При выводе этой формулы существенно применение закона Ома для течения эфира в газовом разряде как экспериментального факта. Формулу (156) нельзя привлекать для обоснования=(303),,0 так как при выводе (156) использовалось соотношение

, доказанное для провода.

21.17.Нецелесообразность применения понятия термодинамической энтропии в модели эфира

Рассмотрим понятие термодинамической энтропии Клаузиуса. Покажем, что содержание этого понятия и опыт его применения в термодинамике и механике сплошной среды не позволяет надеяться на получение практически значимых результатов для эфира в модели сплошной среды.

Приведём сначала краткий обзор моделей термодинамики и статистической физики, а также сопоставим эти модели с предложенной в книге моделью эфира.

Классическая термодинамика создана Карно, Клаузиусом, Томсоном (лордом Кельвиным) и другими учёными. Она разрабатывалась как макроскопическая, феноменологическая теория тепла, см., например: [294, с. 13]. Физическая система в термодинамике представляется некоторым набором макроскопически измеримых параметров. Связь между этими параметрами и общие закономерности, которым они подчиняются, выводятся из аксиом, основанных на опытных фактах. Термодинамика фактически является теорией равновесных состояний, см., например: [27, с. 129], и поэтому правильнее её называть термостатикой по аналогии с электростатикой.

В статистической физике, в отличие от термодинамики, все макроскопические термодинамические величины и связи между ними получаются как статистические средние от плотности вероятности.

Вклассической статистической физике считается, что атомы

имолекулы, составляющие систему, движутся по законам клас-

443

сической механики [294, с. 14]. В этом смысле модель классической статистической физики похожа на предложенную в книге модель эфира, предполагающую, что эфир движется по второму закону Ньютона для среды.

Однако критерием правильности любой статистической теории, построенной для обычных макроскопических систем, является воспроизведение феноменологических законов термодинамики. Поэтому микроскопическая атомистическая модель для этих систем априори наделяется свойствами, которые в статистическом описании не приводили бы к нарушению законов термодинамики. При этом, как отмечают многие исследователи, нельзя непосредственно отождествлять термодинамические и статистические параметры [294, с. 14].

Кроме того, не смотря на предположения классической кинетической теория газов о том, что все частицы обладают только кинетической формой движения и внутренняя энергия газа зависит только от неё, в рассуждениях о связи давления и средней кинетической энергии поступательного движения одной молекулы фактически участвуют три формы движения материи: термическая, механическая (объём) и кинетическая [295, c. 276].

Предложенная в книге модель эфира (4)–(6), (15) описывает

не только равновесные или квазиравновесные, но и неравновесные процессы. Уравнение состояния эфира= (, введённое2) в п. 1.4, используется лишь предположение , а его интер-

претация как последовательности квазиравновесных состояний не является обязательной. Более того, данная модель эфира включает не только механическую и кинетическую формы движения материи, но и дополняет количественную трактовку её термической формы движения переносом в эфире импульса (кинетической энергии) тепловыми квантами, см. с. 403. Кроме того, теория эфира описывает как обратимые, так и необратимые процессы.

Перейдём теперь к анализу понятия термодинамической энтропии.

Основные принципы термодинамики – первое и второе начала – сформулированы Клаузиусом.

444

Первым началом термодинамики служит найденный из опыта закон сохранения энергии для термических и механических свойств (см., например: [27, с. 59]):

начало термодинамики», в котором фигурирует понятие энтропия, употребляется в физике уже более ста

выражение названо уравнением второго начала термодинамики,

см., например: [27, с. 222–229].

Основу классической термодинамики составляют уравнения

(1), (2), дополненные Гиббсом выражением для химической степени свободы.

Смомента введения понятия термодинамической энтропии

(2)прошло уже более 150 лет. Однако до сих пор имеется неудовлетворённость формулировкой второго закона термодинамики, выражающаяся в дискуссиях о его наиболее адекватном представлении и об отсутствии необходимости использования поня-

тия энтропии [296; 295; 297, с. 371; 298].

Перечислим некоторые причины проблем, связанных с понятием термодинамической энтропии.

445

1.Отсутствие ясного физического смысла энтропии, см., например, обсуждение в [296(a)]. Обычно энтропия (2) вводится формально как некоторая расчётная характеристика для двухпараметрических сред, см., например: [14, с. 229, 230]. Энтропия системы может изменяться, но переходить из тела в тело она не в состоянии, переходит только

тепло [14, с. 229]. В качестве определяющих термодинамических переменных двухпараметрической среды достаточно взять и [14, с. 241].

