет никаких препятствий. Просто надо следовать четким процедурам принятых в научном мире.
Это все не нормально.
А дальше включается математика. Вам понадобится еще монетка и карандаш.
На одном листике с этой идеей вы можете вывести распределение Максвелла. И предсказать случайное распределение шариков в стандартном эксперименте и пойти гулять вверх по измерениям.
Если вы спокойно делаете такое упражнение значит вы понимаете чем занимаетесь.
Другими словами перед тем как сделать сальто на турнике, надо спокойно и не задумываясь подтягиваться любыми способами.
Как только пробежитесь по основным путям и тропкам несколько раз, то вы станете честным и реальным жителем этого мира.
Вообще говоря, учитывая [на самом деле] динамический характер гравитационных сил, уже сам этот факт увязывает силу гравитации с температурой, как динамической характеристикой механических систем. Но это тема отдельного разговора, вернее сказать теории. ;)
Если кому то интересно то вот мои попытки применить квантовую физику и резонанс Шумана в творчестве.
https://soundcloud.com/dmvkmusic
Я проверю вашу идейку)))
Спасибо!
Хрень какая-то, а не объяснение, атом чего там хочет, чего-то ему выгодно. И самовольно, по своему хотению перемещается куда ему хочется.
Как жаль, что нет сейчас физиков способных объяснять.
Не говоря уже о том, что воздействие энергии по объяснению понижает энергетический уровень объекта. Второй закон термодинамики, видимо, истерично бьется в конвульсиях. Простите.
Представим себе, что где-то имеется большая масса. Например, Солнце. Солнце - это большая масса. Что оно делает? Оно как бы прогибает плоское пространство, и пространство делается искривлённым. Очень наглядно. Теперь мы помещаем поблизости Землю, она начинает крутиться вокруг Солнца. На самом деле, образ вполне геометрический: пространство продавлено и в этой лунке крутится наша планета Земля. Посмотрите на слайд - там исказились все координатные линии. И вот, что было самым главным достижением Эйнштейна, когда он выдвинул общую теорию относительности. Он сказал, что все наблюдаемые физические явления не должны зависеть от того, какую мы соизволим нанести координатную сетку и какими часами будем пользоваться.
Почему я это привёл здесь, потому что это тоже своего рода “калибровочная инвариантность”.
Дмитрий Дьяконов: Если имеют, то очень малую, и conventional wisdom состоит в том, что они безмассовые.
Дмитрий: Я имел в виду немного другое. Допустим, если у нас есть конденсатор, между пластинами которого есть электрическое поле. Это поле имеет массу?
Дмитрий Дьяконов: Нет.
Дмитрий: А энергию оно имеет?
Дмитрий Дьяконов: Да.
Дмитрий: А mc??
Дмитрий Дьяконов: Хорошо, состряпайте мне замкнутую систему, то есть, включая конденсатор, батарейку, гидроэлектростанцию, источник на солнце и так далее. Вот когда вы состряпаете замкнутую систему, то мы померяем её массу, и я скажу, что Е, которая есть mc? от этой массы - это есть энергия покоя данной замкнутой системы. Других утверждений я не делаю.
Дмитрий: То есть энергия поля, по сути, - это энергия батареи, проводов и пластин?
Дмитрий Дьяконов: Конечно. Нужно взять замкнутую систему, про неё можно сделать суждение.»
А теперь туда впускаем кварки, см. слайд 13. Что с ними будет происходить? Происходит довольно интересная вещь. Тут тоже мысль не поверхностная, попробуйте в неё вникнуть. Представьте два кварка или кварк и антикварк, которые оказываются одновременно в окрестности такой большой флуктуации. Флуктуация наводит между ними некую корреляцию. А корреляция означает, что они взаимодействуют.
Тут как раз я могу привести житейский образ. Вы спускаете воду из ванны, там образуется воронка, куда падают две спички, они затягиваются этой воронкой, и обе они крутятся одинаково. То есть поведение двух спичек скоррелированно. И вы можете сказать, что воронка навела взаимодействие между спичками. То есть внешнее влияние наводит взаимодействие между объектами, которые попадают под это влияние. Или, скажем, вы идёте по Мясницкой, и начинается дождь. И почему-то вдруг все поднимают какой-то предмет над головой. Это скоррелированное поведение, получается, что люди взаимодействуют, но они не непосредственно взаимодействуют, а взаимодействие навело внешнее влияние, в данном случае, дождь.
Все наверняка слышали про сверхпроводимость, а если в зале есть физики, они объяснят, что механизм сверхпроводимости - это конденсация так называемых куперовских пар электронов в сверхпроводнике. Здесь происходит аналогичное явление, только квантовый конденсат образуют не электроны, а пары кварков и антикварков.
При соединении клетки с заряженным шаром, весь заряд распределится по поверхности клетки. Внутри неё не будет ни эл. стат. поля, ни заряда. Потенциал на поверхности мальчика также будет нулевым и его волосы останутся на месте. Я думаю даже если он возьмёт при этом заземлённый провод в руки, ему ничего от этого не будет. Нет заряда, нет разности потенциалов, нет и тока.
Это основная характеристика эл. ст. поля, которой характеризуется каждая его точка: https://ru.wikipedia.org/wiki/Напряжённость_электрического_п оля
_______________
Таки получилось и поделить!
Сколько лет было Максвеллу, когда он измыслил электромагнитное поле?
И многие ведь понимают - что есть поляризация!
Иногда мне кажется, что нам вбили очень много уважения в слишком раннем возрасте.
