Ответы. Эволюция неоднородности - Андрей Гонжаленко 25 стр.


Жидкости являются жидкими потому, что в них размеры ореолов растяжения и ореолов вращения атомов примерно равны. Поэтому в жидкостях атомы стягиваются не прочно: связывающие силы растяжения протополя с переменным успехом компенсируются отталкивающими силами вращения деформационной волны в протополе. На этом фоне только у некоторых смежных атомов происходит обобществление ореолов вращения. Между ореолами вращения других атомов, которые стянуты не плотно, наблюдаются прослойки проточастиц. По всему объёму жидкости постоянно происходит разъединение одних смежных ореолов вращения и обобществление каких-либо других смежных ореолов вращения соседних атомов. Атомы в жидкости вступают друг с другом только в индивидуальные связи, только с самым ближним кругом, что делает их значительно более подвижными. И связи эти не очень прочны и не очень постоянны. Поэтому в жидкостях атомы уже не просто слегка вибрируют, как в твёрдых веществах, но уже заметно колеблются. А если возникнет хотя бы частичное совпадение направления такого колебания с колебанием соседнего атома, то атом жидкости совершает перемещение в пространстве на расстояние, сопоставимое со своим размером.

Дополнительное скрепление жидкостей в единую субстанцию также может обеспечиваться электронами, но такие электроны обобществляются только между некоторыми соседними атомами.

В молекулярных жидкостях могут образовываться кластеры, особенно это характерно для растворов и взвесей, причём, даже очень не насыщенных. В каждом кластере может быть от нескольких десятков до многих десятков тысяч молекул. Кластер характеризуется тем, что связь между молекулами внутри него сильнее, чем между его внешними молекулами и внешними молекулами соседних кластеров. Все молекулы кластера имеют обобществлённый ореол растяжения и частично обобществлённый ореол вращения. Индивидуальные ореолы вращения атомов, входящих в состав внешнего слоя молекул кластера, гармонизируются по направлению вращения. При этом по поверхности кластера, то есть вокруг этого кластера, образуется как бы новая обобщённая волна деформаций «что»  полей. В связи с этим, кластеры ведут себя, как некие мега молекулы, легко перемещаясь друг относительно друга, но без отрыва друг от друга. Именно эти кластеры обеспечивают такое знаменитое и никем не объяснённое явление, как броуновское движение.

Броуновское движение  беспорядочные колебания мелких механических частиц (например, пыльцы или сажи) в жидкости или газе. Все о нём слышали со школы. Но даже детская доверчивость не оправдывает слепую веру людей в то, что хаотичное движение молекул может сдвинуть наблюдаемые Броуном и всеми его последователями частицы. Во-первых, любая молекула или атом рассматриваемой среды в десятки (даже в сотню) тысяч раз мельче любой рассматриваемой броуновской частицы, а посему не в состоянии её сдвинуть при столкновении. Размеры атомов измеряются в пикометрах (1012м) а броуновских частичек  в микрометрах (106м). Во-вторых, даже если почти одновременно по частице ударяют и сотни, и тысячи, и миллионы атомов, то и они не могут сдвинуть её с места, так как все они бьют под разными углами и со всех сторон, буквально окружив частицу, тем самым усредняя своё общее воздействие до нуля. В-третьих, молекулы воды в опытах Броуна никак не годятся на роль «стремительно летящих» бильярдных шаров, ударяющих по пылинке: в любой жидкости амплитуда колебаний атома или молекулы не больше их диаметра, а частота колебаний огромна и не может быть заметна глазу, даже при трансляции через частицу. Всё это можно сравнить с мухой, колотящей лапками по спине слона. Вот я вам и открою тайну сейчас: броуновское движение вызвано тем, что частичка попадает под удары кластеров молекул среды. То есть она попадает в постоянно смещающиеся деформации ореолов растяжения и вращения молекулярных кластеров, очень подвижных и постоянно хаотически дёргающихся, как и подобает истинным виновникам броуновского движения. Вот так-то. Продолжим про агрегатные состояния.

Газы. Почему они газообразны? Вопрос далеко не банальный.

Атомы (молекулы) газа крайне не существенно растягивают ячейки протополя. В газах ореолы растяжения атомов на один  два порядка меньше, чем ореолы их вращения. В газах ореолы растяжения атомов в принципе не могут соприкасаться. Ореолы вращения атомов тем более ни когда не обобществляются. Равно как и общих электронов между атомами в газах не бывает. Атомы газов между собой не соединяет ни какая сила, наоборот  они отталкиваются друг от друга при любом соприкосновении ореолов вращения и разлетаются в разные стороны, пока только могут.