2. Несостоятельность данного Клаузиусом «обоснования» уравнения (2), см. [297, с. 371–373]. Такой вывод также следует из [299, c. 41–49].

меняется, а меняется его энтропия.

4.В феноменологической термодинамике все процессы в замкнутой системе происходят в направлении возрастания энтропии. В результате энтропия достигает максимума и все процессы прекращаются. Однако такой вывод противоречит основным представлениям молекулярно-кинетической теории [27, с. 285], согласно которой в замкнутой системе возможны флуктуации, приводящие к убыванию энтропии.

5.Устранение противоречия 4 проводится в физике постулированием связи энтропии и вероятности, см., например: [27, п. 80; 147, с. 61–67]. В таком подходе понятие термо-

446

динамической энтропии заменяется на понятие статистической энтропии [27, с. 289]. Однако статистическая энтропия уже имеет другое содержание – она связана с вероятностью, а не с представлением (2) для приращения тепла. Энтропия в статистическом истолковании – мера хаоса, мера неупорядоченности системы. Чем больше у неё различимых микросостояний, тем больше энтропия [14, с. 61].

6.Несоответствие реальности математического способа вве-

дения понятия энтропии, см. [296(b)]. Этот способ опирается на существование для выражения (1), рассматриваемого как пфаффова форма1/двух переменных= ( , ) и , интегрирующего множителя , где , превраща-

ющего эту форму в полный дифференциал

= +

некоторой функции = ( , ):

≡ = + .

Функцию ( , ) ассоциируют с энтропией, а ( , ) – с

абсолютной термодинамической температурой. К опи-

санным в [296(a)] проблемам такого введения понятия энтропии можно добавить ещё одну: приращения внутренней энергии и объёма , вообще говоря, не являются

независимыми. В таком случае уравнение (1) является пфаффовой формой одной переменной, а не двух, и можно вычислить без введения понятия энтропии.

7.За 150 лет не появились серьёзные, важные для практики, примеры содержательного использования понятия энтропии. Фактически основное применение энтропии сводится

447

к выводам, основанным на вычислении знака её прираще-

ния, см. например: [14, с. 239, 240, п. 5–11; 9, с. 100].

При этом к анализу адиабатического необратимого

теплообмена энобъёма возрастает на величину

а энтропия второго объёма уменьшается на величину

Предполагая, что полная энтропия системы двух объёмов является аддитивной функцией

Отсюда делается заключение, что необратимое адиабатическое взаимодействие сопровождается возрастанием энтропии.

448

В классической термодинамике адиабатические необратимые процессы могут происходить только в направлении роста энтропии, а неадиабатические необратимые процессы происходят только так, чтобы приращение некомпенсированного тепла (потерь тепла) было неотрицательным [14, с. 240]. В статистической физике это положение может нарушаться.

8.В механике сплошной среды изменение энтропии описывается отдельным уравнением, при этом энтропия не входит в другие уравнения [14, с. 396, 235]. На практике для расчётов обычно используется уравнение состояния, не содержащее энтропию, и экспериментальные значения теплоёмкостей.

9.Наличие необратимых потерь тепла/ в системе, как правило, понятно и без вычисления . На практике по-

теря тепла рассчитывается без использования энтропии на основе решения уравнения теплопроводности с эмпирически определённым коэффициентом переноса тепла.

10.Различное понимание тепла и процесса его передачи: теория теплорода [27, п. 16; 300], энергетизм [294, с. 13], мо-

лекулярно-кинетическая теория.

Таким образом, термодинамическая энтропия не имеет ясной физической интерпретации, не раскрывает сути общих закономерностей и фактичекски не используется на практике. Поэтому применение понятия энтропии для анализа энергетических процессов в эфирной модели природы нецелесообразно.

На наш взгляд чрезмерное внимание к понятию термодинамической энтропии, как и к понятию волновой функции, лишь отвлекает исследователей от продвижения в познании природы, понимания реальных процессов и предсказания полезных для применения на практике эффектов.

На основании проведённого в книге качественного и количественного анализа многочисленных экспериментальных фактов можно заключить, что на нынешнем уровне исследования эфира

449