Аккумулирование электричества 14 страница
Хотя начальный компонент молекулярного движения и задействован в определении температуры, его величина не меняется, следовательно, он не передаваем. Поэтому даже если начальный уровень отрицательный, нет отрицательной удельной теплоты. Если сумма отрицательного начального уровня и температурного компонента отрицательная, действующая удельная теплота молекулы равна нулю.
По ходу следует заметить, что существование второго фиксированного компонента удельной теплоты подтверждает вибрационный характер базового составляющего атомной структуры, составляющего, который мы определили как фотон. Демонстрация наличия отрицательного начального уровня кривой удельной теплоты – явное свидетельство правомочности теоретического определения базовой единицы в атомной структуре как вибрационного движения.
Сейчас, уравнение 5-7 можно обобщить еще больше, чтобы учесть вклад удельной теплоты базовой вибрации: начальный уровень, который мы будем представлять символом I. Тогда величина измеряемой итоговой удельной теплоты составляет
| dH/dT = 2T/n3 +I | (5-8) |
Если между двумя возможными состояниями, между положительными и отрицательными начальными уровнями, есть выбор, превалирование определяется соображениями вероятности. При прочих равных условиях самым вероятным будет условие наименьшей итоговой энергии. И поскольку при данной температуре отрицательный начальный уровень требует меньшей итоговой энергии, чем положительный, при низких температурах температурное движение основывается на отрицательном уровне до тех пор, пока движение на этой основе не сдерживается структурными факторами.
|
|
|
Увеличение энергии в регионе времени происходит за счет уменьшения действующей величины времени, включающее устранение последовательных единиц времени из периода вибрации. Следовательно, процесс прерывистый, но число эффективных единиц времени при обычных условиях настолько велико, что относительное влияние устранения одной единицы крайне мало. Кроме того, наблюдения тепловых явлений в твердом состоянии не имеют дела с единичными молекулами, а с совокупностями многих молекул, а измерения являются усредненными. Поэтому для всех практических целей мы можем считать, что удельная теплота твердых тел увеличивается в непрерывном отношении к температуре, следуя паттерну, определенному уравнением 5-8.
Как указывалось раньше в этой главе, температурное движение не может пересекать границу региона времени до тех пор, пока его величины недостаточно для преодоления последовательности естественной системы отсчета без помощи со стороны гравитационного движения; то есть, оно должно достичь величины единицы. Максимальная температурная удельная теплота, общее приращение выше начального уровня, - это величина, превалирующая в точке, где температурное движение достигает уровня единицы. Мы можем оценить ее, придавая каждому из терминов Т и n в уравнении 5-7 величину единицы. На этой основе мы находим, что она равна 2 естественным единицам или 3 R. Обычный первичный уровень составляет –2/9, а 3 R – это удельная теплота или –2/3 R. Тогда суммарная величина 3 R достигается при итоговой, положительной удельной теплоте 2 1/3 R.
|
|
|
Выше уровня температурной удельной теплоты 3 R, соответствующего границе региона, температурное движение покидает регион времени и подвергается изменению, требующему значительного вклада тепловой энергии для поддержания той же температуры, что будет объясняться позже. Условие минимальной энергии, самое вероятное условие, обеспечивается за счет устранения смены региона любыми доступными средствами. Одним из таких средств, единственным доступным для молекул, у которых температурно колеблется лишь одна единица вращения, является изменение начального уровня с отрицательного на положительный. Если начальный уровень составляет +2/3 R вместо –2/3 R, итоговая, положительная удельная теплота составляет 3 2/3 R в точке, где температурная удельная теплота достигает предела 3 R. Пока поддерживается этот более высокий уровень, перехода из региона не требуется.
|
|
|
Ввиду того, что магнитное вращение является базовым вращением атома, максимальное число единиц, способных вибрировать температурно, обычно определяется магнитным смещением. Дальнейшие ограничения налагаются низкими температурами плавления и определенными структурными факторами. Имеется несколько элементов и большое число соединений, которые следуют паттерну удельной теплоты, изображенному на рисунке 3 или какой-то его части. Если температурное движение растягивается до второй единицы магнитного вращения, вращения два, то, пользуясь терминологией обсуждения межатомного расстояния, можно сказать, что паттерн рисунка 3 следует уровню 2 1/3. В этой точке активируется вторая единица вращения. Начальный уровень удельной теплоты вращения два подвергается влияния того же коэффициента n 3, что и температурная удельная теплота, и составляет 1/ n 3 x 2/3 R = 1/12 R. Такое изменение отрицательного начального уровня повышает итоговую, положительную удельную теплоту, соответствующую температурной величине 3 R, с 2,333 R до 2,917 R, и позволяет температурному движению продолжаться на основе предпочтительного отрицательного начального уровня вплоть до значительно более высокой температуры.
