# Причина отставания России в 6 раз по топливной эффективности известна. Виноват ректор М Г У Садовничий

Юрий Евгеньевич Виноградов

Россия тратит топлива в 6 раз больше на выпуск единицы продукции, чем соседи. Виновато образование. Фурсенко перевел стрелку на Садовничева (ректора МГУ), поскольку он числится председателем научно-методического объединения (УМО) и должен разрабатывать и корректировать программы обучения. Садовничий миссию не выполняет, на письма не отвечает. Читайте открытое письмо к ректору МГУ - председателю методического совета.

Виноградов Юрий Евгеньевич

Причина отставания России в 6 раз по топливной эффективности известна. Виноват ректор М Г У Садовничий

Origin: http://samlib.ru/w/winogradow_j_e/sadovnichemy.shtml

Создан: 17/02/2009, изменен: 18/02/2009, 45k

Статья: Публицистика

Series: естествознание

Россия тратит топлива в 6 раз больше на выпуск единицы продукции, чем соседи. Виновато образование. Фурсенко перевел стрелку на Садовничева (ректора МГУ), поскольку он числится председателем научно-методического объединения (УМО) и должен разрабатывать и корректировать программы обучения. Садовничий миссию не выполняет, на письма не отвечает. Читайте открытое письмо к ректору МГУ - председателю методического совета.

____________________________________________________________

Причина отставания России в энергоэффективности экономики известна - это бездеятельность учебно методического объединения (УМО), руководителем которого числится ректор МГУ В.А.Садовничий.

Так уж получилось, что аспирант кафедры Общей Физики и Волновых Процессов, Физфака МГУ, по исходной специальности - радиоинженер, занялся термодинамикой и создал действующий макет изотермического преобразования теплоты окружающей среды в постоянный электрический ток, тем самым? нарушив одно из привычных положений - практики расширительного применения второго начала термодинамики. Пришлось разбираться, чем нужно поступиться: практикой расширенного применения 2НТ, или результатами экспериментального подтверждения несуразности этой практики. Выяснилось, что преподавание термодинамики, так как оно поставлено - преступно. Оно закладывает фундамент отставания России. Минобразование не взяло на себя ответственность за сложившуюся ситуацию и сообщило авторам проекта модернизации методики преподавания термодинамики, что за сложившееся отставание России в энергоэффективности отвечает В.А.Садовничий, как руководитель УМО. На первое письмо в УМО, В.А.Садовничему ответа не получено более года, потому повторно обращаемся к лицам, которые могут передать сообщение из прикреплённого файла Виктору Антоновичу. Письмо В.А.Садовничему выложено в Интернете на странице: http://zhurnal.lib.ru/editors/w/winogradow_j_e/sadovnichemy.shtml статья называется: 'Причина отставания России в 6 раз по топливной эффективности известна. Виноват ректор МГУ Садовничий.'

Авторам этой статьи повезло.

Они не изучали термодинамику, как слушатели специальных учебных заведений, а изучали её самостоятельно, сопоставляя знания, полученные, в том числе, в смежных областях и опубликованные в не официальных источниках.

1. Термодинамика в России - это НЕ наука.

Решение Экономического совета Содружества Независимых Государств от 11 марта 2005 г. "Об Основных направлениях и принципах взаимодействия государств - участников Содружества Независимых Государств в области обеспечения энергоэффективности и энергосбережения" констатирует : 'В настоящее время уровень энергоемкости ВВП в государствах - участниках СНГ в 2-3 раза выше, чем в ведущих зарубежных странах.'

К этому состоянию энергетики нас привела Российская наука, среднее и университетское образование !? А есть ли эти элементы культуры в нашем обществе?

Из гистограммы следует, что на территории России плотность проживания цитируемых авторов чуть выше, чем в акватории Тихого океана.

Если учесть, что есть телеканал 'Культура', а телеканал 'Наука' нет, если учесть, что 'в области балета мы впереди планеты всей', то что осталось из цитирования Российских источников на термодинамику? Кто будет цитировать, отстающих в 3 раза?

Автор не может рассуждать о методике преподавания термодинамики за рубежом. Известно только, что эффективность преподавания высока, если есть успехи в энергоэффективности экономики. Автор может рассуждать о том, что, по его мнению, является тормозом развития термодинамики в России.

2 Есть ли у автора моральное право рассуждать на эту тему.

В телевизионной передаче 'Фабрика мысли', ТВЦ, 16 марта 2008г, авторы этой статьи демонстрировали действующий макет вечного двигателя второго рода (если говорить в терминах господствующей в России концепции теплоты - в терминах теплородизма).

Если говорить физически грамотно, то авторы в телепередаче демонстрировали изотермический преобразователь теплоты окружающей среды в постоянный электрический ток.

Авторы научились выпрямлять тепловые флюктуационные токи независимых электрических проводников и складывать мощность парциальных выпрямителей шумового тока на общей нагрузке.

Эксперты, приглашённые на передачу, встали в тупик и не приняли решения о реализуемости и о полезности услышанного и увиденного на передаче. Они пояснили причину отсутствия у них решения о реализуемости и полезности тем, что 'Увиденное оказалось в противоречии с тем, чему экспертов учили в школе, а в школе учили: - этого не может быть, потому, что этого не может быть никогда!'.

