CC BY
25ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
ФИЗИКА - ПРОЩЕ НЕКУДА Филатов А.И.
Филатов Анатолий Иванович - пенсионер, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: целью исследования является доказательство формул для вычисления физических постоянных - Планка, Больцмана, Авогадро, Стефана-Больцмана, газовых постоянных, показателей адиабаты, удельных теплоёмкостей, постоянной гравитации, электрической и магнитной постоянной. Область применения - учебная литература.
Ключевые слова: гравитация, электричество, взаимодействие проводников тока, излучение, термодинамика.
МРНТИ 29.01.33.
УДК 001.53
1. Введение. В справочнике по физике приведены значения постоянной - Планка, Больцмана, Авогадро, Стефана-Больцмана, гравитации, электрической и магнитной постоянной. В статье приводится формулы для их вычисления, а так же формулы для вычисления значений удельных теплоёмкостей и показателей адиабаты.
Методы исследования - анализ результатов опытов в которых были определены значения физических постоянных, удельных теплоёмкостей, показателей адиабаты.
Результатом исследования явился вывод формул для вычисления физических постоянных - гравитации, электрической, магнитной, постоянной Планка, Больцмана, Стефана-Больцмана, Авогадро, показателей адиабаты, удельных теплоёмкостей.
Постоянная Планка
Одним из трёх законов сохранения, является закон сохранения момента импульса, который вычисляется по формуле h = M*v*R.
Для протона размером Rn = 10-15м, массой М = 10-27кг,при скорости v равной скорости света , момент импульса равен постоянной Планка h = M*v*Rn = M*c*Rn.
Для электрона массой m = 10-30кг, находящего на орбите радиусом r = 10-12м, момент импульса h = m*c*r, (формула, предложенная Планком).
То есть при h = M*c*Rn = m*c*r, значит Rn/r = m/M, v = c*m/M. Для атома размером Ra = 10-9м, h = M*c*(m/M)2 *Ra. v = c*(m/M)2 , r/Ra = m/M. Для фотона, c длиной волны y = 10-6м, h = M*c*(m/M)3*y. Ra/y = m/M, v = c*(m/M)3.
Получается что скорость материи окружающая поверхность протона уменьшается по закону для сил внутреннего трения пропорционально расстоянию
То есть m/M (10"3o/10"27) = Rn/r (10"15/10"12) = r/Ra (10-12/10-9) = Ra/y (10-9/10-6). Постоянная Планка h = 6,62*10Л-34 дж*сек.
Постоянная Стефана - Больцмана
Энергия излучения равна числу вылетевших фотонов N, умноженному на энергию одного фотона е. Количество вылетевших фотонов N через площадь S за время t равно отношению объёма вылетевших фотонов V к объёму одного фотона v = y3.
N =V / v = S*c*t / y3, где y - длина волны фотона, c - скорость света.
Энергия фотона равна е = h*c / y, Длина волны фотона из опытов Вина, обратно пропорциональна температуре, то есть y = b / T, b - постоянная Вина. b = 2,9*10-3м*К
Энергия излучения E = N*e = 1/15 * S*t*h*c2 * T4 / b4 = S*t*D*T4
О A £ О A
Постоянная Стефана-Больцмана D = 1/15 * h * c / b = 5,67*10" дж/м .сек.К
Постоянная Больцмана.
Энергия фотона при данной температуре, e = h*c / y. При y = b / T, Энергия фотона e = h*c/y = 1/5*h*c*T / b = k*T. Постоянная Больцмана k = 1/5 * h*c / b. =
1,38*10-23 дж / К
Энергия газа равна энергии фотона e = h*c/y, умноженная на количество молекул. N = V/Ra3 = V*(M/m)3/y3 = V*(M/m)3 *T3/b3 где Ra3 - объём молекулы. Энергия E = N*e = (M/m)3 *V*T3 / b3 *h*c*T/b = P*V.
То есть давление газа вычисляется как P = (M/m)3 * h*c/b4 *T4.
Постоянная Авогадро.
Количество молекул Na в объёме одной грамм молекуле при нормальных условиях можно вычислить как отношение объёма грамм молекулы равного V = 0,0224 м3, к объёму .молекулы Ra3. При Ra / y = m / M, длина волны фотона, y = b / Т, число молекул Na = V/ Ra3 = 0,0224 / Ra3 = (M/m)3 * 0,0224 / y3 = (M/m)3 * 0,0224*T3 / b3 = 1,16*1023 шт. В общем виде число молекул N = (M/(m)3/b3*V* T 3.
По справочнику постоянная Авогадро равна отношению массы в 1 грамм к массе протона Na = 0,001 / M = 0,001 / 1,67 * 10-27 = 6,02*1023 шт.
Показатели адиабаты
Объём газа обратно пропорционален температуре в 3 степени V = N*Ra3 = N*y3 *(m/M)3 = N * (m/M)3 * b3/ T3. Давление газа пропорционально температуре в четвёртой степени P = (M/m)3* h*c / b 4 * T4. То есть при N - const, P34 * V и P * V43 -const. Показатели адиабаты 3/4 и 4/3.
При изменении давления газа в n раз, n = P2 / Pj= (T2 / Ti)4 = (Vi / V2)4/3. Температура T2 = T1 *n14, объём V2 = V1 / n34, затраченная работа А = P2*V2 - P1 *V1 A = n*P1*V1 / n3/4 - P1*V1 = P1*V1*(n1/4 - 1) = P1*V1*(T2 / T1- 1). При изменении объёма газа в n раз, n = V1 / V2 = (T2 / T1)3 = (P2 / P1)3/4. Температура T2 = T1 *n1/3. Давление P2 = P1*n4/3. Затраченная работа А = P2*V2 - P1*V1 А = (P1*n4/3)* (V1 / n) - P1 *V1 = P1*V1*(n1/3 - 1) = P1*V1*(T2 /'T1 - 1).
В учебной литературе отсутствуют формулы для вычисления показателей адиабаты.
Не приводятся формулы для вычисления затраченной работы на сжатие газа в n раз.
Удельная теплоёмкость газа.
Количество тепла на нагревании газа при постоянном объёме (изохоре) Q = E2 - Е1
= V1*(P2 - P1) = V1*(M/m)3*h*c/b4 *{(T1 + t) 4- T14 )} = V1*P1/ T14 *(T14+ 4*T13*t +6*T12*t2 + 4*T1*t3 + t4 -T14). Или Q = V1*P1/T1 *4*t*(1 + 6/4*t/T1+ t2/T12).
Удельная теплоёмкость при постоянном объёме cv = 4*P1 * V1 / T1 * t *(1 + 6/4 * t/T1). . .
При нагревании газа при постоянном давлении (изобара). P - const. V1 / T1 = V2 / T2 , то есть N1 / T14 = N2 / T24, или N2 = N1*(T2 / T1)4. Энергия Q = E2 - Е1 = k*(N2*T2 -N1*T1) = k*N1 *(T25 / T14 - T1).= k*N1*{(T1+t)5 / T14 - T1} = k* N1 / T14 * (T15 + 5*T14*t + 10*T13*t2 + 10*T12*t3 + 5*T1*t4 + t5 - T15). При V*P1 /T1 = N1*k. Теплоёмкость cp = 5*k*N1*t*(1 + 2*t / T1) = 5*P1*V1/T1 *t(1 + 2*t/T1) .В учебной литературе отсутствуют формулы для вычисления удельных теплоёмкостей.
Электрическая постоянная.
Энергия взаимодействия электрических зарядов Q1,Q2 обратно пропорциональна расстоянию R и вычисляется как число взаимодействий, умноженное на энергию одного взаимодействия. Энергия взаимодействия вычисляется как энергия фотона e = h*c/y , которая уменьшается на величину Ra/R. То есть e = h*c/y *Ra/R. Где R, y -расстояние, длина волны фотона. При Ra / y = m / M, e = 2,125 * (m / M)* h*c / R. Ra -размер атома, m - масса электрона, M - масса протона.
Число взаимодействий N = N1*N2 = Q1/ q * Q2/ q, Q1, Q2 - заряд первого и второго тела, q - заряд электрона, q = 1.6*10-19 кл,
E = N*e = (Q1 *Q2 / q2) *(2,125*(m / M)*h*c / R = 1 / 4nw * Q1*Q2 / R. Электрическая постоянная. w = 8,85*1012 кл2 / дж м. Магнитная постоянная.
Энергия взаимодействия проводников тока длиной L по которым протекают токи J1, J2 обратно пропорциональна расстоянию R, и вычисляется как число взаимодействий, умноженное на энергию одного взаимодействия. Энергия взаимодействия на расстоянии R, e = 2*h*c / y * Ra / R = 4,25 * (m / M) * h*c / R. Число взаимодействий N равно числу электронов в одном проводнике N1, умноженному на число электронов в другом - N2. То есть N = N1*N2 = Q1/q * Q2/q = J1 *J2*L2 / (q*c)2. E = N*e = 4,25* (m/M)*h / (c*q2) * J1*J2*L2 / R = z/2n * J1*J2 * L2 / R. Магнитная постоянная. z = 2n*4,25 * (m/M)*h / (c*q2) = 4n*10-7 дж*с2 / м*кл2. Постоянная гравитации.
Энергия взаимодействия тел массой M1 и M2 обратно пропорционально расстоянию R, и вычисляется как число взаимодействий, умноженное на энергию одного взаимодействия. Энергия взаимодействия вычисляется как энергия фотона имеющего давление P = h*c / y 4 и объём равный V = Rn3, которая уменьшается на величину Rn/R. e = P * V * Rn / R = h*c / y4 * Rn3 * Rn / R, при Rn / y =(m/M)3, e =1,38 * (m / M)12 * h*c / R
Число взаимодействий равно числу нуклонов одного тела умноженному на число нуклонов другого тела N = N1*N2 = M1/M * M2/M. Энергия притяжения E = N*e = 1,38*(m / M)12 * h*c / M2 * M1*M2 / R. = G*M1*M2 / R.
Постоянная гравитации G = 1,38*(m / M)12 * h*c / M2. = 6,672 * 10-11 дж*м./ кг2. Вывод:
В статье даны формулы для определения энергии взаимодействия тел на расстоянии - гравитации, электричества, проводников тока. Показано что электрические взаимодействия обнаруживаются на расстоянии больше чем размер атома, гравитация - на расстоянии больше чем размер нуклона. Приводятся формулы для вычисления постоянной гравитации, электрической и магнитной постоянных, постоянной Планка, Авогадро, Больцмана, Стефана-Больцмана. Приводятся формулы для вычисления значений показателей адиабаты, удельных теплоёмкостей.
Список литературы
1. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике, 1988.
2. Филатов А.И. Вестник современной науки. № 3/1, 2016. Энергия физических процессов. Волгоград.
3. Филатов А.И. Материалы за 24 научно практична конференция. Новината за напреднали наука - 2018. 15-22 мая, 2018. Формулы для вычисления физических постоянных. г. София.
4. Филатов А.И. Spirit Time № 7, 2018. Физические постоянные. Берлин.
