Особенность термической формы движения.
Выше было показано, что активность любой формы движения в процесс преодоления зарядом внутреннего сопротивления системы превращается в активность (и количество) термической и наоборот. Процесс распространения термического заряда в этом отношении не является исключением. Но возникающий и уничтожающийся в этом процесс термический заряд диссипации не отличается по своей природе от основного термического заряда, и поэтому выделить его в явлении практически не представляется возможным. В других явлениях, например, таких, как электрические, диффузионные, гидравлические и т.д., термический заряд диссипации легко обнаруживается. Отмеченное обстоятельство имеет чрезвычайно важное значение, ибо оно в течение длительного времени (более ста лет) затрудняло правильное понимание истинного физического механизма термических явлений, что сдерживало развитие науки.
Разберемся более подробно в особенностях термических явлений и выясним причину, по которой так долго не удавалось нащупать противоречий в тех представлениях, кстати сказать, ошибочных, которые сложились в науке на основе повседневного опыта многих поколений людей. Для этого сравним процесс переноса любого данного заряда с процессом переноса термического.
В § 51 было установлено, что распространение любого заряда вдоль системы сопровождается уменьшением активности движения с Р ’ до Р ”. При этом работа dQ’ входа заряда в систему по абсолютной величине всегда больше работы dQ” выхода. Недостающая работа dQд диссипации для любой формы движения, кроме термической, обнаруживается в виде соответствующих тепловых эффектов.
|
|
|
В случае переноса термического заряда с трением все количественные соотношения остаются в силе, но качественно получается нечто иное. Возникающая термическая форма движения совпадает по своей природе с основным явлением переноса термического заряда. В результате термический заряд диссипации присоединяется к основному заряду и течет вместе с ним в направлении убывающих значений температуры. Никаких внешних тепловых эффектов, связанных с появлением термического заряда диссипации, не наблюдается.
Иными словами, благодаря тому, что термическая форма движения, как и все другие, подчиняется общим количественным законам диссипации, в системе возникает термический заряд диссипации. Но появление термического заряда диссипации делает термическую форму движения качественно отличной от других, так как при этом не происходит возникновения новой формы движения. Рождается лишь дополнительное количество термической формы движения, активность которой непрерывно снижается по мере распространения термического заряда вниз по температурной горке.
|
|
|
Этому качественному различию можно дать соответствующую количественную оценку. Для начала определим величину термического заряда, который входит и выходит из системы.
Предположим, что в систему слева (рис. 25) входит заряд d Q. Это же количество заряда выходит из системы справа. Но в процессе на участке dх возникает заряд диссипации d Qд [формула (496)]. Следовательно, суммарное количество заряда, выходящего за время dt из системы,
d Q S = d Q + d Qд дж/град. (535)
Количество вышедшего термического заряда превышает количество вошедшего на величину заряда диссипации.
Найдем теперь работу, которую совершает термический заряд при своем движении по системе. Термическая работа входа (в сечении х), как известно,
dQ Q ’ = (Т + dТ)d Q дж. (536)
Термическая работа в других сечениях складывается из термической работы основного (первичного) заряда d Q и термической работы дополнительного заряда диссипации d Qд. Например, термическая работа в сечении х + dх
|
|
|
dQ Q ” = Тd Q + Тd Qд = Т(d Q + d Qд) = Т d Q S дж
или [с учетом формулы (496)]
dQ Q ” = Т[d Q + (dТd Q /Т) ] = (Т + dТ) d Q дж. (537)
Сопоставив формулы (536) и (537), видим, что
dQ Q ’ = dQ Q ” = (Т + dТ)d Q дж. (538)
 |
Рис. 25. Схема течения термического заряда (а)
и термической работы – теплоты (б) по проводнику.
Получен чрезвычайно важный результат: полная работа термического заряда в любом сечении системы является одной и той же. Разумеется, речь идет об одномерном температурном поле и стационарном режиме.
Для всех других явлений, кроме термических, работа dQ’ больше работы dQ” на величину работы диссипации. В термических явлениях благодаря совершению работы диссипации и возникновению вследствие этого дополнительного термического заряда полная работа сохраняется неизменной на всем протяжении проводника.
Найденный результат приводит ко многим важным следствиям.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 179; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!