Мнение экспертов послужило отправной точкой желания вспомнить, чему же нас учат в средней школе. Известно, что самые яркие и запоминающиеся впечатления у нас из детства.

Можно сразу привести выводы, а далее в тексте показать аргументацию к этим выводам.

Выводы:

Преподавание термодинамики, как в средней, так и в высшей школе безальтернативное, излишне категоричное, внутренне противоречивое. Основные отправные точки этой области знаний получены из мысленных экспериментов, зачастую приводящих к парадоксам, и потому методика преподавания термодинамики требует срочной переработки.

Категоричность проистекает от недостатка доказательной базы основных положений. На физиологическом уровне заложена возможность подмены убедительности - громкостью нашей речи, а доказательности - категоричностью. Именно подмена и движет термодинамикой.

Всем известно, если не удаётся громкостью и апломбом утвердиться, то можно задать себе простой вопрос и с пафосом на него отвечать, или предложить собеседнику глупое решение задачи, а потом доказывать, что задача не реализуема. Так поступил Максвелл с демоном и форточкой, так поступил Р.Фейнман с храповиком и собачкой. Однако сепарация молекул по скорости решается помещением газа в гравитационное или другое потенциальное поле. Максвелл об этом не знал - тогда ещё не было открыто явление стратосферной температурной инверсии, а Фейнман сознательно вешал лапшу на уши студентам, или в соответствии с утверждённой методикой 100 лет назад преподавания?

К сожалению, не только в термодинамике, сегодня и в физике много фактов, которые не объединены единой теорией. Почему наука и тем более, Минобразование и методический совет этот вопрос не поднимают? Очевидно, у научных работников руки не доходят до выработки и корректировки единой теории физических представлений о мире. Садовничий занимается строительством новых корпусов и коммерческих факультетов, одни занимаются космогоническими проблемами и эволюцией, другие квантовой физикой, кто-то занимается сверхтекучестью, кто-то сверхпроводимостью, кто-то изотермическими преобразователями, а за 'дикцию', как говорил Аркадий Райкин в интермедии о том, как он строил мост через рот - никто не отвечает. Отсутствие единой теории, объясняющей все накопленные к данному времени результаты экспериментов (относящихся или связанных с рассматриваемой областью знаний) не позволяет целенаправленно двигаться вперёд. С другой стороны, позволяет коррумпированной части научной общественности отвлекать значительную часть средств, выделяемых на научную деятельность, на далеко не первоочередные, а иногда и бессмысленные, работы (например, проект добычи на Луне ядерного топлива!).

Аргументация выводов.

Признано, что основателем термодинамики является С.Карно - офицер парусного флота, 1824 год. Остаётся только сожалеть, что последователями С.Карно не были офицерами. Офицеры не забыли бы на каком фронте разворачивается сражение.

А какое поле битвы первоначально было отведено С.Карно для рассуждений о движущей силе огня ?

Далее цитата:

'Машины, не получающие движения от тепла, а имеющие двигателем силу человека или животных, падение воды, поток воздуха и т. д., могут быть изучены до самых мелких деталей посредством теоретической механики. ... Подобная теория, очевидно, отсутствует для тепловых машин. Ее нельзя получить, пока законы физики не будут достаточно расширены и достаточно обобщены, чтобы наперёд можно было предвидеть результаты определенного воздействия теплоты на любое тело. Мы будем в последующем предполагать знание, хотя бы приблизительное, различных частей, составляющих обычную паровую машину. Поэтому мы считаем излишним объяснять, что такое топка, паровой котел, паровой цилиндр, поршень, холодильник и т. д.' Конец цитаты.

Несмотря на 'и т.д.', С.Карно ни разу в тексте не упомянул регенератор теплоты из двигателя Стирлинга и принцип двигателя Стирлинга, хоть уже 15 лет двигатель Стирлинга был известен. С точки зрения автора данной статьи, С.Карно проявил мудрость, присущую математикам, описав область, на которую распространятся выводы из его рассуждений. Ни его вина, что последующие исследователи не будут офицерами и их не будет интересовать определённость границ того фронта, на котором они станут выступать с поспешными выводами из умственных экспериментов, а их излишняя самоуверенность и категоричность позволит безосновательно и излишне расширительно трактовать свои домыслы?!

С.Карно имел право говорить так, как он говорил, поскольку знал границы применения своих рассуждений и об этом сообщил читателям. Вот следующая цитата из работы С.Карно:

'Мы молча предположили, что теплоемкость возрастает с объемом. Это возрастание следует из опытов Делароша и Берара: в самом деле, эти физики нашли теплоемкость воздуха при давлении в 1 м ртутного столба равной 0,967 (см. указанную выше статью), беря за единицу теплоемкость для того же веса воздуха при давлении 0,760 м.

Благодаря закону, по которому меняются теплоемкости в зависимости от давления, достаточно измерить теплоемкость только в двух частных случаях, чтобы знать ее во всех возможных случаях: таким, именно, образом, на основании выше указанных данных опытов Делароша и Берара, составлена следующая таблица теплоемкости воздуха при различных давлениях.

Первый столбец, как видно, представляет геометрическую прогрессию, второй - арифметическую.

Мы распространили таблицу до крайних сжатий и разрежений.

(Конец цитаты).

Почему С.Карно имел право забыть о критических параметрах реального газа, в интервале давлений 5 - 50 бар, где теплоёмкость меняется в 10 раз? Потому, что он определил поле для последующих выводов, а именно: - это идеальные тепловые машины с идеальным рабочим телом.

С.Карно перевернулся бы в гробу, если бы знал, что в последующем, отталкиваясь от его мысленного умозрительного эксперимента будут предприниматься попытки защитить презервативом имени второго начала термодинамики глобус всех возможных проявлений теплоты. Защитить от тех, кто согласен с С.Карно, но не согласен с несуразно расширительным применением второго начала термодинамики.

Мир (но не специалисты от термодинамики, особенно в России) признал, что в трактате Сади Карно 'Рассуждения о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу' были рассмотрены мысленные эксперименты с идеальной тепловой машиной Карно, в которых было показано, что максимальный КПД тепловой машины не зависит от используемого в ней рабочего вещества и определяется только температурами нагревателя и холодильника.

Почему все академики РАН и РЕАН забыли, что рассуждения, породившие второе начало термодинамики, были об идеальной машине с идеальным рабочим телом!? По логике вещей, об этом следовало бы помнить, чтобы понимать следующее: коль скоро идеального газа нет, коль скоро нет условий для его существования - нужно внимательно рассматривать расчёты новых проектов и термодинамических циклов. Нужно бы академикам РАН помнить, что размахивать дубиной второго начала можно только на своём поле влияния (своей области влияния 2НТ), а именно: на том поле, которое расположено на кончике иглы идеальности газа! Именно в идеальных условиях КПД не зависит от вида рабочего вещества и начальных параметров цикла, а зависит только от перепада температур.

Не исключено, что забыли академики об ограниченности поля влияния 2НТ по одной простой причине: пользоваться вторым началом термодинамики удобно, размахивая им как дубиной, отгоняя от теплого местечка, обустроенного академиком под собственную персону, всех претендентов, на звание ведущего специалиста отрасли.

Никто не будет спорить, что двигатель Стирлинга, например, просто работать не будет при температурах подвода теплоты ниже температуры кипения вещества рабочего тела, при минимальном давлении цикла, принятом в машине. Значит, реальная жизнь не соответствует идеалу отрешённости КПД от вида рабочего тела!

Однако, это не мешает Академикам РАН, в частности Я.Б.Данилевичу и Э.Э.Шпильрайну, отказываться от рассмотрения конкретных расчётов нового термодинамического цикла, оперируя тем, что расчёт - де, даже для области параметров рабочего тела, близкой к критическим значениям, можно заменить оценкой по перепаду температур именно на основе рассуждений С.Карно о инвариантности КПД тепловых машин к веществу!

Тут уже пробы ставить негде на 'академиках', которые путают объект, на который они натягивают презерватив с тем, для чего презерватив предназначен.

Можно по оси времени развития термодинамики приближаться к нашим дням.

Следующий умственный эксперимент над нами провёл Р.Клаузиус.

Он в умственном эксперименте нам доказал, что обратимое и универсальное всегда работает лучше специального, а мы с этим согласились!

Как он это сделал? Ввел негодный критерий и через этот критерий посмотрел на мир!

Умственный эксперимент не запрещает такие фокусы!

Р. Клаузиус в "Динамической теории теплоты" показал, что если какая-либо тепловая машина устроена так, что при работе ее в обратном направлении все механические и тепловые эффекты превращаются в противоположные, то она, в режиме двигателя, производит максимальное количество работы на единицу рабочего тела.

По его представлениям это означало, что в обратимых процессах "затраченная при этом механическая энергия может быть возвращена к первоначальному состоянию". Никто не спорит с этим представлением, но критерий выбора лучшего цикла логичнее было применить другой. Не следовало накладывать и требование приемственности при выборе эффективных термодинамических циклов. Не следовало требовать, при выборе эффективного цикла, чтобы один и тот же цикл умел хорошо работать и как двигатель (в прямом направлении), и как холодильник (при его обращении). Однако, сделано то, что сделано. Сегодня обратимым машинам присвоен статус наилучшей машины. Но, тогда уж нужно всем знать - по какому критерию выбирались циклы?!

Судя по применению этого термина, классики понимали под ним возможность восстановления "движущей силы тепла". В частности, В. Томсон в статье "О динамической теории теплоты" прямо пишет: "Когда теплота или работа получаются с помощью необратимого процесса, происходит расточение механической энергии, и полное возвращение ее в первоначальное состояние невозможно". Поскольку же механическая энергия измеряется величиной работы, которую может совершить тело (система), необратимость в понимании основоположников термодинамики была синонимом потери ею работоспособности (как мы говорим сейчас, "диссипации" энергии). Именно поэтому Р. Клаузиус в своем знаменитом рассуждении о работе двух сопряженных тепловых машин принимает как само собой разумеющееся, что термический КПД - любой необратимой тепловой машины меньше, чем в обратимом цикле Карно при тех же температурах теплоисточника и теплоприемника.

Как говорят умные люди, все сложности в деталях, а в нашем случае - в критериях выбора.

Можно женщину выбирать по интеллекту, можно по цвету волос или по длине ног, ресниц и ногтей на пальцах рук. Результат выбора по разным критериям - никогда не совпадает. Для этого и придумывают разные критерии.

Выбор обращаемого цикла, как наилучшего (больше всего возвращающего теплоты в обращённом направлении) верен только при дополнительном условии - для одного и того же цикла. А если циклы разные - для двигателя один, а для холодильника - другой? Тогда, в режиме сопряжённой работы двигатель может создать работы больше, чем цикл Карно, а холодильник потребует меньше отвлечения энергии на привод по двум причинам:

- меньше бросовой теплоты нужно будет выводить из отработавшего тела;

- на каждую часть бросовой теплоты потребуется меньше затрат на привод холодильника, ибо холодильный коэффициент специализированного термодинамического цикла - холодильника - будет выше, чем при обратной работе цикла Карно.

В результате совместного воздействия этих двух факторов, часть выходной работы двигателя не потребуется для внутренних нужд и может быть предоставлена внешнему пользователю.

Может ли это быть на самом деле? В России никто не смотрел, поскольку со школьных времён все знают, что самый лучший цикл - это цикл Карно, но даже он не позволяет создать изотермический преобразователь теплоты. А образование у нас хорошее - широкое и фундаментальное (правда, фундаментальные сведения 170 летней давности, но хорошие сведения). А если это так, и об этом знает каждый конструктор и чиновник, то в соответствии с заблуждениями 170 летней давности, место для проявления ума, творчества и изобретательства - отсутствует. Всё сделано до нас, и финансировать новые разработки не следует!

Рассуждения о наилучшей эффективности машин и выбор обратимых машин из всех известных, как самых лучших - классический пример негодности мысленного эксперимента.

Оптимизация выбора по негодному критерию привела к ошибочным выводам.

Сегодняшний академик (ни один из 80 штук) не знает критерия, по которому цикл Карно признан наилучшим. Критерий спрятан в слове 'обратимость'.

Редко кто понимет юмор в следующем: по сути, задаётся вопрос: 'Какой шарик самый красный?'. Кого-нибудь удивит ответ: 'Самый красный шар тот, который красный!'?

Какой цикл самый обратимый? Обратимый! Отвлекая исследователей на необходимость использования одного и того же цикла в двух его проявлениях - выплеснули с водой ребёнка, имя которому: "возможность использования в каждом направлении более эффективных по КПД циклов".

При выборе наилучшего термодинамического цикла Выбран критерий степени возврата теплоты в обращаемом режиме термодинамического цикла, при условии, что обращается один и тот же термодинамический цикл, который работал в двигателе. Вот это маленькое дополнительное условие и увело в тупик термодинамику на 140 лет.

Если бы конструкторов тепловых машин не зомбировали этим условием (один и тот же) в начальной школе, то конструктор мог бы себе позволить искать специальный термодинамический цикл для двигателя. Он искал бы цикл двигателя, у которого КПД лучший, чем у цикла Карно и искал бы специальный термодинамический цикл для холодильника, у которого холодильный коэффициент лучше, чем у обратного термодинамического цикла Карно.

Клаузиус не сравнивал разные циклы по КПД - Клаузиусу понравился другой критерий: по наполненности, т.е. по количеству выходной работы двигателя в единице рабочего вещества. Результат известен. В России, стране, где гордились фундаментальным образованием и где даже чиновники помнят Карно и Клаузиуса, термодинамисты сравнивали циклы по наполненности, а во всех других странах мира, термодинамические циклы сравнивают по КПД.

Однако, один килограмм рабочего тела, обратившись один раз в цикле Карно, может произвести 30кДж работы и 70 кДж бросовой теплоты, а один килограмм рабочего тела, обратившись один раз в регенеративном цикле Ленуара может произвести только 15 кДж работы, но выбросить всего 10 кДж теплоты вместе с отработавшим рабочим телом.

В первом случае выход энергии из цикла больше, аж 30кДж, но кпд всего 30%. Во втором случае выход энергии из цикла меньше - всего 15кДж, но КПД выше - целых 60%.

Какой цикл лучше?

Результат известен: в России кпд электростанций в 2.0 раза, как минимум, хуже, чем в соседних странах. Проявления категоричности разрушает науку. Классик сказал, что самый лучший цикл - цикл Карно и конструкторы новых циклов 'сложили лапки', а тех, кто не сложил, стали приравнивать к цирковым клоунам - присвоив им кличку: 'изобретатель вечного двигателя'!

Итак, обнаружилась связка: признание результатов умственного эксперимента (но с негодным критерием выбора) привело к категорическому запрету на поиск и принятие всего нового!

Следующий пример:

Почему термодинамистов, которые в России, все теплородисты, не отрезвил результат экспериментальной оценки следующего умственного эксперимента?

Чисто умозрительно придумано понятие "энтропия". Бывает энтропия содержания информации, а в термодинамике энтропию, связывают с поведением теплоты. Используя это понятие, всех напугали тепловой смертью вселенной и сделали вывод о изотермичности (от высоты над поверхностью Земли) стратосферы.

Концепция 'тепловой смерти' у Клаузиуса заключена в одной из формулировок второго начало термодинамики в виде следующего постулата: 'Энтропия Вселенной стремится к максимуму'.

Позже выяснилось, что даже температура в стратосфере не ведёт себя, как ей приказано вторым началом, а тепловая смерть вселенной откладывается навечно!

