Второе начало термодинамики по Циолковскому
Только глухой не слышал о Втором начале термодинамики, формулировки Клаузиуса и Томсона знает любой физик. Но вот взгляды Циолковского на данную проблему куда как менее известны, хотя более 100 лет прошло после выхода в свет работы Циолковского ?Второе начало термодинамики?. Циолковский заметил, что в гравитационном поле теплота, которая является мерой кинетической энергии ведет себя по меньшей мере странно, если не сказать, что противоречит выводам Клаузиуса . Вот формулировка Клаузиуса:
"Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому".
То есть теплота стремится к выравниванию, к ?тепловой смерти?, а вот, как заметил Циолковский, в гравитационном поле никакого выравнивания теплоты не происходит. Взять хотя бы атмосферу, известно, что с высотой температура атмосферы падает, распределение температур соответствует следующему правилу (цитата из интернета):
Температура воздуха по мере удаления от земной поверхности понижается. В среднем на каждые 100 м высоты температура падает на 0,6°. Эта величина называется средним вертикальным температурным градиентом. Понижение температуры продолжается до верхней границы тропосферы, т. е. до высоты 10 -11 км в умеренных широтах к до 15—17 км в экваториальной зоне. На границе тропосферы в умеренных широтах температура воздуха круглый год держится в пределах -50, -60°, а над экватором -70, -80°.
Конец цитаты.
Такое распределение температур часто называют адиабатическим охлаждением, оно соответствует температуре единицы объема газа при подъеме на высоту при адиабатическом расширении (без теплообмена с окружающей средой). Важно, что в атмосфере выравнивания температур не происходит, это распределение температур заложено Природой, то есть является фундаментальным свойством атмосферы. Выходит, что Клаузиус не прав, тепло атмосферы его формулировке не подчиняется.
С нашей точки зрения, формально Клаузиус прав, когда ведет разговор про идеальный газ, но стоит этот газ поместить в атмосферу (гравитационное поле), как его свойства меняются, но тогда это уже не идеальный газ, а что-то другое. Давайте отметим, что в гравитационном поле уже не теплота стремится к выравниванию, а энергия. Известно, что в гравитационном поле любое тело, помимо кинетической энергии, обладает еще и потенциальной энергией mgh, которая при изменении высоты переходит в кинетическую энергию. Следуя логике Клаузиуса, мы должны отметить, что в гравитационном поле к выравниванию уже стремится не теплота, а энергия, то есть:
Кинетическая энергия газа плюс потенциальная энергия газа в гравитационного поля – константа.
И так, формулировка Клаузиуса имеет ограниченное применение, она справедлива только, если кинетическая энергия, мерой которой является теплота, не участвует в обмене с другими видами энергии.
На сегодняшний день распределение температур в атмосфере изучено основательно и детально, все происходит исключительно по Циолковскому. Пора бы и Российской академии наук признать заслуги гения Циолковского и в области термодинамики а не только в в развитии Космонавтики, способность к логическому мышлению либо есть, либо ее нет. А пока ?Второе начало Циолковского? признало только Русское Физическое Общество и переиздало обсуждаемою работу Циолковского "Второе начало термодинамики" в журнале ЖРФМ №1 за 1991 год.
"Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому".
То есть теплота стремится к выравниванию, к ?тепловой смерти?, а вот, как заметил Циолковский, в гравитационном поле никакого выравнивания теплоты не происходит. Взять хотя бы атмосферу, известно, что с высотой температура атмосферы падает, распределение температур соответствует следующему правилу (цитата из интернета):
Температура воздуха по мере удаления от земной поверхности понижается. В среднем на каждые 100 м высоты температура падает на 0,6°. Эта величина называется средним вертикальным температурным градиентом. Понижение температуры продолжается до верхней границы тропосферы, т. е. до высоты 10 -11 км в умеренных широтах к до 15—17 км в экваториальной зоне. На границе тропосферы в умеренных широтах температура воздуха круглый год держится в пределах -50, -60°, а над экватором -70, -80°.
Конец цитаты.
Такое распределение температур часто называют адиабатическим охлаждением, оно соответствует температуре единицы объема газа при подъеме на высоту при адиабатическом расширении (без теплообмена с окружающей средой). Важно, что в атмосфере выравнивания температур не происходит, это распределение температур заложено Природой, то есть является фундаментальным свойством атмосферы. Выходит, что Клаузиус не прав, тепло атмосферы его формулировке не подчиняется.
С нашей точки зрения, формально Клаузиус прав, когда ведет разговор про идеальный газ, но стоит этот газ поместить в атмосферу (гравитационное поле), как его свойства меняются, но тогда это уже не идеальный газ, а что-то другое. Давайте отметим, что в гравитационном поле уже не теплота стремится к выравниванию, а энергия. Известно, что в гравитационном поле любое тело, помимо кинетической энергии, обладает еще и потенциальной энергией mgh, которая при изменении высоты переходит в кинетическую энергию. Следуя логике Клаузиуса, мы должны отметить, что в гравитационном поле к выравниванию уже стремится не теплота, а энергия, то есть:
Кинетическая энергия газа плюс потенциальная энергия газа в гравитационного поля – константа.
И так, формулировка Клаузиуса имеет ограниченное применение, она справедлива только, если кинетическая энергия, мерой которой является теплота, не участвует в обмене с другими видами энергии.
На сегодняшний день распределение температур в атмосфере изучено основательно и детально, все происходит исключительно по Циолковскому. Пора бы и Российской академии наук признать заслуги гения Циолковского и в области термодинамики а не только в в развитии Космонавтики, способность к логическому мышлению либо есть, либо ее нет. А пока ?Второе начало Циолковского? признало только Русское Физическое Общество и переиздало обсуждаемою работу Циолковского "Второе начало термодинамики" в журнале ЖРФМ №1 за 1991 год.
Метки:
