Аккумулирование электричества 16 страница
В теоретической трактовке удельной теплоты, такой как трактовка данной работы, приходится иметь дело с величиной на молекулу. Однако для практических целей удобнее пользоваться удельной теплотой на единицу массы, и большинство собранных данных выражаются именно таким способом. Следует заметить, что влияние объединения в температурные группы способствует уменьшению удельной теплоты на единицу массы. По этой причине при низких температурах удельная теплота большинства сложных соединений относительно низка, но повышается до величин, относящихся к индивидуальным атомам, когда повышение температуры расщепляет начальные температурные группы.
Самые простые органические соединения, состоящие из двух или трех структурных единиц, обычно делятся на не более чем две температурные группы. Многие большие органические молекулы, особенно среди кольцевых структур и ветвящихся соединений, следуют тому же правилу. Отношения удельной теплоты таких соединений подобны отношениям удельной теплоты неорганических соединений, за исключением того, что имеются органические соединения, у которых температурное движение ограничено одной единицей вращения. Подобные вещества, углеводороды и некоторые другие соединения более низких элементов, подвергаются переходу к положительному начальному уровню по достижении точки первого (и единственного) перехода. Результирующая кривая удельной теплоты (рисунок 3) не намного больше, чем прямая линия с изгибом. Несколько соединений, включая этан и угарный газ, даже упускают изгиб и не совершают переход к положительному начальному уровню.
|
|
|
Дальнейшее прибавление структурных единиц, таких как группы CH2, к простым органическим соединениям проявляется как активация внутренних температурных групп - единиц, температурно вибрирующих внутри молекул. Общая природа температурного движения внутренних групп идентична температурному движению молекулы в целом. Но внутренне движение не зависит от молекулярного температурного движения, а его скалярное направление (вовнутрь или наружу) не зависит от скалярного направления молекулярного движения. Таким образом, внутреннее движение наружу совпадает с молекулярным движением наружу только в течение четверти вибрационного цикла. Поскольку действующая величина температурного движения, которая определяется удельной теплотой, является скалярной суммой внутреннего и молекулярного компонентов, каждая единица внутреннего движения прибавляет половину единицы удельной теплоты в течение половины молекулярного цикла. Температурный эффект не влияет на вторую половину цикла, когда молекула в целом движется вовнутрь.
|
|
|
Из-за огромного многообразия органических соединений число паттернов удельной теплоты тоже велико. Влияние внутреннего движения в тех органических соединениях, в которых оно присутствует, хорошо проиллюстрировано удельной теплотой обычных парафинов. Величины начальных уровней и удельная теплота при T1 у соединений этой серии в области от C3 (пропана) до C16 (гексадекана) приведены в таблице 21, наряду с числом температурных единиц в молекуле каждого соединения.
Таблица 21: Удельная теплота - Парафиновые углеводороды
| Внутр.темп. единицы | 1-я | Начальные уровни | 2-я | Удельная теплота при T1 | ||
| Пропан | 0 | -2,64 | 2,64 | 9,27 | ||
| Бутан | 0 | -2,64 | 2,64 | 9,27 | ||
| Пентан | 2 | -2,64 | 6,62 | 13,90 | ||
| Гексан | 3 | -2,64 | 7,95 | 16,22 | ||
| Гептан | 4 | -3,96 | 9,27 | 18,54 | ||
| Октан | 5 | -3,96 | 1059 | 20,86 | ||
| Нонан | 6 | -5,30 | 11,92 | 23,18 | ||
| Декан | 7 | -5,30 | 13,24 | 25,49 | ||
| Ундекан | 8 | -5,30 | 14,57 | 27,81 | ||
| Додекан | 9 | -6,62 | 15,89 | 30,12 | ||
| Тридекан | 10 | -6,62 | 17,22 | 32,44 | ||
| Тетрадекан | 11 | -6,62 | 18,54 | 34,76 | ||
| Пентадекан | 12 | -6,62 | 19,86 | 37,08 | ||
| Гексадекан | 13 | -7,95 | 21,19 | 39,39 | ||
|
|
|
Пропан и бутан обладают лишь двумя молекулярными температурными группами, соответствующими положительному и отрицательному концу молекул, и их удельная теплота при T1 обладает обычной величиной двух групп: 9,27. Начиная с двух внутренних групп у пентана, происходит прибавление одной структурной группы CH2 и внутренней температурой единицы. Это прибавляет 2,317 к общей удельной теплоте молекулы в точке перехода. У более низких соединений, начальный уровень первого сегмента кривой удельной теплоты составляет –2,64 (величина двух групп), он медленно меняется, добавляя единицы –1,32, поскольку длина цепи увеличивается. Начальный уровень второго сегмента у бутана и пропана: 2,64. У более высоких соединений, каждое из которых состоит из n структурных групп (CH2 and CH3), второй начальный уровень составляет 1,324 n.
