О полётах пылинок (Развенчание МКТ и основы электромагнитной теории теплоты)

 

Хочу предложить подумать всех, кто ещё не разучился думать, над одним интересным физическим явлением. Это явление – полёт пылинок, семян одуванчиков и других растений и т.д.

В школах и высших учебных заведениях нам вдалбливали молекулярно-кинетическую теорию (МКТ), согласно которой:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные, образованы из частиц – молекул (отдельных атомов и ионов).

2. Молекулы (атомы и ионы) находятся в непрерывном хаотическом – тепловом –движении. Причём чем выше температура, тем выше скорости.

3. Молекулы, в частности, газовые, взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений. Именно за счёт столкновений они создают давление и обмениваются температурой.

Правда, одна молекула температурой обладать не может, как мне разъясняли учёные-физики – только две, как минимум.

МКТ имеет старые-старые корни. Еще Михайло Ломоносов, в середине XVIII века, размышляя о природе теплоты, пришёл к выводу, что тепло есть механическое движение неких «корпускул». Правда, в то время еще существование самих корпускул было под огромным вопросом. Теплота (огонь) вообще рассматривалась как некий своеобразный «химический» элемент – флогистон, «жирный» и «чёрный», похожий на уголь, согласно гипотезе Георга Шталя. Позже, в конце XVIII века теплоту стали рассматривать как некий невесомый газ без цвета и запаха – магматический флюид – по гипотезе Лавуазье.

Тем не менее идеи Михайлы Васильевича не были забыты, и подхвачены другими учёными, из которых следует особо выделить Рудольфа Клаузиуса и Людвига Больцмана, которые попытались математически увязать идею о тепловом (хаотическом) движении молекул с опытными данными – в частности, с законами Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля. На руку продвижению МКТ сыграло о открытие в 1827 году броуновского движения.

И хотя в середине XVIII века Максвелла озарила гениальная догадка, что свет есть электромагнитные волны очень высокой частоты, подавляющее большинство учёных-физиков до сих пор не догадывается о том простом факте, что теплота – это то же самое электромагнитное излучение, только в инфракрасном и нижнем инфракрасном диапазонах. В земной атмосфере газовые молекулы азота, кислорода и других гадов постоянно обмениваются квантами тепловой энергии – т.е. электромагнитного излучения в тех областях частот, которые составляют спектры излучения и поглощения молекул O2 , N2 , Ar , H2O , CO2 и др.

Что касается броуновского движения, которое, что удивительно, до сих пор считается важнейшим необходимым и достаточным доказательством хаотического (теплового) движения молекул – то это лишь следствие прохождения в различных направлениях в вещественных упругих средах (твердых телах, жидкостях и газах) звуковых, ультразвуковых и инфразвуковых волн.

Беда МКТ заключается в том, что:

  1. Она не учитывает в своем математическом аппарате вообще никакого наличия теплового электромагнитного излучения, хотя даже в школьных учебниках по физике для младших классов написано, что теплота может передаваться излучением.
  2. МКТ не в состоянии объяснить самых простых и широко распространённых явлений – например, полёта пылинок в воздухе. Согласно МКТ (см. рис. 1.) любую пылинку в воздухе со всех сторон обстукивают газовые молекулы. Разумеется, по мере приближения к поверхности Земли, повышается плотность воздуха, и его давление. МКТ утверждает, что давление газов объясняется «барабанным боем» газообразных молекул, обстукивающих со всех сторон то или иное тело.

Однако, размеры пылинок столь невелики, что разностью давлений сверху и снизу объяснить столь длительное зависание пылинок в воздухе – минуты и даже часы – невозможно. Импульсы силы, переданные пылинке газовыми молекулами сверху и снизу практически равны и их разница не может уравновесить силу земного притяжения, которое, как когда-то доказал Галилео Галилей, одинаково действует как на свинцовую дробь, так и на гусиное перо (пылинки).

То есть, согласно расчётной схемы МКТ (рис. 1), пылинки должны падать на Землю ничуть не хуже свинцовой дроби. Если кто из теоретических физико-математиков готов опровергнуть это моё утверждение – милости прошу, представьте математическое обоснование.

Но реальность-то оказывается, полностью противоречит МКТ. Пылинки, как я уже отметил, могут висеть в воздухе минуты и даже часы. Почему же так происходит? Чем это можно объяснить?

