Другий закон термодинаміки

 

Тепер стало зрозуміло про дійсних вчених Буйнова, Серогодського, Калини і їх боротьби проти класичної термодинаміки, компроміси в науці це зрада. Вони перемогли, у той нелегкий час. А зараз підходе термін перемоги Базієва.

https://btg18.blogspot.com/2025/03/blog-post_15.html

Одне із сучасних формулювань другого початку термодинаміки говорить: «При будь-яких процесах, що протікають у замкнутій і адіабатично ізольованій системі, її ентропія не зменшується». З цього закону випливає принцип заборони, сформульований Р. Клаузіусом: «Неможливий процес, єдиним результатом якого була б передача енергії у формі тепла від холодного тіла до гарячого». Чи зазнає другий принцип якісь зміни у зв'язку з розвитком гіперчастотної механіки? Безумовно, так! Щоб ясніше була суть цих коригувань, почнемо з аналізу формулювання другого принципу, даного самим Р. Клаузіусом: «Другий принцип у тому вигляді, який я йому надав, говорить, що всі перетворення, що відбуваються в природі в певному напрямку, який я прийняв як позитивний, можуть відбуватися самі по собі, тобто без компенсації, але в зворотному, тобто негативному, напрямку вони можуть відбуватися тільки за умови, якщо одночасно відбуваються компенсуючі перетворення». Введенням компенсуючого перетворення Клаузіус знімає заборону, накладену другим початком, і стає можливою передача енергії у формі тепла від тіла з низькою температурою до тіла з більш високою температурою. По-перше, що таке тепло і перехід тепла від тіла до тіла? Тепло, як і температура, умовна, суто біологічна категорія, а не фізична. Від інфузорії до людини всі біологічні індивідууми розрізняють холод, тепло і оптимум у фоновій термодинамічній системі, в якій вони є локальними системами. Для людей, всіх наземних організмів і будь-яких інших тіл на земній поверхні фоновою термодинамічною системою є атмосфера Землі. Для тіл і організмів, які постійно перебувають на дні або в товщі морів і океанів, фоновою системою служить гідросфера Землі. Загальною властивістю фонової системи є її інваріантність до змін стану локальних систем. Якщо обмежитися межами Землі, то можна говорити, що фонова система — це система першого порядку, тоді всі біологічні об'єкти, будь-які тіла, машини, заводи тощо є термодинамічними системами другого порядку. Ось перше нововведення в термодинаміку. По-друге, якщо ми хочемо точності і повної ясності в питаннях термодинаміки, нам необхідно відмовитися від усіх умовних і розпливчастих величин, успадкованих від початкової стадії розвитку цієї галузі науки, від таких як тепло, передача тепла, ентропія та ін. Поняття ентропія системи було введено в обіг Р. Клаузіусом в 1865 р. і до цього дня вважається важливим відкриттям термодинаміки, хоча скільки існує вчених, стільки існує і думок про його зміст, що свідчить про відсутність об'єктивного критерію для його оцінки. Спробуємо розгледіти фізичну суть ентропії, для чого почнемо з аналізу ККД теплової машини в циклі Карно. Цикл Карно неодмінно супроводжується фазовими переходами робочого тіла — це, по-перше. По-друге, конденсація і дисоціація газів і рідин є їх внутрішніми властивостями, тому не може суворо виконуватися, вірніше воно має три рішення. Перше з них, а саме, виконується для ряду речовин, у яких в заданому термодинамічному режимі частоти осциляторів і тиску, при збільшенні обсягу системи, супроводжується синхронним збільшенням показника дисоціації. Це перший і другий акти в циклі Карно. У третьому і четвертому актах процес йде в зворотному напрямку.

У цьому випадку коефіцієнт дисоціації робочого тіла невеликий і зростання відбувається асинхронно щодо падіння частоти в міру наближення системи до кінцевого стану. Цій умові відповідають інертні гази. Дана умова виконується для легко конденсованих і легко дисоціюючих газів, таких як аміак і фріони. Тут необхідно зазначити, що конденсація і дисоціація осциляторів є двома сторонами одного процесу, тому коефіцієнт виступає як показник дисоціації, коли в системі падають тиск і частота осциляторів, і — як показник конденсації, коли система повертається у вихідне положення.

Встановлення того факту, що оборотні процеси неодмінно супроводжуються фазовими переходами речовини, виявило ще одну грубу помилку класичної термодинаміки, яка стверджує, нібито не має ніякого значення, яким шляхом система переходить з початкового в кінцевий стан. Так, Р. Клаузіус писав: «Таким чином, стан тіла, незалежно від способу, яким воно приходить в даний стан, визначається енергією і ентропією».

З викладеного ясно, що за поняттям ентропія в класичній термодинаміці досі ховалося її невігластво. Тому ми будемо продовжувати поглиблення в єдину теорію фізики, залишивши це поняття за порогом нашого храму. Тепер же я наведу постулати другого початку термодинаміки, продиктовані розвитком гіперчастотної механіки.