Однако, из практики применения 2НТ не изъяли веру в неотвратимость возрастания энтропии, потому пришлось теплородистам пуститься во все тяжкие (умственные эксперименты), которые бы оградили хоть какое-то место для второго начала термодинамики.

Самый известный умственный эксперимент был назван 'демон Максвелла', с форточкой ('Теория тепла', 1870 г.), но у него пальму известности отбирает Р.Фейнман со своим храповиком и собачкой (Фейнмановские лекции по физике, Стр.122, вып. 4, изд. 4-е, испр. - М, Едиториал УРСС, 2004.).

А цель мысленного эксперимента - вытащить себя за уши из болота.

Мюнхаузен отдыхает!

Сначала утверждается, что энтропия или постоянна, или может только возрастать. Потом следуют рассуждения про собачку и храповик или про демона с форточкой, которые заканчиваются тем, что газ претерпевает, всё же, сепарацию по скоростям молекул (т.е. по температуре), посредством взаимодействия с храповиком и собачкой или с демоном и форточкой. Потом утверждается, что этого не может быть, потому, что этого не может быть никогда, поскольку если бы это было возможно, то энтропия бы упала (смотри те уши в начале абзаца, за которые ухватились Максвелл с Фейнманом) и потому энтропия может только возрастать.

Где логика? Можно было без промежуточной 'лапши на уши', сразу постулировать, что энтропия только возрастает и не создавать элемент псевдонаучности доказательства!

А что реально с демоном и храповиком?

Уже 100 лет известно, что в стратосфере Земли, на высоте 32 км есть граница температурной инверсии. Там работает демон Максвелла. Он отбирает молекулы атмосферного газа с высокой скоростью (с высокой температурой) и пропускает их на высоты выше 32 км, а молекулы с низкой скоростью (низкой температурой) оставляет на высотах ниже 32 км. Причем, разность температур молекул, которые сортирует демон, достигает 100 градусов. На случайность не списать! Почему же до сих пор школьников потчуют невозможностью создания демона?

Кто запретил на высоте температурной инверсии использовать разность температур и запустить тепловую машину (или смерч, от которого потом отнять энергию?) Инверсия происходит непрерывно и даром - демон работает вечно, значит , будет даровая энергия!?

Это вопрос к официальной термодинамике России, и к защитникам концепции флагистона из РАН и МГУ.

Выше приведены случаи, когда итоги мысленного эксперимента отрицательно влияли на развитие термодинамики, сдерживали инициативу изобретателей.

Математика не наука, но даже она говорит, что для доказательства глупости некоторого положения достаточно одного разоблачительного примера. Сколько ещё нужно примеров вреда от умственных экспериментов, которые сопровождаются далеко идущими и категоричными выводами, сколько ещё нужно допустить вреда, чтобы осудить их проведение и тех, кто строит новые теории на основании мысленных экспериментов, не подкреплённых натурными исследованиями?

Многие, но не Садовничий, понимают, что в некоторых случаях мысленный эксперимент обнаруживает противоречия теории и 'обыденного сознания'. Как к этому относиться? Пока больше примеров того, что обыденное понимание - правильное!

Знаменитый парадокс близнецов из ОТО является, по мнению приверженцев ОТО, в сущности, мысленным экспериментом, демонстрирующим неприменимость 'обыденного сознания' в релятивистской физике. В переводе на понятный язык, нас опять уверяют, что если обычная житейская практика не соответствует умственному эксперименту, то тем хуже для житейской практики.

Распространение умственного эксперимента с выводами о возрастанием энтропии на космические масштабы привело к ожиданию тепловой смерти вселенной, а реально её нет. Мысленные рассуждения (из нежелания делать эксперимент) привели к тому, что универсальный и обратимый термодинамический цикл признан более эффективным, чем возможные специальные термодинамические циклы. Природа и человечество идёт путём создания специальных животных, специальных организмов мужчины и женщины, специальных растений, инструментов, машин, компьютерных программ. Только у теплородистов универсальное и обратимое - предпочтительнее специального!

Не пора ли, ввести требование, как с надписью 'Минздрав предупреждает...' на пачках сигарет, чтобы все новые теории, основанные на умственных экспериментах, в преамбуле к теории содержали фразу: 'Теория 'высосана из пальца' и годится только для грубых оценок...' и вместо точек должны быть перечислены условия - поле, её предполагаемого влияния.

Многие могут сказать, прочитав этот опус, что тема выбрана не актуальная. Зачем ворошить старое и прошлое. Нужно думать о будущем.

Согласен. Но будущее делают люди - наши дети, чему же учат детей?

3 Чему учат детей в школе? (по материалам 'Энциклопедия для детей', том.16. часть вторая, Физика, Москва, Аванта, 2001.)

В России, не к добру, обнаружились успехи в социальных программах. Нынче учебники стали бесплатными. Правда, их в конце года отбирают и потому школьнику некуда обратиться за повторением пройденного, кроме как к энциклопедиям. А у кого энциклопедии нет?

Откроем раздел 'Термодинамика', страница 158. Из первой страницы следует, что термодинамика претендует на знание ответа на вопрос: 'Существуют ли общие закономерности, которым подчиняются все без исключения макроскопические тела?'.