Таким образом, теоретические выведенные величины совпадают с экспериментальными кривыми. В некоторых случаях пересечение двух сегментов кривых может не совпадать с вычисленной удельной теплотой точки перехода, но эти отклонения, если реально существуют, достаточно малы для объяснения на основе изменений температурных коэффициентов, природа которых будет одним из вопросов, обсуждаемых в главе 7.
|
|
|
Ветвление цепи углеводорода уплотняет структуру и уменьшает число внутренних температурных единиц. Например, октан обладает пятью внутренними температурными единицами и удельной теплотой 20,86 в точке перехода. Но 2,2,4-триметил пентан, разветвленное соединение с тем же составом, совсем не обладает внутренним движением, и при T1 удельная теплота данного соединения составляет 9,27, идентично удельной теплоте парафина C3 - пропана. Кольцевое образование обладает аналогичным эффектом. Этил-бензол и ксилол, тоже являющиеся соединениями C8, обладают каким-то внутренним движением, но их удельная теплота при T1 составляет соответственно 11,59 (одна внутренняя единица) и 13,90 (две внутренние единицы), гораздо ниже уровня октана. На рисунке 13 сравниваются кривые удельной теплоты гексана (прямая цепь) и бензола (кольцо), оба они являются углеводородами C6.
Предмет обсуждения данной главы и пяти предыдущих глав состоит из разных аспектов объемных и температурных отношений материальных веществ. Изучение этих отношений являлось принципиальным подходом к прояснению основных физических процессов, что привело к определению физической вселенной как вселенной движения и определению природы фундаментальных характеристик этой вселенной. Отношения детально исследовались в течение многих лет; за эти годы были проанализированы и изучены тысячи экспериментальных результатов. Введение массы накопленной информации в теоретическую структуру стало первостепенной задачей, предпринятой после формулировки постулатов теории Обратной Системы. В результате, появилась возможность представления разумно законченного описания каждого обсужденного явления, включая то, что мы можем назвать мелкомасштабными эффектами.
Начиная со следующей главы, мы будем иметь дело с темами, не раскрытыми в период индуктивной фазы теоретического развития. Во второй фазе, дедуктивном развитии, мы расширяем применение теории на все другие важные области физической науки, чтобы продемонстрировать, что, по сути, она является общей физической теорией. Очевидно, там, где обсуждаемая область слишком обширна, ни один исследователь не может надеяться на осуществление дальнейшего развития в больших деталях. Соответственно, некоторые выводы, изложенные на последующих страницах в связи с мелкомасштабными характеристиками рассматриваемых областей, обладают определенной степенью неопределенности. В других случаях для будущего исследования понадобится опустить весь мелкомасштабный паттерн.
Рисунок 13: Удельная теплота
Глава 7
Температурные отношения
Как объяснялось при введении сравнений теоретической удельной теплоты с экспериментальными результатами, кривые на рисунках с 5-го по 13-ый выявляют лишь паттерн удельной теплоты, причем температурная шкала каждой кривой подгонялась к эмпирическим результатам. Чтобы завершить определение кривых, сейчас мы обратим внимание на температурные отношения.
Все характерные свойства разных видов материи определяются относительными смещениями атомов, из которых состоят эти вещества, и способом, которым смещения входят в разные физические явления. Как говорилось в томе 1,
“Поведенческие характеристики или свойства элементов являются функциями их относительных смещений. Одни свойства связаны с общим итоговым действующим смещением, другие – с электрическим смещением, третьи – с магнитным смещением, в то время как четвертые следуют более сложному паттерну. Например, валентность или способность к химическим соединениям определяется либо электрическим смещением, либо одним из магнитных смещений, в то время как на межатомное расстояние влияют и электрическое, и магнитное смещение, но по-разному”.
Огромное разнообразие физических феноменов и множество разных способов, которыми разные вещества участвуют в этих феноменах, являются расширением “более cложного паттерна” поведения до еще большей степени сложности. Один из более сложных паттернов исследовался в главе 4, где мы обнаружили, что реакция твердой структуры на сжатие связана с поперечным сечением, на которое оказывается давление. Числовая величина, вовлеченная в данное отношение, определяется произведением коэффициентов действующего поперечного сечения, наряду с числом единиц вращения, участвующих в действии, величина, которого определяется силой на единицу поперечного сечения. Ввиду того, что одно из поперечных сечений может принимать либо действующее магнитное смещение, обозначенное символом b в предыдущем обсуждении, либо электрическое смещение, представленное символом с, в целях главы о сжимаемости были введены два новых символа. Символ z для обозначения второго смещения, входящего в поперечное сечение (либо b, либо с), и символ y для обозначения числа действующих единиц вращения (относящихся к третьему из смещений). Таким образом, коэффициенты a-b-c были представлены в форме a-z-y.