1. У природі не існує замкнутих термодинамічних систем.

2. Рівновага між локальною і фоновою системами означає рівність частоти коливання їх структурних елементів.

3. Локальна система нерівноважна з фоновою, якщо між ними зберігається градієнт частоти структурних елементів.

4. Частота коливання структурних елементів локальної системи завжди прагне до рівноваги з частотою фонової системи.

5. У нерівноважній системі енергія поширюється тільки від тіла, що має надлишкову частоту коливання структурних елементів. Зворотний процес неможливий.

Цей постулат суперечить існуючому визначенню другого початку стосовно холодильних машин, яке говорить: «Щоб теплота могла перейти від холодного тіла до гарячого, необхідно витратити механічну роботу». З цього визначення випливає, ніби принцип заборони є неспроможним або, принаймні, його можна обійти. Але це зовсім не так. Коротко проаналізуємо роботу холодильної машини, що переконає нас у непорушності принципу заборони другого початку. Такі елементи холодильної машини, як компресор, теплообмінник зовнішній, зазвичай з примусовою вентиляцією, і ресивер, розташовані поза охолоджуваною камерою. Нехай робочим тілом служить фреон-12. Внутрішній теплообмінник або теплообмінна батарея розміщується в камері, яку треба охолоджувати. Початкова температура камери 15°С, температура повітря на вулиці нехай коливається в межах 25—30°С. Камеру треба охолодити до -10°С і підтримувати в цьому режимі. При включенні машини у внутрішній теплообмінник подається фреон у рідкій фазі під високим тиском, який проходить через вузький дифузор і розпилюється в обсязі теплообмінника. Одночасно з подачею фреону компресор починає його відсмоктування з іншого кінця теплообмінника, чим підтримує значне розрідження в ньому. В обсязі теплообмінника відбувається дисоціація суперосциляторів рідкої фази фреону в осцилятори газоподібної фази. Здійснюється кипіння фреону. Як відомо, температура кипіння фреону-12 становить -285К. З огляду на те, що на вході в теплообмінник рідка фаза має температуру приблизно Т, = 290К, можна визначити коефіцієнт дисоціації фріону-12. З чого випливає, що число осциляторів системи при переході з рідкого в газоподібний стан зростає на 12,3378% і на стільки ж разів падає частота і енергія осциляторів газоподібної фази в порівнянні з рідкою. Через стінки теплообмінника відбувається процес взаємодії локальної та фонової систем, який спрямований, згідно з четвертим постулатом, на досягнення рівноваги між ними. Локальна система прагне охолоджувати стінку теплообмінника зсередини до температури кипіння фріону -15°С, а фонова система зовні протидіє цьому, безперервно віддаючи їй свою надлишкову частоту і прагнучи нагріти її до 15°С. У підсумку, через певний проміжок часу, у міру проходження по об'єму теплообмінника і виходу з камери, фріон нагрівається від -15°С до -5°С, а осцилятори фонової системи втрачають частину своєї частоти, охолоджуючи всю систему на деяку величину. Оскільки камера не може бути адіабатично ізольована, то скільки б не працювала холодильна машина, температура камери завжди буде залишатися вище температури теплообмінника. А з цього випливає, що частота і енергія завжди будуть спрямовані від фонової системи до локальної, від системи з більшою частотою осциляторів до системи з меншою частотою, згідно з п'ятим постулатом. Тут немає і не може бути порушення заборони, накладеної п'ятим постулатом. На другому етапі циклу розріджений газоподібний фріон з температурою -5°С надходить у компресор, стискається і під високим тиском направляється у зовнішній теплообмінник, який, як і внутрішній, є локальною системою, для якої фоновою служить атмосферне повітря. Перед входом у зовнішній теплообмінник, в результаті різкого скорочення обсягу системи і зростання тиску частота і енергія її осциляторів набуває максимальних значень 70°С або 343К.

Тепер, на відміну від камери, частота осциляторів локальної системи вища за фонову  30°С і тому надлишкова частота та енергія передаються від локальної до фонової системи, згідно з п'ятим постулатом. У нагнітальній частині, одночасно з цим, відбувається конденсація газоподібного фріону в рідкий. Неважко побачити, що за допомогою холодильної машини нам вдалося з'єднати дві системи — малу (камера) і велику (атмосферне повітря) в єдину систему, в якій енергія переходить від холодної до теплої її частини, нібито всупереч забороні п'ятого постулату. Але досить згадати, що ця передача відбувається двоступенево і що на кожному ступені принцип заборони непорушний, як все стає на свої місця. Тепер ми підійшли до шостого постулату другого початку.

6. Зворотний процес можливий через третє тіло, схильне до фазових переходів рідина — газ — рідина при витраті механічної роботи.