Замечание автора статьи: Красиво, правда? "Все без исключения!!??" Как хочется термодинамистам общих формулировок, универсальных машин и женщину, которая была бы универсальной и обратимой, тогда и мужика не нужно! Кайф, а не жизнь - на работе вторым началом отмахиваться можно от желающих заставить работать, а дома даже на женщину не нужно сил тратить!? Конец замечания.

Энциклопедия убеждает читателя, что термодинамика и статистическая физика, совместно, знают ответы на поставленный вопрос. Читателю только остаётся зауважать эти области знаний и хочется скорее пропитаться этими знаниями.

Какие же знания далее подсовываются читателю?

На второй странице раздела о термодинамике приводится титульный лист учебника по термодинамики начала ХХ века и догадка А.Энштейна :

'Теория производит тем большее впечатление, чем проще её предпосылки, чем разнообразнее предметы, которые она связывает, чем шире область её применения. Отсюда глубокое впечатление, которое произвела на меня термодинамика. Это единственная физическая теория общего содержания, относительно которой, я убеждён, что в рамках применимости её основных понятий она никогда не будет опровергнута'.

(из статьи А.Энштейна 'Автобиографические заметки'). И это реплика человека, который не признал возможность чёрных дыр, пока их не нашли астрономы.

Авторы раздела прекрасно передали важность этой отрасли знаний и очевидно (и не без оснований) надеются, что полученные в разделе знания читатель пронесёт через всю свою жизнь.

Нужно заметить, что А.Энштейн читал ещё тот выпуск книги, где запугивают тепловой смертью вселенной и изотермичность стратосферы ещё не была опровергнута. Мысли вселенского катаклизма ему понравились Наверно потому сегодня эта цитата из заметок А.Энштейна коррелируется с другой фразой известного человека: 'Чем невероятнее ложь, тем легче в неё верят!'.

Переворачиваем страницу и на стр. 160 видим, что термодинамика, как наука об 'общих закономерностях', в первую очередь уделила внимание постановлению Парижской академии, которое запретило принимать проекты вечных двигателей.

Не понятно, только, почему при этом не было сказано, что решение о вечном двигателе шло вторым пунктом в известном решении парижской академии, а первый пункт был в следующей редакции:

Гнать в шею проходимцев, которые будут приносить в филиалы академии камни, и утверждать, что сии камни якобы упали с неба. Парижская академия наук со всем своим авторитетом утверждает - камни не могут падать с неба.

Издательство учебников для школьников не хочет закладывать у читателя навык сомневаться. Ребёнок, по мнению издателей, должен учить и запоминать! Думать он потом научится - ближе к смерти. Иначе, если процитировать первый пункт решения академии, про камни с неба, а читатель уже знает, что они - таки падают с неба - читатель перестанет верить в запрет на вечные двигатели!

На этой же странице, читателя просвещают (без информирования об области действия законов) о том, что:

- как теплород ни назови - результат один - всё одно действуют законы сохранения и направленности движения. В одном случае: - сохранения теплорода и невозможность вечного двигателя первого рода?!, в другом случае закон сохранения энергии и закон возрастания энтропии (закон невозможности построения вечного двигателя второго рода).

Хороший настрой, для начала? Прямо-таки приглашение к творчеству!?

На странице 161 проводится мысль о том, что виной всем этим ограничения термодинамики не её косность, а запреты следуют от свойств газа, потому делается переход к необходимости изучения этих вредных монстров - газовых законов.

Первыми из учёных, кому удосужилось стать инструментом для зомбирования читателей раздела - Бойль и Мариотт. Авторы энциклопедии не оставили сомнения читателям в том, что произведение давления на объём - величина постоянная.

Почему бы не сказать тут-же, что Бойль с Мариоттом верны только в первом приближении, а всё намного сложнее и привести, хотя бы, одну табличку, из которой следует, что произведение давления на объём может меняться от 0.115 до 1.685 и это при постоянной температуре.

Посмотрите сноску - там таблица, которая помогает понять, что место газовым законам на кончике иглы идеальности газов.

Хватило места на странице 161 под обсуждение приоритета закона (между Бойле, Мариоттом, Таунли, Пауэром, Гуком), но не хватил места сказать, что закон действует только на кончике иглы идеальности газов.

Сведения о Торричели и им открытой пустоте могли бы быть сопровождены сведениями о температуре насыщенного пара жидкости при определённом давлении - иначе школьники могут думать, что над поверхностью ртути, в перевёрнутой запаянной трубке в опыте Торричелли- действительно, пустота! Однако, этот недостаток - пустяк, по сравнению с дезинформацией о вездесущности газовых законов.

Следующий инструмент для компостирования мозгов создан из работ Гей-Люссака (стр.163). В рамках пояснения к этому закону обнародовано своеобразное объяснение того, почему нельзя получить температуру абсолютного нуля. Оказывается потому, что тогда объём газа будет нулевой, а это не возможно! И опять на веру! А вдруг?

И опять. Нет упоминания о том, что закон Гей-Люссака работает в условиях идеального газа, и что идеальных газов не было, нет, а будет - не дай бог!.

Обращаясь к таблице, которую было бы неплохо привести для обозрения школьниками (смотри выше - мы её привели), для давления 50 бар и при изменении температуры от 10 до 20 градусов Цельсия (на 100*10/273 = 3.6%), объём меняется не на 3.6 процента, а меняется на 100*0.68 / 0.115 = 590% (в 5.9 раз)!!

