Поэтому давайте продолжим опыт Крушева начатый в параллельной теме:Уравнения Крушева идеальных газов http://wasp.phys.msu.ru/forum/index.php?showtopic=18526.

Ту тему мешать с этой не будем. Там и так уже есть достаточно серьезные выводы. Поэтому пусть та тема живет отдельно.

Опять берем адиабатический сосуд и перегораживаем его подвижным прозрачным с вакуумной прослойкой поршнем. Поршень имеет одно особенное свойство -- имеет нулевую теплопроводность, но пропускает тепловое излучение. Это нам нужно для того, что бы рассматривать механизмы изменения состояний газов при передаче тепловой энергии только ТЕПЛОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ.

Наполняем первую и вторую камеры одноатомным газом максимально близким к идеальному, например гелием.

Теперь переместим поршень в сторону первой камеры и зафиксируем. В соответствии с адиабатическими процессами в камере ?1 температура повысится, а в камере ?2 температура снизится.

В результате перехода теплового излучения через прозрачный поршень будут происходить изохорные процессы, пока температуры в обеих камерах не выровняются и не наступит изотермическое равновесие.

Изотермическое равновесие может наступить только в том случае, если газы с разных сторон поршня будут иметь одинаковые интенсивности удельного теплового излучения.

В адиабатическом сосуде перегороженном подвижным прозрачным вакуумным поршнем можно создать все процессы: адиабатические, изохорные, изотермические, изобарные и анализировать изменения квантово-термодинамических состояний газов.

Делая сравнительный анализ переходов тепловой энергии с законами идеальных газов я получил уравнения, зависимостей между молярной тепловой энергией, молярным объемом, давлением и температурой:




где Q – молярная тепловая энергия, P – давление, T – температура (молярная интенсивность излучения), V – молярный объем, R – универсальная газовая постоянная, k – коэффициент пропорциональности; γ – показатель адиабаты.

Из уравнений видно, что изотермический, изобарический, изохорический и адиабатический процессы могут наблюдаться с различными молярными энергиями, молярными объемами, температурами и давлениями.

Данными уравнениями можно определять изменения равновесных состояний идеальных газов при всех термодинамических равновесных процессах, в том числе в термодинамических системах перегороженных вакуумными перегородками.

Из уравнения (3) видно, что при давлении стремящемся к нулю интенсивность теплового излучения (температура) тоже стремится к нулю при любой молярной тепловой энергии.
Также из уравнения (3) следует, что изотермические системы с разными давлениями и разными молярными тепловыми энергиями
должны соответствовать уравнению:


где Q₁ и Q₂ – молярные тепловые энергии в первой и второй камерах; P₁ и P₂ – давления соответственно в первой и во второй камерах.

Попробуем объяснить данные зависимости между молярной тепловой энергией и давлением механизмами КМ.

В соответствии с КМ, в камерах приращение тепловой энергии излучения должно сопровождаться прямо пропорциональными изменениями энергий электронами (энергетических уровней электронов). Следовательно, можно сделать вывод, что тепловая энергия в газах прямо пропорциональна средним энергиям возбуждения электронов.


где E -- средние энергии возбуждения электронов

Это хорошо согласуется с законом сохранения энергии:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%...%B3%D0%B8%D1%8F:
Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то ее энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.

Из уравнения (3) видно, что при давлении стремящемся к нулю интенсивность теплового излучения (температура) тоже стремится к нулю при любых энергиях электронов. Зависимость интенсивности теплового излучения (температуры) от давления позволяет предположить, что интенсивность теплового излучения формируется при неупругих ударах атомов. Это хорошо согласуется с МКТ и КМ. Это свидетельствует, что электроны на любых энергетических уровнях могут находиться неопределенно долгое время. Для перехода электрона в верх по энергетическим уровням электрон должен захватить фотон с энергией перехода. В соответствии с механизмами неупругих столкновений, для перехода электрона вниз по энергетическим уровням электрон должен получить импульс торможения. Если энергии удара не достаточно для перехода электрона на более низкий энергетический уровень, то удар будет упругим без тормозного излучения. Если нет излучения, то соответственно нет и температуры.
Например, при увеличении давления увеличиваются мощности ударов атомов и молекул друг с другом. Это сопровождается увеличением интенсивности тормозного излучения (температуры). Квантовое охлаждение сопровождается снижением электронов по энергетическим уровням. Переходы электронов между низкими уровнями имеют большую частоту излучения, следовательно, для переходов электронов требуются большие энергии ударов (давления). Это объясняет механизм зависимостей между энергиями электронов (молярной тепловой энергией), давлением и интенсивностью удельного излучения (температурой).