При уменьшении внешнего возбуждающего воздействия на газ, то есть при снижении его температуры, кинетическая энергия передвижения в пространстве атомов газа уменьшается: это приводит к снижению скорости движения атомов и к постепенному их сближению между собой и уменьшению амплитуд их свободного движения, то есть к меньшему количеству проточастиц между молекулами. Если снижение температуры продолжать, то у атомов газа ореолы вращения начинают уменьшаться уже не только из-за снижения скорости, но и по дополнительной причине нарастающей «тесноты». Теперь уже не хватает свободных проточастиц, из которых можно было бы формировать большие ореолы вращения для всех атомов. На определённом этапе ореолы растяжения выходят за границу сжимающихся ореолов вращения. Мы помним, что повышение плотности вещества в протополе проточастиц всегда снижает диаметр ореолов вращения входящих в состав этого вещества атомов, а ореолы растяжения при концентрации атомов, как правило, только нарастают. Как только ореолы растяжения, выйдя за границы ореолов вращения, получают возможность контактировать между собой, устанавливая более прочные межатомные связи, газ переходит в новое агрегатное состояние и становится жидкостью. Если продолжить снижение температуры, то атомы сжиженного газа снижают скорость и амплитуду своих движений уже до значений твёрдого тела, при этом соотношение размеров ореолов растяжения и вращения атомов также становится такими, что неизбежно формируется объёмная атомная решётка твёрдого тела. И жидкий до этого газ переходит в твёрдое агрегатное состояние.

Плазма. Главное отличие этого газоподобного агрегатного состояния вещества в том, что плазма из-за высокой температуры состоит из заряженных частиц, образующихся вследствие распада атомов. А распад этот как раз и обусловлен высокотемпературным энергетическим перенасыщением атомов. В основном, это отрицательные электроны, покинувших внешние орбиты атомов, и положительные ионы  «остатки» атомов в виде их ядер, либо одиночные протоны и нейтроны. Иногда в плазме попадаются и другие нейтральные частицы (это либо нераспавшиеся пока атомы, либо не имеющие заряда элементарные частицы). Суммарный заряд всех положительных и отрицательных (и нейтральных) частиц в плазме почти нулевой. «Почти»  потому, что плазма постоянно испытывает кокой-либо приток излучений. Для разных видов газа характерна своя степень повышения температуры для перехода в более высокоэнергетическое состояние  состояние плазмы.

В плазме ореолы растяжения смежных частиц не только не взаимодействуют, но и практически исчезают из-за сверхскоростей и высокой плотности этих частиц (опять же  нехватка проточастиц для поддержания ореолов). Да, скорость перемещения частиц в плазме огромна в сравнении с газами.

В плазме частицы друг друга игнорируют с молекулярно-кинетической точки зрения. Они не сталкиваются как корпускулы, как в газе. Они взаимодействуют как заряженные частицы. Представьте себе, если бы все шары на бильярдном столе имели бы разные электрические заряды  вся игра бы неузнаваемо поменялась. То есть в плазме не только отсутствует взаимодействие ореолов растяжения (как в газах), но и взаимодействие ореолов вращения блокируется превалирующей над ними силой взаимодействия отрицательных и положительных потоков энергий, исходящих из частиц. Отрицательная энергия уменьшения неоднородности и положительная энергия увеличения неоднородности играют главную роль в плазме, определяя взаимодействие её частиц.

Это взаимодействие выглядит не как в газах  между двумя сталкивающимися частицами. В плазме электромагнитное взаимодействие происходит между огромным числом близлежащих частиц, и даже во всём объёме частиц. Чем мельче частицы, чем выше их скорость и плотность, тем больше их взаимосвязь между собой, тем в большей мере распространяется эта взаимосвязь во всём массиве плазмы. Чем выше температура, тем мельче частицы и выше их скорость. Фотонная плазма  уже весьма приличное приближение к настолько тесному взаимодействию, что о массиве фотонной плазмы можно говорить, как о едином теле. Именно поэтому взаимодействие между частицами внутри массива плазмы в общем случае намного сильнее, чем взаимодействие между частицами плазмы на её пограничных слоях с частицами окружающей среды. То есть в плазме есть все предпосылки для самоподдержания целостности своего массива в окружающем пространстве, в окружающей среде, отличной по свойствам от плазмы. Кстати, для плазмы, состоящей из плоских элементарных частиц, самоподдержание своей целостной структуры вообще практически неизбежно. Ведь, как мы уже говорили, плоские элементарные частицы даже и без всякой плазмы почти не взаимодействуют с обычными, шароидными частицами.

Назад Дальше