Не рассказав об этом, учебник оставляет читателя в заблуждении! Читатель не будет знать никогда, что есть таблицы, которые описывают поведение реального газа, что домыслы Гей-Люссака работают только для идеального газа, что область действия закона Гей-Люссака равна нулю! Да, в некоторых случаях можно пользоваться законом и не обращаться к таблицам, но про это нужно сказать!

На странице 164 опять читателю вешают лапшу на уши. Его убеждают, что в термодинамике всё просто и линейно! Пример тому - закон Шарля.

И опять (следовало бы всё же привести ту магическую таблицу, которая загнала на кончик иглы идеальности газов и Гей-Люссака и Бойля с Мариоттам и их оппонентов в приоритете - Таунли, Пауэра, Гука).

Давайте посмотрим на состояние газа в точке 10 градусов Цельсия, 50 бар. произведение давления на объём у газа в этой точке равно 0.115.

Чтобы поднять газу давление в изохорном нагреве в 4 раза, пользуясь формулой Шарля, нужно изохорно газ нагреть до (273+10)*4 = 1132градусов Кельвина. При этом, произведение давления на объём станет равным 0.115 * 4 = 0.46 (объём при изохорном нагреве постоянный, значит, прирост произведения произойдёт за счёт прироста давления).

Смотрим на таблицу и находим, что совершенно не обязательно греть газ до 850градусов Цельсия. Вполне достаточно нагреть до 40 градусов Цельсия.

В строке 50бар * 4 = 200 бар, при температуре 40 градусов Цельсия, стоит величина даже большая, чем 0.46, а именно: 0.468. Шарль отдыхает!!!

На странице 165 речь идёт о константах. Это единственное место, где сказано, что существует ограничение - работа считается для идеального газа! Про газовые законы даже этого экивока не сделано.

На странице 165 речь идёт о теплоёмкости и опять сделана попытка применить или вычленить общее, чтобы вывести очередной, не работающий закон. Утверждается, что большинство газов имеют показатель адиабаты в пределах 1.4.

Зачем эта тяга к универсальному? Неужто трудно осмыслить, что специальное проще и точнее работает! Трудно ли было привести табличку, где у гелия показатель 1.66, а у н-Бутана и Изобутана показатель адиабаты равен 1.095? Попытка свести термодинамику к простым взаимосвязям, не делает её привлекательной для творческого ума и потому там, среди термодинамистов, собираются те, кто обеспечили нам в России отставание в 7 раз по затратам топлива на выпуск единицы ВВП от среднего значения по миру.

На страницах 167 - 172 рассказывается о разных концепциях теплоты. Настораживает применение таких фраз: 'наблюдения Карно составляет содержание Второго закона..'. Понаблюдал - можно закон писать?

Или вот ешё: 'Карно обратил внимание на то, что полезную работу можно получить только при переходе тепла от горячему к холодному'.

Если сегодня есть только то, что известно и на что можно обратить внимание, а другого нет, то этим фактом известного и наблюдаемого можно перекрыть дорогу всему новому и не известному? А если не туда смотрел?

Сегодня известно, что черепаха и рыбы хладнокровное существа. При Карно рыбы и черепахи, вроде бы, уже были. Не создал же Бог их позже!? Температура их тела равна температуре окружающей среды. Однако, мышцы черепахи и рыб создают механическую работу. Откуда и куда перетекает теплота при работе мышц, если температура одинаковая. Так на что обращал внимание С.Карно? Если не на рыб и животных, то на женщин? Его понять можно - это любимое занятие многих мужчин, но не все мужчины делают далеко идущие выводы из того, что видят!

Не к месту упомянутое заявление о том, что в перепаде температур от 11 до 10 градусов и от 99 до 98 градусов содержится разное количество движущей силы - единственное, что может заинтересовать пытливого читателя из всего раздела про термодинамику. Все остальные сведения подводят к мысли о том, что всё в термодинамике очень просто, как в арифметике - выучи таблицу умножения и будет тебе счастье до конца твоей производственной деятельности в термодинамике!

При рассмотрении цикла Карно (стр.173 - 176) уже бесполезно было упоминать, что он для идеальной машины, которую можно, в принципе, построить, но рабочим телом в ней должен быть идеальный газ, коль скоро, в текстах раздела нигде не дадено определение того региона, где существует идеальный газ и нигде не показана ничтожность площади этого региона, по отношению к полной площади параметров газа. Поскольку циклу Карно уделено много времени и места в энциклопедии, у читателя невольно создастся впечатление, что цикл Карно - единственно идеальный цикл, который всегда и везде нужно внедрять в жизнь. Сведений, отрицающих этот вывод, в энциклопедии нет.

И осталось за бортом, что в практике человеческой деятельности идеальным должен считаться специальный цикл, с наибольшим КПД или наибольшим холодильным коэффициентом, а не обратимый / универсальный, как это сделано теплородистами.

Нельзя детям навязывать преимущество универсального над специальным, но это делается!

Дети, начитавшиеся термодинамической ереси о превосходстве универсального над специальным, будут ратовать за конструирование машин, которые можно собирать и ремонтировать универсальным инструментом - ломом и кувалдой!

