Добавил:
course-as.ru Авшаров Евгений Михайлович, ejen@course-as.ru Инвестор и Технический директор ООО 'КУРС-АС1', Москва, http://www.course-as.ru, Все наиболее важное обо мне:http://www.course-as.ru/Avsharov.html Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Бычков. Зайцев. Математическое моделирование электромагнитных и гравитационных явлений.pdf
Скачиваний:
274
Добавлен:
24.09.2019
Размер:
5.27 Mб
Скачать

тат для д,э соответствует известной из опыта низкой электропроводности вакуума, то есть очень сильному сопротивлению

потоку эфира в нём.

 

 

 

 

 

. По-

вима со скоростью эл,Cu

 

 

 

 

 

Выразим удельное геометрическое сопротивление

 

(257)

лучим

 

 

 

 

д,э

для вакуума через

 

. Характерная скорость в эфире

сопоста-

 

 

 

 

 

света. Поэтому в (264) возьмём

 

 

 

э ~

 

д,э

 

7.3 10−5 [1/см].

 

 

(271)

 

 

 

 

Доля площади

препятствий

на расстоянии между электро-

дами ~ 4 [см] составляет (257)

 

 

 

 

э = 1 + э 2.9 10−4.

Представленная в данном пункте методика позволяет по измеренным электропроводности и скорости тока изучать геометрию и внутренней структуры веществ.

21.11. Закон Видемана и Франца в металле и эфире

Закон Видемана – Франца устанавливает формулу для отношения коэффициента теплопроводности к электрической проводимости металлов и плазмы, см., например: [28, с. 186, 423, 508],

 

 

 

.

(272)

= 3 и

= 2/3 соответственно [28, с. 185, 186].

 

Расчёты в классической и

квантовой теориях электронов дают

 

 

 

 

 

 

 

 

 

359

 

Однако эксперимент свидетельствует о хорошем выполнении закона Видемана – Франца для металлов лишь при температурах несколько Кельвинов и выше комнатной. В промежуточной области он несправедлив, см., например: [121, с. 339; 154, с. 71] и обзор [ru.wikipedia.org/wiki/Закон Видемана_–_Франца]. В

этой области температур расхождение с опытом может состав-лять 3до 10 раз: для чистых металлов теоретически рассчитанное завышает реальное значение, для сплавов – занижает [121,

с. 339]. Поэтому принципиальными в данном законе являются

пропорциональность отношения

 

 

температуре и относи-

 

коэффициента

 

в некотором

тельно слабая зависимость от неё / эл

 

 

 

диапазоне температур, а не значение

 

.

 

 

Кинетическая теория эфира

раскрывает единую основу про-

 

 

 

 

 

 

исхождения явлений теплопроводности и электропроводности как движения эфира, вызванного градиентом плотности энергии, см. (141), (243). При этом физические причины возникновения градиента плотности энергии в эфире могут быть различны.

С позиций теории эфира теплопроводность макроскопического объекта, например металла, объясняется хаотическими колебаниями его структурных элементов (атомов), взаимодействующих посредством течения эфира (п. 21.5). Электропроводность макроскопического объекта, не имеющего внутри свободных зарядов, обусловлена создаваемым в нём потоком эфира как сплошной среды (п. 12.2, 21.9).

Теплопроводность, вязкость, диффузию и электропроводность макроскопических объектов в обычных лабораторных условиях можно рассматривать независимо от теплопроводности, вязкости, диффузии и электропроводности эфира, см. обсуждение в п. 21.5–21.8.

Вычислим отношение теплопроводности к электропроводности для металла. Формула для электропроводности (265) является достаточно универсальной, то есть имеет такой вид для лю-

360

бого вещества. В случае металла, как обсуждалось в п. 21.9, более подходит оценка (266), так как в опытах скорость распространения тока в металле сопоставима со скоростью света. Формула для теплопроводности металлов (254) отличается от фор-

мулы для эфира (248) учётом в металле кинетики тепловых кван-

тов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Представим отношение тк/ эл для металла в виде

 

 

 

 

 

 

элтк

=

,тк

 

,

 

 

 

(273)

ряда,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где – температура металла (см. конец п. 21.5), а параметры

эфира собраны в коэффициенте

 

, имеющем размерность за-

 

 

 

,тк

2 элтк

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,0

 

1

 

 

 

 

 

1/2

 

(274)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

,

д

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

, ,тк пт,тк ̅

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,0

тк

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д

 

,

, ,тк пт,тк

 

тк

 

 

 

 

 

 

д

 

 

 

 

̅

 

 

/

 

 

 

и

 

пт,тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В металле

 

 

 

 

 

 

 

сопоставимы со скоростью света и

 

(267). Поэтому коэффициент

 

(274) в (273) слабо

зависит от . Отсюда следует, что поведение эфира в металле

(272): тк/ эл ~ .