Это хорошо согласуется с определением температуры http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%...%83%D1%80%D0%B0:

... мерилом температуры является не само движение, а хаотичность этого движения. Хаотичность состояния тела определяет его температурное состояние, и эта идея (которая впервые была разработана Больцманом), что определенное температурное состояние тела вовсе не определяется энергией движения, но хаотичностью этого движения, и является тем новым понятием в описании температурных явлений, которым мы должны пользоваться ...

(П. Л. Капица)


В соответствии с уравнением (3) изотермические системы с разными давлениями и разными средними энергиями электронов на возбужденных энергетических уровнях должны соответствовать уравнению:

где E₁ и E₂ – средние энергии возбужденных электронов соответственно в первой и во второй системах; P₁ и P₂ – давления соответственно в первой и во второй системах.
Как видно из уравнения (5) термодинамическое равновесие может быть между системами идеальных газов с высокими и низкими энергиями возбужденных электронов.

Возникает вопрос: где можно проверить, что при снижении давления происходит квантово-термодинамическое увеличение энергий электронов и до каких энергетических состояний могут повышаться средние энергии электронов в результате квантового термодинамического равновесия?

в статье http://www.prao.ru/History/history_6.html Исследования РРЛ линий привели к получению ряда принципиально новых, важных для физики и астрономии результатов. Было установлено, что в разреженной межзвездной среде атомы, как квантовые системы, могут существовать до уровней возбуждения
n ~ 1000, достигая размеров ~ 0.1 мм. Излучаемые (поглощаемые) ими спектральные линии можно наблюдать на Земле в широком диапазоне радиоволн от миллиметровых до декаметровых.
Интересно отметить, что Н.Бор в известной мере предвидел, что наиболее высоковозбужденные атомы можно наблюдать именно в космосе. В своей работе "О спектре водорода", объясняя почему в лабораторных условиях не удается наблюдать столь же высокие члены бальмеровской серии, как в спектре небесных тел, он писал: "Только при очень низких давлениях большие электронные орбиты не будут возмущаться электрическими силами соседних атомов; давление должно быть столь низким, что в гейслеровской трубке обычных размеров мы не можем получить свечение достаточной яркости. Однако можно предполагать, что в небесных телах водород может находиться в крайне разрежении на огромных просторах" [25]. Как мы сейчас видим, предположение Бора было весьма прозорливым, хотя он, конечно, не мог предвидеть того, что наиболее возбужденные атомы будут зарегистрированы методами радиоастрономии. Во время создания им квантовой теории атома ее просто не существовало.



Обратите внимание на длины волн переходов электронов на высоких энергетических уровнях между соседними уровнями и размеры атомов ~ 0.1 мм.

Это свидетельствует, что электроны на возбужденных энергетических уровнях могут находиться неопределенно долгое время. Пока не получат внешний положительный (захват фотона) или отрицательный (неупругого удара) импульс. КМ это не запрещает.

Вот я и хочу связать вместе термодинамику М-К, МКТ и КМ. И не вижу причин отрицать, что это не взаимосвязанные механизмы.

Поэтому, лично я в идеальных газах никаких проблем соответствия энергетических состояний электронов и их переходов по энергетическим уровням в соответствии с приращениям тепловой энергии термодинамике, МКТ и КМ не вижу.

Кто, что думает по этому поводу?

Есть ли какие противоречия?

Есть ли какая информация противоречащая данному предположению или для подтверждения этого предположения?

Сообщение отредактировал Карандаш - 30.9.2011, 11:47