|
|
|
Рисунок 3
Когда кривая вращения два достигает конечной точки при итоговой, положительной удельной теплоте 2,917 R, дальнейшее уменьшение начального уровня с помощью перехода к вращению три, где доступно более высокое вращение, поднимает максимум до 2,975 R. Если доступна вибрирующая единица 4, следует еще один аналогичный переход. Нижеприведенная таблица показывает величины удельной теплоты, соответствующие начальному и конечному уровням каждой кривой. Как указывалось раньше, единицы, применимые ко второй колонке под каждым из подзаголовков, являются калориями на грамм моль на градус Кельвина.
| Вибрирующие | Действующий начальный уровень | Максимальная итоговая удельная теплота (отрицательный начальный уровень) | |||
| 1 | -0,667 R | -1,3243 | 2,3333 R | 4,6345 | |
| 2 | -0,0833 R | -0,1655 | 2,9167 R | 5,7940 | |
| 3 | -0,0247 R | -0,0490 | 2,9753 R | 5,9104 | |
| 4 | -0,0104 R | -0,0207 | 2,9896 R | 5,9388 | |
В конце концов, на основе отрицательного начального уровня достигается максимальная итоговая удельная теплота. Здесь происходит переход к положительному начальному уровню, и кривая продолжается до общего максимума. В результате работы механизма последовательных переходов каждое число вибрирующих единиц обладает своей характерной кривой удельной теплоты. Кривая для вращения один уже представлена на рисунке 3. Для удобства, мы будем называть ее кривой вида два. Другой тип кривых вида один, состоящих их двух, трех и четырех вибрирующих единиц, демонстрируется на рисунке 4 (на следующей странице). Как можно видеть из этих графиков, если число вибрирующих единиц увеличивается, происходит постепенное уплощение и увеличение отношения температуры к удельной теплоте. Реальная температурная шкала кривой, применимая к любому конкретному элементу или соединению, зависит от температурных характеристик вещества. Но относительная температурная шкала определяется уже рассмотренными факторами, и кривые рисунка 4 нарисованы на этой относительной основе.
Как указывается уравнением 5-8, наклон вращения двух сегментов кривой удельной теплоты составляет лишь 1/8 наклона вращения одного сегмента. Хотя второй сегмент начинается при температуре, соответствующей удельной теплоте 2 1/3 R, а не с нулевой температуры, фиксированное отношение между двумя наклонами означает, что проецирование кривой для двух единиц назад к нулевой температуре всегда пересекается с ординатой нулевой температуры в одной и той точке, невзирая на реальную шкалу кривой. Наклоны кривых для трех или четырех единиц тоже связаны с наклонами предыдущих кривых, и каждая из более высоких кривых тоже обладает фиксированной начальной точкой. Мы обнаружим, что эта характеристика очень удобна при анализе сложных кривых удельной теплоты, поскольку каждую экспериментальную кривую можно разбить на последовательность прямых линий, пересекающих нулевую ординату в фиксированных точках, числовые значения которых следующие:
| Вибрирующие единицы | Удельная теплота при 0º K (спроецированная) | |||
| 1 | -0,6667 R | -1,3243 | ||
| 2 | 1,9583 R | 3,8902 | ||
| 3 | 2,6327 R | 5,2298 | ||
| 4 | 2,8308 R | 5,6234 | ||
Рисунок 4
Эти величины и максимальная удельная теплота, предварительно вычисленная для последовательных кривых, позволяют определить относительные температуры разных точек перехода. Например, у кривой вращения три, температуры первой и второй точек перехода пропорциональны разнице их относительной удельной теплоты. И начальный уровень 3,8902 сегмента вращения два кривой, как и обе эти точки, лежит на этой линии. Относительные температуры любой другой пары точек, расположенных на том же отрезке прямой линии любых кривых, можно определить аналогичным образом. Таким способом были вычислены последующие относительные температуры, основываясь на температуре первого перехода, принятой за единицу.
