Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Названия и обозначения энергоносителей при переносе энергии

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Энергоносители при систематизации физических величин.
2. Обозначения энергоносителей в непроточной системе.
3. Физические величины при движении энергоносителей в проточной системе.
4. Уровневая физика об энергоносителях в системах.

1. Энергоносители при систематизации физических величин.

Энергию через контрольную поверхность физической системы могут переносить только реальные физические объекты (тела, молекулы, электроны, волны и т.д.). В физике эти объекты называют материальными носителями энергии или сокращенно энергоносителями. Свойства энергоносителей и выступают в качестве характеристик процесса движения.

К сожалению, вследствие математических операций с физическими величинами, характеризующими энергоносители, часто не проявляется реальное физическое содержание энергоносителей. А в технической литературе под термином “энергоноситель” чаще всего имеются в виду различные виды топлива, запасенная энергия которых может быть использована для целей энергоснабжения. В данной статье этот термин применяется лишь в том значении, о котором сказано в предыдущем абзаце.

Энергоносители обычно переносят энергию различных форм движения, то есть они выступают как носители нескольких координат состояния. Поэтому их можно назвать "ансамблями координат состояния". А.Вейник (1968) называл их "ансамблями зарядов".

2. Обозначения энергоносителей в непроточной системе.

Обобщенным обозначением характеристики любой формы движения на данном сайте принят символ q с дополнителыми индексами при необходимости. В любой элементарной форме движения системы будем различать характеристику единичного энергоносителя qе и характеристику суммарного количества энергоносителей q. Под единичным энергоносителем понимается энергоноситель, не делимый на части на данном уровне структуры материи. (Например, в электрической форме движения единичными энергоносителями являются элементарные заряды: электроны и позитроны.)

Суммарное количество энергоносителей q может изменяться лишь в открытых системах, то есть при проницаемой контрольной поверхности системы. Следовательно, символом dq обозначается бесконечно малое изменение суммарного количества энергоносителей в открытой системе. В закрытых системах количество энергоносителей не изменяется, то есть dq = 0, но может меняться интенсивность движения энергоносителей внутри системы.

В электродинамике и в гравидинамике количество энергоносителей измеряется в единицах заряда системы, то есть в кулонах или килограммах. Размерности и единицы заряда системы и единичного энергоносителя приведены в отдельной статье.

Обозначения, названия и размерности энергоносителей сведены для наглядности в таблицу. О символах размерностей в таблице рассказывается в статье, посявященной комплекту основных величин. Указанные в таблице обозначения и названия применимы для непроточных систем, то есть систем, не обменивающихся энергоносителями с окружающей средой или с соседними системами.

Название Обозначение Размерность
Характеристика единичного энергоносителя qе -1
Характеристика суммарного количества энергоносителей в системе q Q
Элементарное изменение суммарного количества энергоносителей в системе dq Q
Скорость изменения суммарного количества энергоносителей dq/dt -1

В равновесных физических системах, находящихся также в состоянии равновесия с окружающей средой, энергоносители движутся хаотически. Направленное движение энергоносителей внутри системы возникает лишь в период нарушения равновесия между системой и окружающей средой в течение так называемого переходного процесса, по завершению которого система вновь приходит в равновесие с окружающей средой, но уже при другом количестве энергоносителей в системе.

Скорость изменения суммарного количества энергоносителей dq/dt является скалярной величиной (никакого отношения к электрическому току она не имеет).

3. Физические величины при движении энергоносителей в проточной системе.

В проточных системах всегда имеет место направленное перемещение энергоносителей, которое является векторной величиной и обозначается l = (ln), где n - орт направления перемещения энергоносителей (орт направления, перпендикулярного поперечному сечению потока энергоносителей). Соответственно, скорость перемещения энергоносителей v = dl/dt. Количество перемещающихся энергоносителей обзначим qfl . Векторную физическую величину qfl = (qfl v) назовем движущимся энергоносителем (по аналогии с термином "движущийся заряд" в электродинамике) или перемещающимся энергоносителем.