воспроизводит

известный из опыта закон Видемана – Франца

 

361

 

Рассмотрим отношение

 

 

 

 

 

 

 

 

в вакууме (эфире без веще-

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ эл

 

 

 

 

 

 

 

ства)

для коэффициента

 

 

теплопроводности эфира

 

 

в форме

 

 

 

 

 

 

/ эл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(248) при

 

 

 

 

 

 

 

 

э

(250) иэлектрическойпроводимости

эфира

эл

(265). Как и̅для

металла, представим

 

 

 

 

 

 

 

 

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эл

 

=

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(275)

где

– температура эфира,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ряда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– коэффициент с размерностью за-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

эл

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3/2

 

 

,

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 +

)

 

 

3/2 1/2

 

 

 

(276)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1/2

 

1

 

 

22 ,0 ээ

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

(3 +

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/2

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 +

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, так как

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент

 

 

 

(276) слабо зависит от

 

 

 

В (275)

 

 

 

(267), и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, так как среднеквадрати

-

ческая

тепловая скорость

(231) и скорость

 

 

направленного те-

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чения в эфире имеют порядок скорости света0. Таким образом, за-

кон Видемана – Франца (272)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

справедлив и в вакууме.

 

Воспроизведение закона

Видемана – Франца в металле и ва-

 

 

 

 

 

 

эл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кууме объясняется очень малым удельным геометрическим/ сопротивлением вних,прикоторомотношение T близкокконстанте (267), и сопоставимыми со скоростью света скоростями течений эфира в этих средах. При этом важно подчеркнуть, что,

362

в отличие от электронной теории электрического тока, рассмотрение кинетики ньютониев не требует введения свободных зарядов в металле и действующей на заряд силы, так как электриче-

ское поле в понимании эфира вызвано именно направленным

законе

 

 

,тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

движением нью ониев, см. формулы (21), (140).

 

 

 

 

 

Сравним

 

 

 

и

 

 

 

с зарядом электрона

 

, фигурирующим в

бега тепловых

 

 

 

, ,тк/ тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Видемана – Франца (272).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Концентрация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

средняя длина свободного про-

д,Cu, /100

квантов в меди

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, , ,Cu

273 [К]: Cu

 

 

 

 

 

 

пт,тк ≈

тк,д д

 

 

 

 

 

 

,0

 

 

 

=

 

 

 

,

характерной

плотности эфира

 

 

 

 

д

 

 

 

 

тк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(269),

 

 

 

(270),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

(254),

 

 

(223),

 

,тк

3.0 10−11

 

 

 

[статКулон]

0.063

 

,

 

 

тк,д

тк,д

 

 

– заряд электрона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Тогда

формула (273) принимает вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

элтк

тк

 

 

, тк 256 тк,д.

 

3.3

 

 

 

 

к значению

в

 

 

 

тк,д = 0.013

получаем

тк

, что близко

Например, при

 

 

 

 

 

 

,0

 

 

 

 

 

 

 

ной плотности эфира

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эфире

 

 

 

формуле (272).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, , ,0

 

 

 

(227),

 

э (228), характер-

Из (276) для констант

 

 

(223),

 

э

 

2.7 [К]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

имеемд

 

д,э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э

 

 

(222), скорости течения тока в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(271),

 

температуры эфира

 

 

363

1.47 10−9 [статКулон] 3.1 .

Тогда формула (275) принимает вид

 

 

э

 

 

 

 

э

0.11

 

.

 

(277)

 

 

 

 

 

 

 

эл

,

 

 

 

 

 

Длина свободного пробега в эфире под воздействием внеш-

 

э

1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

.

ней силы может увеличиться. Поэтому в (250) возьмём

 

[121, с. 339].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

известной из

Получим

 

. Это значение лежит в рамках

 

= 10

 

эксперимента погрешности

 

в формуле (272), см., например:

Таким образом, можно заключить, что закон Видемана – Франца воспроизводится в теории эфира для металлов и вакуума не только качественно, но и количественно.

Отсюда следует важный вывод: выполнение закона Видемана – Франца в какой-то среде не влечёт обязательного существования в ней свободных электронов.

Однако в физике закон Видемана – Франца (272) принимается как одно из основных подтверждений электронной теории проводимости металлов [154, с. 71]. Приведённый здесь вывод этого закона для течения эфира в среде при отсутствии свободных электронов показывает логическую несостоятельность такого обоснования.

Подчеркнём, что при выводе закона Видемана – Франца для некоторой среды важно учитывать в коэффициенте теплопроводности направленное движение частиц этой среды, которое имеется в электрическом токе, то есть рассматривать теплопроводность и электропроводность одного и того же кинетического процесса. Однако в физике при рассмотрении закона Видемана –

364

Соседние файлы в предмете Эфиродинамика