Напомним, в который раз, основы Молекулярно-Кинетической Теории (МКТ), созданной двумя выдающимися, великими, физиками Максвеллом и Больцманом примерно 150=170 лет тому назад, и общепринятой повсеместно на данный момент и основы Конфигурационной Теории Электронных Орбит (КТЭО), созданной всего лишь несколько лет тому назад никому неизвестным НЕ физиком теоретиком или экспериментатором, НИСКОЛЬКО НЕ владеющим математикой, в отличие от вышеупомянутых учёных и не имеющим каких-либо научных званий и титулов, Эспри де Л'Ээскалье.
Просто автор писулек и недоумок!
Молекулярно-Кинетическая Теория утверждает, что молекулы и атомы могут рассматриваться как некие упругие шарики, движущиеся с большими скоростями в газах (особенно разряжённых), сталкивающихся и обменивающихся кинетической энергией. Причём эта кинетическая энергия движения и есть ИХ ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ. То есть, чем быстрее они движутся, тем больше их тепловая энергия и всей данной массы вещества. И, конечно же, тем больше и температура данной массы вещества!
В жидкостях они передвигаются гораздо меньше, чем в газах, а в твёрдых телах, кристаллических, просто совершают небольшие колебания около положения равновесия.
Конфигурационная Теория Электронных Орбит рассматривает атомы и молекулы не просто как некие упругие тела, а как упорядоченные системы с внутренней структурой, которая и играет преобладающую роль в различных взаимодействиях этих тел. Согласно КТЭО тепловая энергия атомов и молекул НЕ ЕСТЬ кинетическая энергия их движения, а степень деформации их электронных орбит. Для определения 'точки отсчёта' этой степени деформации, в КТЭО вводится новое определение состояния атома 'ИДЕАЛЬНЫЙ АТОМ' (в отличие от общепринятых двух состояний атомов: 'нормального' и 'возбуждённого'). Идеальный атом - это атом в условиях почти полного отсутствия какого-либо
'внешнего' воздействи, искажающего его наиболее 'естественное' состояние электронных орбит. Примером такого состояния может быть атом вещества при температурах, близких к абсолютному нулю или атом, помещённый в некой области космического пространства, при почти полном отсутствии внешних воздействий.
Чем ближе атомы к этому состоянию, то есть по уменьшению степени деформации орбит, тем они и 'холоднее'!
Почему фигурирует слово 'ПОЧТИ'?
Потому что, согласно КТЭО, все атомы НЕКВАНТОВО, но активно взаимодействуют с окружающей средой, излучая непрерывно цуги электромагнитных волн (ВНОВЬ, речь не идёт о квантовых скачках электронов с орбиты на орбиту, а постоянной пульсации общего электромагнитного поля атома из-за периодических изменений плотности отрицательного заряда оболочек, вызванных вращением электронов на орбитах. На каждой орбите и любом подуровне электроны вращаются, ничего не излучая, ибо орбиты СТАЦИОНАРНЫЕ. Но суммарная плотность зарядов внутри объёма атома из-за вращения электронов меняется, и это вызывает неквантовое излучение атома. Однако из окружающей среды атом получает точно такую же 'подпитку' излучением других атомов и ЭТИМ обусловлена его стабильность, не отсутствием потерь на излучение, а динамическим равновесием потерь на внекванотовое излучение и тут же непрерывное восполнение энергии излучением извне.
Но этот процесс никак не влияет на конфигурацию его орбит. Нулевые колебания атомов как раз и есть эти спонтанные, хоть и строго периодические колебания плотности заряда и вызываемое ими неквантовое излучение. Это справедливо для любых состояний атома, включая и 'ИДЕАЛЬНОЕ'
Разберём несколько простых явлений и сравним объяснения, даваемые им МКТ и КТЭО.
Наливаем в стакан 150 грамм холодной воды. Высота столба 8 см. Измеряем давление этого столба на дно. И получаем соответствующий уровню воды результат.
Что такое давление с позиций МКТ?
Это суммарное число ударов молекул некого вешества (воды, в данном случае) на единицу площади поверхности в единицу времени. Или сближенных Чем больше ударов и чем каждый удар сильней, тем больше давление.
Что такое давление с позиций КТЭО?
Это сила взаимного электрического отталкивания двух соприкасающихся слоёв вешеств на единицу площади соприкосновения. Фактически, это сила отталкивания соприкасающихся или сближенных внешних электронных орбит атомов или молекул.
Подогреем эту воду до, скажем, восьмидесяти градусов по Цельсию.
Снова измерим давление. Оно окажется практически тем же.
Снова рассмотрим это явление с позиций МКТ и КТЭО,
Поскольку в МКТ тепло - это кинетическая энергия атомов и молекул, то естественно следует предположить, что атомы и молекулы горячей воды движутся быстрей, чем холодной. Чем быстрей они движутся, тем выше температура! Следовательно, 'горячие' частицы будут наносить по единице площади дна более сильные удары и частота этих ударов тоже возрастёт (из-за большей скорости движения молекул). Значит давление горячей воды на дно стакана должно увеличиться! А оно - в точности ПРЕЖНЕЕ.
Здесь необходимо подчеркнуть некоторую 'двусмысленность' толкования явлений нагрева и повышения давления в МКТ. В обоих случаях нагрев, скажем, дна и стенок стакана вызваны ударами 'горячих' молекул воды. Они ударяют сильней и чаще и тем ускоряют уже колебательное движение молекул дна и стенок стеклянного стакана. Те нагреваются. Но ДАВЛЕНИЕ по МКТ - это тоже суммарная сила ударов молекул по стенке, и этим вносится принципиальная неразличимость понятий тепла и давления! Что и вызвало абсурдный вывод о повышении давления горячей воды на дно стакана.
С точки зрения КТЭО давление, конечно же, не изменится. Орбиты электронов увеличились и их электромагнитное влияние на атомы или молекулы дна стакана вызвало и у них дополнительную тепловую деформацию орбит, что проявилось в нагреве дна и стенок. Давление же на дно осталось прежним, ибо сила взаимного отталкивания этих деформированных орбит НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ!
Как мы видим, есть существенная разница в определнении тепла и давления в МКТ и КТЭО.
В КТЭО тепло - это деформация электронных орбит атомов. Чем больше степень дефомации (имея 'нулевой' точкой отсчёта состояние орбит 'идеального атома') тем выше 'температура атома' и всего вещества.
Давление же не есть собственно деформация (не путаем причину и следствие!), а степень взаимного оттталкивания соприкасающихся орбит. Понятно, что орбиты соседствующих атомов, находящихся в НЕидеальном состоянии, оказывают деформирующее влияние друг на друга и, как результат, орбиты всех 'сжатых' или нагретых атомов оказываются деформированными.
Итак, НЕ деформация орбит в КТЭО есть давление (это лишь тепловая потенциальная энергия атомов), а сила взаимного отталкивания орбит есть давление! И никаких ударов, сильных или слабых, частых или редких!
Другой пример различия толкований МКТ и КТЭО.
Открываем кран баллона со сжатым воздухом, имеющего комнатную температуру, и сжатый газ устремляется наружу, СИЛЬНО ОХЛАЖДАЯСЬ при этом.
Почему газ охлаждается при расширении?
МКТ даёт следующий ответ:
Газ, расширяясь, производит работу по расширению, то есть затрачивает внутреннюю энергию, а значит теряет её и поэтому охлаждается! В качестве добавки можно ещё приписать затраты внутренней энергии на преодоление сил сцепления молекул сжатого газа (вязкость газов).
Первое и главное противоречие МКТ и опыта: По МКТ кинетическая энергия атомов и молекул есть их тепловая энергия. Но при РАСШИРЕНИИ ОБЛАКА СЖАТОГО ГАЗА скорость молекул НАМНОГО возрастает, в то время как в баллоне, будучи сильно сближенными (маленькая длина свободного пробега) молекулы имели очень малые скорости движения. Но температура газа от расширения резко падает при увеличившейся во много раз скорости частиц!!! Где же здесь соответствие теории и опыта???
Идём дальше.
Газ БЫЛ СЖАТ и поэтому уже имел ЗАПАС ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ энергии для расширения! Вот та причина, почему он вообще расширялся. Не сжатый газ не станет сам собой расширяьться, тратя на это некую внутреннюю энергию и охлаждаясь при этом.
Так что довод о некой затрате внутренней энергии на расширение неубедителен!