Был бы очень благодарен Игорю Иванову, если бы он сделал некий экскурс в возраст великих первооткрывателей.
Иногда мне еще кажется, что физика боится четких формулировок.
Или уклоняется?
....................
Не критиканство, но взвешенность.
Эге?
И я НЕ ЗНАЮ что такое вес одного атома.
В том опыте, который описан, НЕ проведено никакой параллели с условиями "испытаний по Авогадро". А ведь там были разные атомы?
Есть вероятность, что мы пытаемся понять совсем не то, что хотели выяснить экспериментаторы.
........................
и по сколько им лет, кстати?
Почему Земля и другие планеты не притянутся к Солнцу вплотную? Система динамическая, а не статическая, оси планет параллельны, поэтому получается много волчков. И смены полюсов у планет не может быть, так как это равносильно сходу с орбиты.
Ничем другим, как магнетизмом, объяснить упорядоченное движение планет и их спутников Солнечной Системы нельзя. Мы в виде Солнца имеем как бы статор, являясь ротором, но при этом являемся статором для Луны.
Как Вы представляете пружинные весы с килограммовой гирей после накрывания их магнитным экраном? Стрелка побежит справа налево?
Мне казалось, что гироскоп замечательный предмет для развития мышления. Даже китайцы так считают.
Только вдумайтесь. Гироскоп можно свободно перемещать по любой из трех декартовых осей! Если не замечать наклона собственной оси гироскопа в её привязке к какой-то воображаемой базе.
Например, можно удалять свой мысленный взор от волчка до тех пор, пока он не станет для наблюдателя таким маленьким, что и мыслей не будет возникать провести ось вращения через эту "точку".
Кстати, Амвросий, у Вас не возникали соображения об осях вращения бесконечно малых точек?
............
И вот, это исключительное свойство гироскопа побудило ученых искать специфическую только для гироскопа природу ЕГО инерции!
Возможно, это был первый шаг "науки" назад - в будущее метафизики. Первый шаг, не вызвавший иммунного отторжения обществом. (мужики такой печали отродяся не видали)
....................
Прошло сколько-то лет.
Один гений предположил, что природа инерции материального тела находится не внутри тела, а в окружающем это тело пространстве.
Этот вывод оказался настолько же прост, насколько и ошеломителен.
Причем, в качестве модели для изучения природы инерции, гироскоп оказался самым удобным пособием. Ведь в лабораторных установках он легко доступен для наблюдения! В отличие, например, от потока снарядов. Даже если этот поток ограничить стальной трубой.
Представляете, какой гигантский шаг сделала наука?
.................
Ну, да.
И я не представляю.
Думайте Амвросий.
Думайте.
Интересно, не о принципе маха Вы пишите?
Там было упоминание Планка (как космического аппарата... человека и парохода...)
Вообще интересно. Когда я понял, что постоянную своего имени он высчитал элементарно поделив известный результат на формулу Рэлея, я чуть не лопнул от злости. Еще в бурсе я тоже откалывал нечто подобное. Оказывается, не так уж много людей могут видеть соотношение формул не затрудняя себя их точным моделированием. ... Как бы это еще на хлеб намазать?
):
Там вообще интересная история была. Люди измыслили абстракцию абсолютно черного тела, которое не существует в природе.
Таки она возьми, да и найдись!
И что?
Обозвали ученые пространство твердью небесной?
- Фигушки! Да?
А просто добавили в него материи, замесив её на энергии.
Ну, хоть так.
Это проще.
-----------
Сейчас я начну со второго "если", а первое упомяну потом.
Можно?
Если мы можем выделить две (несколько, сколько угодно) вселенных, то каждая из них должна обладать признаком, феноменологически допускающим таковое выделение.
Ученые однажды пробовали перечислить такие признаки в тн "теории множеств".
Мы поступим чуть проще.- Очевидно, что именно феноменологически (с точки зрения удобства описания "столкновения") каждую из вселенных мы можем описать просто как "оболочку перед столкновением".
ЕСЛИ это так, то наш разум может оперировать
СТОЛКНОВЕНИЕМ ОБОЛОЧЕК.
А если это не так, то тот разум, который допустил столкновение вселенных пока что зрел, но недостаточно.
и вот теперь пойдет первое если:
ЕСЛИ пространство исходных и результирующей оболочек ТРЕХ МЕРНО, то и образуется, в частности, плоскость.
Например, плоскость эклиптики.
Каковую мы и сподобились наблюдать.
Все остальное для меня пока имеет меньшую значимость.
Про Маха и его мировой центр я впервые узнал от отца. Еще в школе. Кстати, согласен с Вами. - Идея, сформулированная Эйнштейном "витала в атмосфере", созданной, во многом, именно работами Маха. Жаль, что это не входит в школьную программу.
, в СИ 
. (1)
а
= 1 на всех длинах волн при любых температурах (рис. 3, 1
), т.е. абсолютно черное тело полностью поглощает все падающее на него излучение. “Абсолютно черных” тел в природе нет, моделью такого тела может являться замкнутая непрозрачная полость с маленьким отверстием (рис. 2). Луч, попавший в это отверстие, после многократных отражений от стенок будет практически полностью поглощен.
К абсолютно черному телу близко солнце, его Т = 6000 К.
1. Характеристики теплового излучения
.
(2)
.
(3)
.
(4)
.
(5)
.
(6)Понятия абсолютно черного тела и серого тела.
Гипотеза Планка
Фотоэффект
Законы фотоэффекта
Проблема молодости, юности, детства
Владимир Маяковский — Левый марш: Стих
Химические свойства аминокислот по карбоксильной группе