Величины этих коэффициентов относительно положений элементов в периодической таблице следуют тому же общему паттерну в применении, как к удельной теплоте, так и к сжимаемости. И большинство индивидуальных величин либо близко к величинам, применяемым к сжимаемости, либо системно связано с этими величинами. Поэтому, чтобы подчеркнуть подобие, мы сохраняем символы a-z-y. Но природа температурных отношений отличается от отношений, применяющихся для сжимаемости. Температура не соотносится с поперечным сечением; она определяется общим действующим вращением. Соответственно, вместо произведения azy действующих коэффициентов вращения числовая величина, определяющая температурную шкалу температурных отношений, является скалярной суммой a+z+y величин вращения.
Данный вид величины полностью чужд традиционной физике. Осознается скалярный аспект векторного движения; то есть, скорость отличается от быстроты. Но ортодоксальная физическая мысль не осознает существования движения, неотъемлемо скалярного. С другой стороны, во вселенной движения, определенной постулатами теории Обратной Системы, все базовые движения неотъемлемо скалярные. Векторные движения могут существовать лишь как дополнения к неким видам комбинаций базовых скалярных движений.
Скалярное движение в одном направлении, если оно рассматривается в контексте стационарной пространственной системы отсчета, обладает многими свойствами, общими с векторным движением. Бесспорно, именно этим объясняется неудача предыдущих исследователей осознать его существование. Но если движение расширяется больше, чем в одно измерение, в способе, каким эти два вида движения демонстрируют себя наблюдению, имеется большая разница. Любое число отдельных векторных движений точки может комбинироваться в одно результирующее движение, и положение точки в любое конкретное время можно представить в пространственной системе отсчета. Обязательным следствием является то, что векторное движение – это движение относительно этой системы отсчета. Но скалярные движения не могут комбинироваться векторно. Результирующее скалярное движение более, чем в одном измерении, является скалярной суммой и не может определяться любой одной точкой в пространственных координатах. Следовательно, такое движение нельзя представить в пространственной системе отсчета традиционного вида. Однако из этого не следует, что неспособность представления данного движения в контексте жестко ограниченного вида системы отсчета, которой мы привыкли пользоваться, означает, что такое движение не существует. Наше непосредственное восприятие физических событий ограничено теми феноменами, которые могут быть представлены в этом виде системы отсчета, но Природа не обязана оставаться в пределах способности восприятия человеческой расы.
Как указывалось в главе 3 тома 1, где подробно обсуждались системы отсчета, имеются многие аспекты физического существования (то есть, многие движения, комбинации движений или отношения между движениями), которые нельзя представить в любой одной системе отсчета. Сам по себе, это не новый или неортодоксальный вывод. Большинство современных физиков, включая всех ведущих теоретиков, осознало, что они не могут уместить все современное физическое знание в ограничения фиксированных пространственных систем отсчета. Поэтому они предприняли решительные шаги в сторону отхода от физической реальности и построения фундаментальных теорий в теневой сфере, где они свободны от ограничений реального мира. Гейзенберг четко выражает свою позицию. “Идея объективного реального мира, крошечные части которого существуют объективно в том смысле, в каком существуют камни и деревья, независимо от того, наблюдаем мы их или нет, невозможна”8, - говорит он. В странном полу-мире современной физической теории единственной реальностью являются математические символы, даже сам атом является “лишь символом”.9 Не требуется, чтобы символы были логически соотносимыми или понимаемыми. Как утверждают передовые теоретики, природа неотъемлемо неоднозначна и склонна к неопределенностям фундаментального и неизбежного характера. “В сущности, мир не рационален и не понимаем, - объясняет Бриджмен. - Он обретает эти свойства в большей степени, когда мы спускаемся из сферы очень маленького в сферу повседневных вещей”.10
В этой связи, теория Обратной Системы показывает, что как только осознается истинный статус вселенной как вселенной движения и соответственно определяются свойства пространства и времени, нет нужды уходить от реальности или пытаться винить Природу в нашей преобладающей неспособности понимать базовые отношения. Существование явлений, которые невозможно представить в пространственной системе отсчета, свидетельствует о том, что нам следует прийти к другим терминам. Вклад Обратной Системы – показать, что явления вне объема традиционных пространственных систем отсчета могут быть описаны и оценены в терминах тех же реальных сущностей, которые существуют в системе отсчета. Скалярная сумма величин движений в разных измерениях, величина, которой мы будем пользоваться при анализе температурных отношений, обладает той же природой. Она так же реальна, как и любая другая физическая величина, а ее компоненты, движения в индивидуальных измерениях, являются движениями той же природы, что и одномерные скалярные движения, которые можно представить в пространственных системах отсчета, хотя скалярная сумма не может быть представлена любым способом, доступным нашему непосредственному восприятию.