На это сторонники МКТ возражают, что газ ПРЕОДОЛЕВАЕТ внешнее давление атмосферного воздуха и это работа по расширению Довод опять не убеждает! Воздух в баллоне сжат до давления 50-100 и больше атмосфер и был исходно сжат от уровня атмосферного давления, так что разница в пользу сжатого газа и никакой особой энергии ему тратить на расширение не нужно.
Если же дать этому газу раширяться в условиях вакуума, то всё равно охлжадение будет не менее, а более существенным! Хотя никакой 'работы по преодолению давления атмосферно воздуха' в этом случае не будет.
Другой довод сторонников МКТ звучит так: газ, когда его быстро сжимали компрессором РАЗОГРЕВАЛСЯ адиабатичесеи (то есть без притока или оттёка тепла наружу) и поэтому в баллоне был сильно разогретый га. Затем он остыл и мы выпускаем уж остывший до комнатной температуры газ, вот он и охлаждается!
Проведём мысленный опыт: Возьмём баллон, закачаем в него сжатый и разогретый сжатием компрессора газ, а затем НЕМЕДЛЕННО откроем кран баллона и выпустим этот сжатый газ (воздух) наружу. И ОН СНОВА СИЛЬНО ОХЛАДИТСЯ!
Впрочем, зачем мысленные эксперименты?
Вспомним ШКОЛЬНЫЙ опыт: в толстостенную бутыль с пробкой закачивается со сжатием комнатный воздух. При определённом давлении в бутыли, пробка вылетает и только что сжатый воздух устремляется, расширяясь, наружу с хлопком. А в бутыли мы видим ТУМАННОЕ ОБЛАЧКО сконденсировавшегося от сильного охлаждения водяного пара, имевшегося в воздухе!
Итак, доводы МКТ и в этом случае выглядят весьма надуманными, неубедительными и искусственными!
Как это же явление объясняет КТЭО?
Снова напоминаю:
Тепло - это деформация электронных орбит атома, то есть их потенциальная энергия.
Давление - это сила взаимного отталкивани орбит соседствующих атомов.
Когда мы сжимаем газ он разогревается. Почему?
Потому, что сильно сближая атомы или молекулы газа (а это и есть СЖАТИЕ), мы ЭТИМ вызываем сильную взаимную деформацию орбит, преодолевая компрессором их взаимное отталкивание. Происходящая при этом деформация орбит и есть потенциальная тепловая энергия атомов.
ГАЗ НАГРЕВАЕТСЯ.
Затем за счёт диффузии и излучения тепла он остывает.
Открываем кран баллона со сжатым газом. Он устремляется наружу, расширясь и его атомы или молеклы приобретают при этом значительные скорости - потенциальная энергия сжатия переходт в кинетическую энергию сильно ускоренного разлёта частиц!
А охлаждение???
Электронные орбиты атомов, бывшие весьма деформированными в сжатом состоянии, теперь начинают 'самоисправляться', стремясь принять форму орбит идельного атома, а это как раз и есть ОХЛАЖДЕНИЕ, ибо теперь атомы становятся БОЛЕЕ УДАЛЁННЫМИ ДРУГ ОТ ДРУГА и их взаимное деформирующее влиеяние сильно ослабевает. Атомы по их состоянию теперь БЛИЖЕ к идеальному, чем когда были сжаты и их орбиты деформированны!
Как мы видим никакого протеворечия между сильно возросшими скоростями разлетающихся частиц и их охлаждением нет.
Наоборот! Именно расширение, взаимное удаление атомов друг от друга, и вызывает их охлаждение! Объяснение непротиворечивое, соответствующее реальности и последовательно ЕСТЕСТВЕННОЕ, без надуманных и искусственных 'доводов'.
Ещё один пример: Закон Бернулли.
Почему давление в быстротекущем потоке жидкости или газа меньше, чем в медленно текущем или вообще стоячем веществе?
Тут МКТ, вообще, этот вопрос ИГНОРИРУЕТ и даже не пытается как-то объяснить этот эффект. Так что сравнивать не с чем!
Как объясняет это явление КТЭО?
Вспомним вновь определние КИЭО, данное давлению жидкости или газа:
Давление - это сила взаимного отталкивания соседних электронных орбит атомов или молекул.
Рассмотрим классический пример эффекта Бернулли с трубкой и водяными манометрами.
