Страница 67 из 150
В противоположность этому в термодинамике рассматривается полный объем V . При таком подходе сжатие газа поршнем сопровождается повышением давления, но уменьшением объема V . Из-за этого работа входит в уравнение первого начала со знаком минус, чем она и отличается от работ всех остальных веществ. Причина такого отличия ранее была не ясна.
Должен признаться, что меня всегда смущало общепринятое толкование механических явлений, приводящее к формуле (43). Свой протест я очень робко выразил тем, что в книгах [13, с.29; 15, с.46] сказал об условном перетекании объема сквозь поршень. В настоящей монографии я постарался по возможности стряхнуть с себя груз традиционных представлений и последовательно оставаться на позициях ОТ. В свете новых представлений мы теперь с полным правом можем говорить о том, что в тепловом двигателе работу совершает активное метрическое вещество (активное пространство), а движущей силой указанного процесса служит давление, определяемое концентрацией этого вещества в некотором контрольном объеме.
Изложенная здесь трактовка метрического явления логически вытекает из общего строя рассуждений ОТ и ставит пространство в один ряд со всеми остальными простыми формами вещества. Это должно заметно изменить наше миропонимание. Что касается практических целей, то для инженерных расчетов из-за непривычности экстенсора ? и неумения пока его определять вполне допустимо пользоваться общеизвестными методами: объемом V , перемещением х и массой m , которые сопряжены с давлением р , силой Рх и квадратом скорости ?2 и соответствуют условно простым механическому, перемещательному и кинетическому явлениям, вытекающим в качестве частных случаев из метрического.
Однако привлечение объема ? для выяснения физического смысла массы m , являющейся мерой количества метрического вещества, весьма полезно. Оно позволяет на примере процессов заряжания системы этим объемом и сжатия газа в цилиндре с поршнем лучше понять само метрическое явление, его главные свойства.
В целом истинно простое метрическое явление, как и хрональное, подчиняется всем законам ОТ. Например, переход метрического вещества через контрольную поверхность системы сопровождается совершением работы (первое начало). Количество метрического вещества, мерой которого служит масса, подчиняется закону сохранения (второе начало). Связь метрического явления со всеми остальными регулируется третьим и четвертым началами. Перенос метрического вещества происходит под действием разности метриантов (пятое и шестое начала), этот процесс сопровождается эффектами заряжания и экранирования (седьмое начало).
Как и всякое истинно простое вещество, метрическое на уровне наномира излучает соответствующее нанополе, представляющее собой вещество взаимодействия и имеющее силовые свойства. Именно метрическое нанополе ответственно за взаимодействия, которые ныне именуются гравитационными и инерционными. К этому вопросу нам придется возвращаться еще не раз.
На уровне микромира метрическое, подобно всем другим веществам, имеет дискретную, зернистую, порционную, квантовую структуру. Мера количества метрического вещества, содержащегося в одной порции, или метриант, сейчас пока неизвестна. О конфигурации и сопряжении между собой отдельных метрических порций (квантов) вещества, обусловленном их конфигурацией, говорить бессмысленно, ибо вне кванта пространства свойство протяженности отсутствует вовсе.
В макромире метрическое вещество обладает континуальными свойствами и наделяет макроскопические тела, в состав которых входит, свойствами протяженности и порядка положения, способностью перемещаться и т.д. Многие другие свойства метрического явления, особенно в его связи с хрональным, обсуждаются ниже. Здесь целесообразно сделать несколько кратких замечаний, касающихся сравнительных свойств пространства и времени.
Уже отмечалось, что время и пространство обычно принято рассматривать как некие эталоны, которые используются при сравнении различных других явлений. Этому способствовала та часть формулировок, где говорится, что время и пространство суть категории, которые не зависят ни от чего внешнего (из предыдущего должно быть ясно, что Ньютон имел ввиду эталонное, равномерно текущее время). Инженер, сильно стесненный рамками времени и пространства, прибегает к этому приему очень охотно и с большой пользой для дела. Примером может служить пятое начало ОТ, где некоторые потоки отнесены ко времени и геометрическим размерам, в частности к площади, теперь мы можем очень четко определить границы применимости этого приема.
Очевидно, что используемое инженером время может исправно выполнять свои обязанности эталона только в тех случаях, когда рассматриваются устройства с практически одинаковым ходом времени. По мере внедрения общей теории в инженерную практику будут все чаще встречаться системы с разным ходом времени. В этих условиях в уравнения переноса придется включать потоки хронального вещества либо вносить поправки на неодинаковый ход реального времени.
Что касается пространства, то оно представляет собой простое вещество и поэтому действительно не зависит ни от чего внешнего. Следовательно, оно всегда может быть использовано в качестве эталона. При этом безразлично, какое пространство имеется в виду – пассивное, активное или и то и другое вместе взятые. Для этих целей оба вида пространства совершенно равноценны, важно лишь, чтобы они использовались как непрерывная среда, континуум. Другими словами, контрольные объем, поверхность или линия должны быть мысленно выделены или проведены в пространстве через пассивные и активные его области одновременно, без разрывов. Например, на рис. 6 контрольный объем V охватывает парен и активное пространство, не отдавая предпочтения ни одному из них. В данном случае равноценность пассивных и активных квантов говорит о том, что мы вполне можем вторые мысленно подменить первыми. А это значит, что контрольный объем есть характеристика абсолютная, ни от чего не зависящая, ибо она фиксируется как бы относительно неподвижного парена, который представляет собой абсолютную систему отсчета (см. параграф 5 гл. XVII).
Следовательно, объем V является единственной абсолютной макроскопической характеристикой, связанной с пареном и одновременно поддающейся непосредственному и весьма точному измерению. Измерения возможны благодаря тому, что кванты невидимого метрического вещества парена перемежаются квантами видимого (активного), и об объеме мы фактически судим по расположению видимых квантов. Например, суммарный объем V цилиндра на рис. 6, в равен V1 , а на рис. 6, г – V2 ; эти величины фиксируются по газу, но они включают в себя одновременно метрианты как газа, так и парена. Все это делает объем V идеальным эталоном, к которому целесообразно относить соответствующие характеристики системы.
Этот вывод имеет важное значение, так как на практике обычно принято различные характеристики относить не к единице объема V , а к единице массы системы, например удельный объем, удельная массовая теплоемкость и т.д. Однако в свете изложенного становится ясно, что подобный прием не очень удачен.
Действительно, согласно третьему началу ОТ, свойства системы определяются количествами заключенных в ней различных простых веществ, то есть фактически концентрацией этих веществ во всем объеме V , а не только в объеме ? , пропорциональном массе m . Это легко понять, если вспомнить, что концентрация определяет расстояния между взаимодействующими частицами; расстояния, в свою очередь, характеризуют интенсивность взаимодействий, а значит, и свойства. Следовательно, относя характеристики системы к единице массы (объема ? ), мы тем самым упускаем из виду влияние концентраций веществ в остальном ее объеме V - ? : при равных массах эти разные, не учитываемые в объеме V - ? концентрации дадут неодинаковые удельные свойства, что может привести и зачастую приводит к неправильным выводам. Это хорошо продемонстрировано в работе П.Н. Кобзаря [49].