Линейную плотность движущегося энергоносителя ifl = qfl /l назовем током энергоносителей. В электродинамике ifl соответствует электрическому току i, который является векторной величиной и не равен скалярному выражению (dq/dt). Это означает, что принятое в современной физике представление о том, что электрический ток является скалярной величиной и функцией от плотности тока, неверно.

Объёмную плотность движущихся энергоносителей (плотность тока энергоносителей) обозначим символом jfl = ifl /S, где S – площадь поперечного сечения, через которое переносятся движущиеся энергоносители.

Все обозначения, названия и размерности сведены для наглядности в одну таблицу.

Название Обозначение Размерность
Длина участка, на котором перемещаются энергоносители l L
Перемещение энергоносителей l L
Скорость перемещения энергоносителя v = dl/dt LT-1
Количество движущихся (перемещающихся) энергоносителей qfl Q
Движущийся (перемещающийся) энергоноситель qfl = (qfl v) LQT-1
Линейная плотность движущихся энергоносителей (ток энергоносителей) ifl = qfl /l QT-1
Объёмная плотность движущихся энергоносителей (плотность тока энергоносителей) jfl = ifl /S L-2QT-1

4. Уровневая физика об энергоносителях в системах.

В интенсивно развивающейся с середины ХХ века уровневой физике структура материи подразделяется на уровни и подуровни. И каждому подуровню соответствует свой энергоноситель (см. О.Бондаренко, 2005, В.Пакулин, 2012). Например, на подуровне “Частицы” уровня “Вещество” – это фотоны, электроны, протоны, нейтрино, на подуровне “Тела” – это атомы, молекулы, на подуровне “Космос” – это планеты, звезды, галактики. Каждый из таких энергоносителей обладает целостностью в пределах данного подуровня и сохраняемостью количества энергии в нем. В случае распада единичного энергоносителя какого-либо подуровня его части становятся энергоносителями другого более высокого подуровня.

Единичный энергоноситель в уровневой физике, как и в физике вообще, является квантом данного уровня или подуровня. Следует только иметь в виду, что на каждом подуровне квант уровня или подуровня имеет своё собственное физическое содержание и собственное количество сконцентрированной в нем энергии.

Рассмотрим сказанное на примере электрона. Каждый свободный электрон является носителем энергии электрического поля, создаваемого им, и носителем кинетической энергии механического движения электрона. Если уединенный проводник находится в состоянии, когда обмен его свободными электронами с окружающей средой отсутствует, он обладает суммарной энергией всех электронов проводника. При наличии обмена электронами между уединенным проводником и окружающей средой происходит изменение суммарной энергии проводника.

Точно так же каждый атом газа является носителем энергии гравитационного поля и кинетической энергии механического движения атома. Если газовая система находится в состоянии, когда отсутствует обмен атомами с окружающей средой, хаотическое движение атомов внутри тела приводит к нулю суммарную кинетическую энергию их броуновского движения. Остается лишь суммарная энергия гравитационного поля всех атомов.

Энергоносителями являются не только перечисленные выше материальные объекты, обладающие целостностью, но и волны. Каждая отдельно взятая волна представляет собой солитон, который и является энергоносителем. В отличие от энергоносителей с постоянным количеством энергии солитон теряет свою энергию при движении вследствие диссипации в окружающей среде.

Литература

1. Бондаренко О.Я., 2005, Уровневая физика. Что это? – Сборник статей, Бишкек, 96 с.
2. Вейник А.И., 1968, Термодинамика. 3-е изд. – Минск, Вышейшая школа, 464 с.
3. Пакулин В.Н., 2012, Структура материи. Вихревая модель микромира. – СПб, НТФ "Истра", 120 с.


© И. Коган Дата первой публикации 01.03.2008
Дата последнего обновления 30.04.2015

Оглавление раздела Предыдущая Следующая