Сначала трубка закрыта. Вода НЕ течёт.
Давление столба воды в резервуаре и трубке становится одним и тем же, максимальным. Столбики воды в манометрах поднимаются до уровня воды в резервуаре. Что происходит с электронными орбитам атомов и молекул стоячей воды.? Будучи сближенными, они взаимно отталкиваются и приобретают деформированный вид сжатых эллипсоидов с преимущественным удлинением в сторону стенок трубы и значит оказывают максимальное давление на них, и по закону Паскаля, в любую сторону.
Открываем кран трубки и вода 'бурным потоком' начинает вытекать. Здесь закон Паскаля уже нельзя применять, ибо он относится только к стоячей и находящейся в невесомости воде.
Давление вдоль оси трубки падает. Эллипсоиды орбит теперь, из-за сцепления тянущих друг друга молекул и атомов воды, ВЫТЯГИВАЮТСЯ вдоль оси трубки. То есть их давление в стороны УМЕНЬШАЕТСЯ! Давление в манометрах падает. Чем больше скорость потока, тем сильней растягиваются эллипсоиды электронных орбит, тем меньше становится величина их электрческой составляюшей отталкивания в направленни стенок или соседних струй. Там давление тоже падает сильней. Чем медленней течёт в более широких участках вода, тем эллипсоиды орбит становятся более 'округлыми' и давление в перпендикулярном вектору скорости потока направлении увеличивается.
Это объснение, кстати, cразу приводит 'автоматически' к необходимости введения двух понятий вязкости потока - продольной и поперечной, НЕРАВНЫХ друг другу.
Продольная вязкость становиться большей, чем поперечная.
А это сразу тянет за собой и многие объяснения поведения потоков жидкости и газов и даже объяснение 'парадокса' сверхтекучести гелия 2, когда он протекает свободно через узенькие капилляры диаметром в одну стотысячную сантиметра (СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ!), а опыты с крутильным диском, погружённым в тот же гелий 2, дают ОБЫЧНУЮ для жидкого гелия вязкость (НИКАКОЙ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ!).
Вот, только три примера сравнения МКТ и КТЭО.
Пусть читатели сами отдадут предпочтение теории более убедительной, последовательной и естественной!
Faciant meliora potentes/
Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.
P.S. Довольно долго я считал Молекулярно-Кинетическую теорию НЕВЕРНОЙ. Этому, в частности, поспособствовало неумерееное рвение эпигонов, нагло перевравших базисные положения оригинальной МКТ отцов-основателей. У Максвелла и Больцмана, постоянно говорится о выравнивании СКОРОСТЕЙ разных молекул некого ансамбля. Эпигоны же переделали СКОРОСТИ молекул в их кинетические ЭНЕРГИИ.
ПОЧЕМУ?
Потому, что первые же эксперименты по измерению скоростей молекул разных газов при ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ температуре, дали результаты, полностью расходившиеся с теорией Максвелла-Больцмана.
И эпигоны, дабы спасти теорию от краха, поспешили переделать скорости молекул в их энергии, то есть стали лгать, что, де, МКТ говорит о выравнивании энергий разных молекул при одной и той же температуре. И это действительно совпадало с экспериментом. Не люблю шарлатанства, пусть даже 'с самыми добрыми намерениями'.
Итак, последние пару лет склоняюсь к мысли, что НЕ ТЕОРИЯ МКТ неверна, а неверна ОБЛАСТЬ ЕЁ ПРИЛОЖЕНИЯ. Она, полагаю, была бы вполне применима для высокотемпературной плазмы в сотни тысяч и миллионы градусов, в которой никаких атомов и, тем паче, молекул быть не может.
Там, возможно, теория могла бы работать отлично, но будучи переименованой из 'Молекулярно', в 'Плазма-Кинетическую'
P.P.S. Думаю, что причиной упомянутых и неупомянутых неудач МКТ проста и заключается она в том, что её создатели считали атом неким наимельчайшим и Неделимым элементом вещества. Они и не предполагали его каких-то внутренних строений. Поэтому и свели все процессы взаимодействия атомов друг с другом к чисто механическим упругим столкновениям шариков.
Отсюда общий принцип:
Чем более разнообразней структура некого объекта, тем многообразней и его способы взаимодействия с окружающей средой.