В минимальной теоретической ситуации, где действующие температурные коэффициенты равны 1-0-0, а скалярная сумма коэффициентов представляет собой одну единицу, температура начального, отрицательного уровня равна одной единице из всех 128-ми и соответствует температуре единицы 510,7º в уплотненных состояниях. Но поскольку температурное движение действует лишь в одном направлении, отношение становится 1/256, а температура нулевой точки T0, температура, при которой температурное движение уравновешивает отрицательный, начальный уровень вибрации, составляет 1,995º К. Для веществ с температурными коэффициентами a, z и y и обычным начальным уровнем удельной теплоты 2/9, мы имеем
| T0 = 1,995 (a+z+y)ºK | (7-1) |
Эта величина завершает определение кривых удельной теплоты определением температурных шкал. Однако удобнее работать с другой из фиксированных точек на кривых – точкой первого перехода T1. Поскольку это уровень единицы удельной теплоты на начальном линейном отрезке кривой, в то время как T0 равняется 2/9 единицы выше начальной точки, температура первого перехода равна
| T1 = 8,98 (a+z+y)ºK | (7-2) |
Температурные факторы элементов, для которых доступны конкретные паттерны удельной теплоты и соответствующие теоретические температуры точки первого перехода (T1), приводятся в Таблице 22, наряду с величинами, выведенными из кривых вида, показанного на рисунках 5-13, у которых температурная шкала эмпирическая. По существу, это сравнение теоретических и экспериментальных величин температурных шкал кривых удельной теплоты. Экспериментальные данные грешат некоторой неопределенностью, поскольку получены из графиков, на которых линейные отрезки кривых нарисованы на основе визуальной проверки. Большая точность может быть достигнута использованием более сложных техник, но, представляется, что затраченное время и усилие не оправдываются целями первого исследования темы.
Таблица 22: Действующие коэффициенты вращения
| Факторы | T1 | Факторы | T1 |
| Сжим. | Темп . | n | Общее | Выч. | Набл. | Сжим. | Темп. | Общее | Выч . | Набл . | ||
| Li | 4-1-1 | 4-2-1 | 2 | 14 | 126 | 131 | Y | 4-2-1 | 4-3-1 | 8 | 72 | 71 |
| 4-1-1 | 2 | 12 | 108 | 110 | Zr | 4-8-1 | 4-4-1 | 9 | 81 | 84 | ||
| Be | 4-4-1 | 4-2-1 | 2 | 14 | 314 | 323 | Mo | 4-8-2 | 4-8-2 | 14 | 126 | 129 |
| 8 | 56 | 314 | 323 | 4-6-2 | 12 | 108 | 107 | |||||
| 4-1-1 | 2 | 12 | 269 | 267 | Ru | 4-8-2 | 4-8-2 | 14 | 126 | 128 | ||
| 8 | 48 | 269 | 267 | 4-6-2 | 12 | 108 | 107 | |||||
| B | 4-1-1 | 8 | 48 | 431 | 420 | Rh | 4-8-2 | 4-8-1 | 13 | 117 | 117 | |
| C-d | 4-6-1 | 4-4-1 | 8 | 72 | 647 | 635 | 4-6-1 | 11 | 99 | 95 | ||
| C-g | 4-2-1 | 4-3-1 | 8 | 64 | 575 | 578 | Pd | 4-6-2 | 4-4-2 | 10 | 90 | 91 |
| Na | 4-1-1 | 4-1-1 | 6 | 54 | 52 | 4-4-1 | 9 | 81 | 78 | |||
| Mg | 4-4-1 | 4-1-1 | 2 | 12 | 108 | 109 | Ag | 4-4-2 | 4-3-1 | 8 | 72 | 72 |
| 3-1-1 | 2 | 10 | 90 | 91 | Cd | 4-4-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 46 | ||