Поразмышляв над всеми этими вопросами, я пришёл к следующим выводам:

  1. Никакого хаотичного теплового движения газовых молекул со сверхзвуковыми скоростями в природе не существует. Все движения молекул осуществляются в полном соответствии с законами механики Ньютона, в частности F= ma.
  2. Теплота – это только лишь электромагнитное излучение. Так, например, Солнце передаёт на Землю световую и тепловую энергию исключительно способом излучения, не пользуясь никакими хаотическими столкновениями молекул.
  3. Газовые молекулы представляют собой молекулярное ядро, имеющие общие электронные оболочки – твердотельную (8 электронов максимум), жидкостную (8 электронов максимум) и газообразующую (2 электрона максимум). Почему так? Просто посмотрите ещё раз на периодическую таблицу Мендеелеева, на первые 3 строки элементов… посмотрите на магическую цифру 18 (= 8 + 8+ 2), на основе которой построена вся периодическая система. Кстати, все экзо- и эндотермические реакции, в т.ч. горение, растворение солей в воде объясняются объединением атомарных электронных оболочек в общие молекулярные (и разъединением) и перескакиванием электронов на другие энергетические уровни. Но об этом – позже.

Так вот.

Газообразующая электронная оболочка – та, в которой вращаются 2 электрона, создаёт электрическое и электромагнитное поля, которыми молекулы и отталкиваются друг от друга, создавая давление газа.

На рис. 2. эти поля обозначены пунктирными линиями. У некоторых молекул электроны движутся интенсивнее, создаваемые ими поля имеют более высокую напряженность и поэтому эти молекулы занимают больший объём в пространстве. Следствие из этого – меньший удельный вес на единицу занимаемого объёма. Другими словами – меньшая плотность. Именно поэтому горячий или просто нагретый воздух поднимается вверх: fA> fmg– пока не остынет. Тут следует вспомнить, что атмосфера Земли на 99,9% состоит из молекул с очень схожей атомной массой – 28 а.е. у азота, 32 а.е. – у кислорода, 35 а.е. – у аргона. А, согласно закона Авогадро, открытому им ещё в 1811 году, при одинаковых давлении и температуре, количество молекул в единице объёма – одинаково.

Полагаю, умным достаточно этой информации, чтобы найти обоснование многим физическим явлениям. Однако закон Архимеда никак не объясняет, почему же всё-таки пылинки висят в воздухе… Ведь плотность пылинок в любом случае в сотни раз больше плотности воздуха.

  1. И вот, размышляя над этим, я пришёл к следующему выводу – надо учитывать еще и факт прилипания к пылинкам газообразных молекул.

То, как прилипает масло к полу, если уронить бутерброд, как прилипает грязь и пыль к роялю (помните это, из «Летучей мыши» – «Это так же трудно, как вытереть пыль с рояля»), как прилипает вода к зеркалу или кафельной плитке, хотя кафельная плитка как раз сделана для того, чтобы вода с неё стекала и т.д. и т.п. – известно всем.

Тот факт, что газовые молекулы тоже прилипают к твёрдым телам, тоже известен всем, только на него не обращают внимания, так как газ – прозрачен. Тем не менее, вспомните, что мы делаем, когда нам жарко? Обдуваем себя вентиляторов, веером или другим предметом. Дело в том, что этим действием мы отгоняем от своего тела прилипшие к нему газовые молекулы, уже нагретые нашим телом – и они замещаются новыми, «прохладными». Кулеры в компьютерах выполняют ту же самую роль. Пауки-серебрянки затаскивают прилипший к волоскам на их брюшке воздух под воду, строя себе под водой хижину. Пузырьки углекислого газа, прилипая к брошенному в шампанское или газированную воду кусочку шоколадки, поднимают его на поверхность. При помощи присоединённого воздуха плавают стальные швейные иголки, вроде как попирая закон Архимеда.

Толщина присоединённого воздуха невелика – максимум несколько (1,5…2,5) миллиметров. Но этого вполне достаточно, чтобы существенно увеличить объём комбинированного тела, состоящего из пылинки и облепивших её газовых молекул. При этом плотность этого комбинированного тела стремится к плотности окружающего воздуха. Т.е. разница в плотности не становится столь уж столь ощутимой и вместо F' >>> FАрхимеда мы получаем F' > FАрхимеда.

  1. И последний момент. Весьма вероятный. Пылинка – она не прозрачна для света и теплового излучения, не входящего в спектр излучения и поглощения окружающих пылинку газов. Но, «поймав» квант теплового электромагнитного излучения, атомы пылинки могут просто «отразить» его, а могут и перекомбинировать, разделив на два и более кванта другой частоты (нечто похожее происходит при накачке лазеров и мазеров). А вот перекомбинированные кванты теплоты уже могут захватываться окружающими присоединёнными газовыми молекулами, уменьшая плотность комбинированного пылинко-газового тела. Таким образом мы получаем F' ≈ FАрхимеда.

 

Идея © Дубровский П.И., 2010-2012 г.г.

 

P.S. Это лишь набросок статьи.

Готов выслушать любые критические замечания по понятности рисунка, по сути изложенного и по стилю изложения. Так как собираюсь написать эту статью для официальной публикации. Готов с сотрудничеству (соавторству) для продвижения изложенных идей, к их корректировке и разработке математических аппаратов,