| Вибрирующие | Относительная температура точки перехода | Конечная точка | ||
| 1 | 1,000 | 1,80 | ||
| 2 | 2,558 | 4,56 | ||
| 3 | 3,086 | 9,32 | ||
| 4 | 3,391 | 17,87 | ||
Кривые на рисунках 3 и 4 изображают то, что можно назвать “правильными” паттернами удельной теплоты элементов. В некоторых случаях они подвергаются модификации. Например, все электроотрицательные элементы со смещениями ниже 7, изученные до сих пор, заменяют начальный уровень –0,66 на нормальный уровень –1,32. Другое общепринятое отклонение от правильного паттерна включает изменение температурной шкалы кривой в одной из точек перехода, обычно первой. По причинам, которые будут обсуждаться позже, изменение обычно идет по нисходящей линии. Ввиду того, что начальный уровень каждого сегмента кривой остается одним и тем же, изменение в температурной шкале выражается как увеличение наклона сегмента более высокой кривой. Реальное пересечение сегментов двух вовлеченных кривых происходит на уровне, выше обычной точки перехода.
В верхних частях кривых, где температуры приближаются к точкам плавления, имеются отклонения разной природы. Сейчас, они рассматриваться не будут, потому что связаны с переходами к жидкому состоянию. Их удобнее исследовать в связи с обсуждением свойств жидкостей.
Как упоминалось раньше, количество, с которым имеют дело эта и следующая глава, является удельной теплотой при нулевом внешнем давлении. В главе 6 вычисленные величины этого количества будут сравниваться с измеренными величинами удельной теплоты при постоянном давлении, поскольку разница между удельной теплотой при нулевом давлении и при наблюдаемых давлениях невелика, и ею можно пренебречь. Большинство традиционных теорий имеют дело с удельной теплотой при постоянном объеме, а не при постоянном давлении. Но наш анализ указывает, что фундаментальному количеству соответствует измерение при постоянном давлении.
Глава 6
Паттерны удельной теплоты
Рисунок 5: Удельная теплота – Серебро
Рисунок 5 – это кривая удельной теплоты, выведенная из экспериментальных данных. Показанные на графике точки являются измеренными величинами удельной теплоты серебра. Сопутствующие сплошные линии - сегменты теоретической кривой для четырех единиц рисунка 4, с эмпирически расположенной температурной шкалой. Хотя определенная точками кривая обладает той же общей формой, что и теоретическая кривая, она очень отличается по виду, потому что острые углы теоретической кривой заменены плавными и постепенными переходами.
Объяснение различия кроется в способе измерения. Как указывалось уравнением 5-8 и кривыми на рисунках 3 и 4, удельную теплоту индивидуальной молекулы можно представить как последовательность прямых линий. Однако экспериментальные наблюдения выполняются не на отдельных молекулах, а не совокупностях молекул. Поэтому наблюдаемая температура совокупности – это средняя температура многих разных индивидуальных молекулярных температур, распределяющихся вокруг средней температуры в соответствии с соображениями вероятности. Среднее между точками перехода отношения между температурой и удельной теплотой для большинства индивидуальных молекул таково, что их удельная теплота лежит на той же прямой линии графика. Таким образом, среднее лежит на той же самой линии и совпадает с истинной молекулярной удельной теплотой, соответствующей средней температуре. Однако по соседству с точкой перехода молекулы, обладающие более высокими температурами, не могут продолжать оставаться на той же линии выше предела 3R, и должны соответствовать нижней кривой, основанной на большем числе вращающихся единиц. Это понижает удельную теплоту совокупности ниже истинной молекулярной величины для превалирующей средней температуры.
Например, у кривой серебра истинная атомная удельная теплота при 75ºК составляет 4,69. Она была бы и средней удельной теплотой совокупности серебра при этой температуре, если бы атомы серебра могли продолжать вибрировать на основе одной единицы вращения вплоть до точки, выше которой вероятностное распределение незначимо. Но при удельной теплоте 2 1/3 R (4,633) вибрация меняется до двух единиц вращения. Атомы в вероятностном распределении, имеющие удельную теплоту выше этого уровня, не могут приспосабливаться к линии одной единицы, и вынуждены следовать линии, которая поднимается с более низкой степенью. Более низкая удельная теплота этих атомов понижает среднюю удельную теплоту совокупности и вынуждает кривую совокупности все больше и больше отклоняться от отношения прямой линии, поскольку пропорция атомов, достигающих точки перехода, возрастает. Отклонение достигает максимума при температуре перехода, после которой удельная теплота совокупности постепенно приближается к верхней атомной кривой. Из-за отклонения измеренной (совокупной) удельной теплоты от величин, относящихся к индивидуальным атомам, удельная теплота серебра при 75ºК составляет 4,10 вместо 4,69.
Аналогичный эффект, но в противоположном направлении, можно видеть на нижнем конце кривой серебра. Здесь удельная теплота совокупности (среднее индивидуальных величин) могла бы оставаться на теоретической кривой одной единицы, только если бы индивидуальная удельная теплота падала ниже нуля. Но здесь нет отрицательной тепловой энергии, и атомы, индивидуально пребывающие при температурах ниже точки, в которой кривая пересекается с нулевым уровнем удельной теплоты, обладают нулевой тепловой энергией и нулевой удельной теплотой. Следовательно, нет отрицательного отклонения от среднего, а положительное отклонение возникает за счет наличия атомов с индивидуальными температурами выше нулевых составляющих удельной теплоты совокупности. Удельная теплота атома серебра при 15ºК равна нулю, но измеренная удельная теплота совокупности серебра при средней температуре 15ºК составляет 0,163.
Оценка отклонения от линейного отношения в областях перехода включает применение математики вероятности, правомочность которой принимается как часть Второго Фундаментального Постулата Обратной Системы. По уже объясненным причинам, полное объяснение аспектов вероятности обсуждаемых явлений выходит за пределы данной работы, но общее рассмотрение ситуации позволит прийти к некоторым качественным выводам, адекватным для нынешних целей.
На современной стадии развития теории вероятности имеется ряд вероятностных функций общего использования, которые, кажется, обладают преимуществами для некоторых применений. В целях данной работы надлежащей функцией является функция, выражающая результаты чистой случайности без модификаций любым другим фактором. Такая функция строго применяется только тогда, когда все вовлеченные единицы точно одинаковы, распределение абсолютно случайно, единицы бесконечно малы, изменчивость непрерывна, а величина группы бесконечно велика. Обычные классы событий, на которых построена самая современная теория вероятности, такие, как эксперименты с монетой и кубиком, очевидно, не удовлетворяют этим требованиям в широком масштабе. Например, монеты меняются не непрерывно с бесконечным числом возможных состояний. У них только два состояния: орел и решка. Это значит, что главное положение неопределенности становится почти определенностью, и форма кривой вероятностного распределения соответственно меняется. Строго говоря, это уже не кривая истинной вероятности, а комбинация кривой вероятности и знания.
Основные физические явления точно удовлетворяют требованиям системы, в которой законы чистой случайности правомочны. Единицы почти однородны, распределение случайно, изменчивость непрерывна или почти непрерывна, а величина группы, хотя и не бесконечна, но крайне велика. Если любую из вероятностных функций общего использования можно принимать как представляющую чистую случайность, самой предпочтительной была бы так называемая функция “обычной” вероятности, которую можно выразить как
|
Имеются таблицы этой функции и их интегралы с точностью до пятнадцати десятичных знаков.6 В ходе данной работы было обнаружено, что достаточной точности для нынешних целей можно достичь вычислением вероятностей на основе приведенного выражения. Поэтому ею мы и будем пользоваться во всех применениях вероятности, без необходимости допущения абсолютной точности данной функции в этих применениях или отклонения существования более точных альтернатив. Например, асимметричная вероятность распределения Максвелла точна в применениях, для которых выведена (положение, еще не исследованное в контексте Обратной Системы), и может применяться к некоторым явлениям, обсуждаемым в данной работе. Однако полученные до сих пор результаты, особенно в применении к свойствам жидкостей, говорят в пользу нормальной функции. В любом случае, ясно: Если за счет использования нормальной функции вводится какая-то ошибка, она не так велика, чтобы быть значимой в первом общем подходе к теме.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 279; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!