20. Свойства термиаты.
О механизме переноса термиора.
В § 3 при обсуждении свойств неподвижного и подвижного экстенсора были высказаны различные предположения о механизме переноса экстенсоров. Известно, что неподвижный экстенсор определяет состояние тела и не влияет на перенос, а подвижный характеризует количественную строну
о переноса и не сказывается на состоянии [8, 10, 14]. Если в теле имеются свободные элансоры, тогда неизбежно должны существовать эффекты повышения интенсиала при превращении подвижного элансора в неподвижный и понижения интенсиала при обратном превращении [8, 10, 14].
Применительно к процессу переноса термиора результаты соответствующих опытов с резиной (1) и бумагой (2) приведены на рис. 27 (из совместной работы с аспирантов В.К. Лазневым). Между двумя массивными медными калориметрами 3 зажат образец 6. Температура в сечении образца измеряется тонкими медь-константановыми термопарами 5. Для устранения потерь теплоты в окружающую среду образец окружен охранным кольцом из того же материала. После наступления стационарного теплового режима калориметры разводятся и образец падает в сосуд Дюара 7 с маслом, служащий измерительным калориметром. Вся система тщательно изолирована пенопластом для избежания тепловых потерь. Опыты выполняются следующим образом.
Рис. 27. Влияние потока термиора на калориметрический эффект.
С помощью термостатов температуры калориметров 3 устанавливаются на определенном уровне. В одном случае (черные точки) эти температуры совпадают, т.е. образец имеет в сечении нулевой перепад температуры, а в другом – различны, что соответствует определенному перепаду (светлые кружочки). На оси абсцисс (рис. 27) отложена разность температур (средних) между образцом и маслом в калориметре Т, а на оси ординат – повышение температуры масла Т, т.е. теплосодержание образца.
Если бы в образце были свободные термианты, тогда опыты с перепадом температуры дали бы повышенное теплосодержание, ибо превращение подвижных термиантов в неподвижные должно увеличить температуру при ее перераспределении. Из рис. 27 видно, что в пределах ошибки опыта различия между образцами с неодинаковыми перепадами температуры не наблюдается. Это значит, что в резине и бумаге термиор переносят не свободные элансоры, либо их скорость очень велика, а число мало.
В качестве образцов были использованы вакуумная резина диаметром 55 мм и толщиной 13 мм и 75 слоев чертежной бумаги диаметром 51 мм и той же толщиной. Перепады температуры в образце во всех случаях в 1,5-2 раза превышали напор Т.
Разумеется, из описанного опыта еще преждевременно делать обобщающие выводы. Надо еще испытать материалы с другим механизмом переноса термиора, например металлы. Кроме того, целесообразно изучить перенос других экстенсоров, в частности электриора.
Описанный эксперимент перекликается с опытами Л.А. Бровкина [3], который наблюдал перераспределение температуры в различных телах. Неравномерное начальное распределение температуры создавалось специальным нагревателем. Затем измерялись температуры в сечении тела в различные моменты времени. Оказалось, что по мере выравнивания температуры теплосодержание тела возрастает иногда до 60 и более процентов.
нами были воспроизведены опыты Л.А. Бровкина с резиной и бумагой. Предварительные измерения, выполненные в вакууме, показывают, что если отмеченный эффект и существует, то он почти на порядок ниже, чем у Л.А. Бровкина. Ввиду принципиальной важности вопроса необходимы дальнейшие исследования в указанном направлении.
Теплоемкость ансора.
Рассмотренные выше особенности термических явлений сказываются не только на механизме переноса термиора, но и на механизме изменения температуры ансора. Согласно известным молекулярно-кинетическим представлениям, термическая составляющая энергии элансора определяется скоростью беспорядочного движения частиц, т.е.
Uk = (1/2)m2 = (3/2)kТ дж. (536)
Согласно общей теории, существуют независимые кинетическая и термическая элаты. Для термиаты
U = (1/2)iТ = (1/2)Т = (1/2)КТ2 дж, (537)
где i - число термиантов.
В совокупности обе энергии дают
U = Uk + U = (1/2)m2 + (1/2)КТ2 дж.
Следовательно, теплоемкость элансора
С = U/Т = (1/Т)(1/2)m2 + (1/2)КТ = (3/2)k + (1/2)КТ дж/град. (538)
Отсюда видно, что если энергия определяется только кинетической и термической составляющими, то теплоемкость элансора должна зависеть от температуры. При этом роль кинетической энергии характеризуется коэффициентом взаимности Аm уравнения состояния (339). Постоянная Больцмана, входящая в уравнение (538), определяется из реальных опытов, в которых одновременно участвуют кинетическая и термическая составляющие энергии. Это значит, что k фактически содержит в себе обе эти составляющие – формула (386).