Начитавшиеся термодинамической ереси школьники, когда станут политиками, будут ждать изобретения универсального лекарства от инфляции, коррупции, круговой поруки и вседозволенности, экономических и системных кризисов и ни хрена не делать. Ну не создавать же специальные лекарства от каждого порока, хоть это и легче!?

На странице 177, после того как всем объяснили, что в термодинамике всё 'пристойненько и спокойненько' и выводы из умственных экспериментов на 'бугорке' (на пьедестале), перешли к сути - стали рассказывать про шкалу температур. Пять страниц ушло на рассказы о термометре. Много больше, чем на описание теплофизических свойств веществ, которые так и не были систематизированы, а примеры реальных теплофизических свойств веществ не были приведены.

Единственный раздел про понятие 'энергия' (9 страниц) достаточно логичен, поскольку там сведения из сопредельных наук - медицины и физики. Лишь в конце дано логичное определение внутренней энергии тела, как объекта исследования в рамках термодинамики.

И вот, наконец, энтропия! Страница 190 - 196. Понятие 'энтропия' - это как Конституция РФ, когда для толкования неконкретных формулировок приходится содержать штат толкователей в Конституционном суде, которые занимают дворец Сената и Синода на Дворцовой площади в Санкт-Петербурге и еще немного площадей в Москве!

Казалось бы - если что-то физичное, то трудно ли это объяснить?

А рассуждать про энтропию, почему-то приходится много. Очевидно потому, что если на этапе разработки термина чувствуется его ущербность даже его создателем, то приходится, хотя бы, описывать область определения этого термина.

С.Карно определил область, как идеальная тепловая машина с идеальным газом в виде рабочего тела. По сути - нет области для второго начала - только тема для умствования!

Другие исследователи, например, У.Томсон (лорд Кельвин), явно пытались раздвинуть границы применения энтропии, но поняли, что есть трудности. В частности, приводятся высказывания лорда Кельвина: "Невозможно при помощи неодушевлённого материального деятеля получить от какой-то массы вещества механическую работу путям охлаждения её ниже температуры самого холодного из окружающей предметов'.

Прослеживается попытка сделать общую формулировку - обратившись не к идеальному газу, а к 'какой-то массе вещества', но лорд наткнулся на то, что живые организмы делают нечто непотребное, с точки зрения энтропии! Значит, природа оставила нам путь к изотермическому преобразованию теплоты и это чувствовали те, из которых потом сделали идолов для поклонения!?

Однако, если тенденция к желанию распространить собственные частные измышления на всю общность преобразователей обнаруживается уже в ближайших последователях С.Карно, например у лорда Кельвина, стоит ли удивляться желанию следующих служителей в храме термодинамики сделать из второго начала термодинамики божество и превратиться в пожизненных его хранителей!?

Житейская практика утверждает: попытка 'разинуть рот' на то, что нельзя скушать - чревата осложнениями соматического характера для организма или несварением желудка.

Или опять житейская практика расходится с результатами мысленного эксперимента?

Выше приведены случаи попытки придумать общие законы, но они все кончились несварением натурных экспериментов. К сожалению, только несварением. Лучше бы они кончились соматическими заболеваниями, не совместимыми с жизнью концепции теплорода - флагистона - энтропии.

Констатация случая несварения в последних фразах раздела. Ниже приведены фразы, заключающие раздел 'термодинамика' из: 'Энциклопедия', Авант:

'Окончательно законы термодинамики, связанные с энтропией, можно сформулировать так:

- в любом необратимом процессе энтропия всегда возрастает; в обратимом - остаётся постоянной (второе начало).

- при стремлении абсолютной температуры к нулю энтропия также стремится к нулю (третье начало).'. Аминь.

Вспомним про выпрямитель флюктуационных шумовых токов Найквиста. Существует действующий экземпляр макета. Под нагрузкой шумящий резистор охлаждается. Энтропия в системе падает, но диод (выпрямитель) не позволяет вернуть ток в шумящий резистор, т.е. процесс выпрямления шумового тока не обратим. Также и горячие молекулы воздуха из слоя стратосферы Земли, выше 32 км не возвращаются в низкий слой (в статистическом плане). Система температурной инверсии не обратима, но энтропия не возрастает!

Получается, что все сведения о термодинамике, заключённые в справочном материале для ученика средней школы - ложные?!

Как из лиц, проглотивших эти несъедобные сведения может получиться грамотный инженер, политик и медик? Только к старости, когда отринет всё, чему его учили в школе!

Р.S.

Готов сотрудничать в деле изменения методики преподавания термодинамики.

Могу прочитать лекции для преподавателей физики МГУ и показать им, как они говорят, действующий макет вечного двигателя второго рода.

Юрий Виноградов.

129085, Москва, пр.Мира 91, корп. 3, кв. 433, Виноградову Юрию Евгеньевичу.

тел./факс 7-(495)-687-10-56; тел. сот. 8-916-080-6304; E_mail://vetto@nm.ru

SKYPE:// Vinogradovge , http://news.rosprom.org/news.php?id=5617

____________________________________________________________

© Виноградов Юрий Евгеньевич. Причина отставания России в 6 раз по топливной эффективности известна. Виноват ректор М Г У Садовничий

Origin: http://samlib.ru/w/winogradow_j_e/sadovnichemy.shtml

Создан: 17/02/2009, изменен: 18/02/2009, 45k

Статья: Публицистика

Series: естествознание