| Al | 4-5-1 | 4-2-1 | 2 | 14 | 126 | 131 | In | 4-4-1 | 4-6-2 | 12 | 108 | 105 |
| 4-1-1 | 2 | 12 | 108 | 112 | Sn | 4-4-1 | 4-2-1 | 7 | 63 | 66 | ||
| Si | 4-4-1 | 4-6-2 | 2 | 24 | 216 | 220 | 4-1-1 | 6 | 54 | 57 | ||
| P-r | 4-6-2 | 2 | 24 | 216 | 207 | Sb | 4-4-1 | 4-3-1 | 8 | 72 | 68 | |
| P-w | 4-2-1 | 7 | 63 | 66 | Te | 4-3-1 | 4-2-1 | 7 | 63 | 61 | ||
| S | 4-1-1 | 4-4-1 | 9 | 81 | 84 | I | 2-2-1 | 5 | 45 | 44 | ||
| Cl | 4-2-1 | 7 | 63 | 62 | Xe | 1-1-0 | 2 | 18 | 19 | |||
| Ar | 1-1-1 | 3 | 27 | 28 | Cs | 4-1-1 | 1-1-0 | 2 | 18 | 17 | ||
| K | 4-1-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 32 | Ba | 4-2-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 34 | |
| Ca | 4-3-1 | 4-3-1 | 8 | 72 | 76 | La | 4-4-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 42 | |
| Sc | 4-6-1 | 11 | 99 | 103 | Pr | 4-4-1 | 1-1-1 | 3 | 27 | 27 | ||
| 4-5-1 | 10 | 90 | 88 | Nd | 4-4-1 | 1-1-1 | 3 | 27 | 31 | |||
| Ti | 4-8-1 | 4-8-2 | 14 | 126 | 124 | Sm | 4-4-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 36 | |
| V | 4-8-1 | 4-8-3 | 15 | 135 | 133 | Eu | 4-4-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 33 | |
| 4-6-2 | 12 | 108 | 107 | Gd | 4-4-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 48 | |||
| Cr | 4-8-1 | 162 | Tb | 4-4-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 44 | ||||
| 4-8-2 | 14 | 126 | 128 | Dy | 4-4-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 41 | |||
| Mn | 4-8-1 | 4-8-1 | 13 | 117 | 115 | Ho | 4-4-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 33 | |
| 4-5-1 | 10 | 90 | 92 | Er | 4-4-1 | 1-1-1 | 3 | 27 | 28 | |||
| Fe | 4-8-1 | 4-8-4 | 16 | 144 | 142 | Tm | 4-4-1 | 1-1-1 | 3 | 27 | 29 | |
| 4-6-2 | 12 | 108 | 108 | Yb | 4-2-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 37 | |||
| Co | 4-8-1 | 4-8-2 | 14 | 126 | 126 | Hf | 4-3-1 | 8 | 72 | 71 | ||
| 4-6-1 | 11 | 99 | 100 | Ta | 4-8-2 | 4-3-1 | 8 | 72 | 74 | |||
| Ni | 4-8-1 | 4-8-2 | 14 | 126 | 131 | W | 4-8-3 | 4-6-2 | 12 | 108 | 108 | |
| 4-6-1 | 11 | 99 | 97 | Re | 4-4-2 | 10 | 90 | 93 | ||||
| Cu | 4-6-1 | 4-6-2 | 12 | 108 | 108 | 4-4-1 | 9 | 81 | 78 | |||
| Zn | 4-4-1 | 4-3-1 | 8 | 72 | 73 | Ir | 4-8-3 | 4-6-1 | 11 | 99 | 98 | |
| Ga | 2-1-1 | 4 | 36 | 36 | 4-5-1 | 10 | 90 | 88 | ||||
| Ge | 4-4-1 | 4-8-1 | 13 | 117 | 119 | Pt | 4-8-2 | 4-3-1 | 8 | 72 | 76 | |
| As | 4-4-1 | 4-6-2 | 12 | 108 | 106 | Au | 4-6-2 | 4-1-1 | 6 | 54 | 57 | |
| Se | 4-1-1 | 4-3-1 | 8 | 72 | 75 | Hg | 2-1-1 | 4 | 36 | 32 | ||
| Br | 4-2-1 | 6 | 56 | 54 | Tl | 4-4-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 34 | ||
| Kr | 1-1-0 | 2 | 18 | 20 | Pb | 4-4-1 | 2-1-1 | 4 | 36 | 33 | ||
| Rb | 4-1-1 | 1-1-0 | 2 | 18 | 20 | Bi | 4-3-1 | 2-2-1 | 5 | 45 | 44 |
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 291; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!