Теплообмен излучением между телами, разделёнными прозрачной средой

На основании закона лучистого теплообмена можно вывести расчетные уравнения для лучистого теплообмена между твердыми телами. Рассмотрим теплообмен излучением между двумя параллельными пластинами (серыми телами) неограниченных размеров, разделенными прозрачной средой. Для каждой поверхности заданы постоянные во времени температуры Т₁ и Т₂ (Т₁>Т₂), поглощающие способности тел А₁ и А₂. Выведем формулу для определения количества теплоты q₁₂, передаваемой от первой пластины ко второй. Падающий на первую пластину лучистый поток равен эффективному излучению второй пластины Е_эф2. Тогда плотность потока результирующего излучения

(11.20)

Вопрос 25. Первое начало термодинамики. Задача термодинамики. Работа. Теплота. Внутренняя энергия. Физическое содержание первого начала термодинамики.

Первое начало термодинамики выражает универсальный закон сохранения энергии применительно к задачам термодинамики и исключает возможность создания вечного двигателя первого рода, то есть устройства, способного совершать работу без соответствующих затрат энергии.

Внутреннюю энергию U термодинамической системы можно изменить двумя способами, совершая над ней работу или посредством теплообмена с окружающей средой. Первое начало термодинамики утверждает, что теплота, полученная системой, идёт на увеличение внутренней энергии системы и на совершение этой системой работы, что можно записать как δQ = δA + dU. Здесь dU — полный дифференциал внутренней энергии системы, δQ — элементарное количество теплоты, переданное системе, а δA — бесконечно малая или элементарная работа, совершённая системой. Так как работа и теплота не являются функциями состояния, а зависят от способа перехода системы из одного состояния в другое, применяется запись с символом δ, чтобы подчеркнуть, что δQ и δA — это бесконечно малые величины, которые нельзя считать дифференциалами какой-либо функции.

Первый закон термодинамики — Изменение внутренней энергии ΔU не изолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A внешних сил

Вместо работы А, совершаемой внешними силами над термодинамической системой, часто удобнее бывает рассматривать работу A’, совершаемую термодинамической системой над внешними телами. Так как эти работы равны по абсолютному значению, но противоположны по знаку:

Тогда после такого преобразования первый закон термодинамики будет иметь вид:

По своему физическому смыслу первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения (изменения) энергии в термодинамике. Если, согласно закону изменения энергии в механике, работа неконсервативных сил равна приращению механической энергии системы (в частности, имеющая отрицательный знак работа сил трения равна уменьшению механической энергии системы), то согласно первому началу термодинамики, приращение внутренней энергии термодинамической системы равно сумме работы внешних сил, совершенной над системой, и энергии, переданной системе путём теплопередачи.

Вопрос 26. Метафизика Декарта.

Центральным понятием рационалистической метафизики является понятие субстанции, корни которого лежат в античной онтологии.

Декарт определяет субстанцию как вещь (под «вещью» в этот период понимали не эмпирически данный предмет, не физическую вещь, а всякое сущее вообще), которая не нуждается для своего существования ни в чем, кроме самой себя. Если строго исходить из этого определения, то субстанцией, по Декарту, является только Бог, а к сотворенному миру это понятие можно применить лишь условно, с целью отличить среди сотворенных вещей те, которые для своего существования нуждаются «лишь в обычном содействии Бога», от тех, которые для этого нуждаются в содействии других творений, а потому носят название качеств и атрибутов, а не субстанций.

Сотворенный мир Декарт делит на два рода субстанций — духовные и материальные. Главное определение духовной субстанции — ее неделимость, важнейший признак материальной — делимость до бесконечности. Здесь Декарт, как нетрудно увидеть, воспроизводит античное понимание духовного и материального начал, понимание, которое в основном унаследовало и средневековье. Таким образом, основные атрибуты субстанций — это мышление и протяжение, остальные их атрибуты производны от этих первых: воображение, чувство, желание — модусы мышления; фигура, положение, движение — модусы протяжения.

Нематериальная субстанция имеет в себе, согласно Декарту, идеи, которые присущи ей изначально, а не приобретены в опыте, а потому в XVII веке их называли врожденными. В учении о врожденных идеях по-новому было развито платоновское положение об истинном знании как припоминании того, что запечатлелось в душе, когда она пребывала в мире идей. К врожденным Декарт относил идею Бога как существа всесовершенного, затем — идеи чисел и фигур, а также некоторые общие понятия, как, например, известную аксиому: «Если к равным величинам прибавить равные, то получаемые при этом итоги будут равны между собой», или положение «Из ничего ничего не происходит». Эти идеи и истины рассматриваются Декартом как воплощение естественного света разума.

С XVII века начинается длительная полемика вокруг вопроса о способе существования, о характере и источниках врожденных идей. Врожденные идеи рассматривались рационалистами в качестве условия возможности всеобщего и необходимого знания, то есть науки и научной философии.

Что же касается материальной субстанции, главным атрибутом которой является протяжение, то ее Декарт отождествляет с природой, а потому с полным основанием заявляет, что все в природе подчиняется чисто механическим законам, которые могут быть открыты с помощью математической науки — механики. Из природы Декарт, так же как и Галилей, полностью изгоняет понятие цели, на котором основывалась аристотелевская физика, а также космология, и соответственно понятия души и жизни, центральные в натурфилософии эпохи Возрождения. Именно в XVII веке формируется та механистическая картина мира, которая составляла основу естествознания и философии вплоть до начала XIX века.

Дуализм субстанций позволяет, таким образом, Декарту создать материалистическую физику как учение о протяженной субстанции и идеалистическую психологию как учение о субстанции мыслящей. Связующим звеном между ними оказывается у Декарта Бог, который вносит в природу движение и обеспечивает постоянство всех ее законов.

Декарт оказался одним из творцов классической механики. Отождествив природу с протяжением, он создал теоретический фундамент для тех идеализаций, которыми пользовался Галилей, не сумевший еще объяснить, на каком основании мы можем применять математику для изучения природных явлений. До Декарта никто не отважился отождествить природу с протяжением, то есть с чистым количеством. Не случайно именно Декартом в наиболее чистом виде было создано представление о природе как о гигантской механической системе, приводимой в движение божественным «толчком». Таким образом, метод Декарта оказался органически связанным с его метафизикой.

Вопрос 27. Уравнение Брэгга. Условия Лауэ. Рентгеновские трубки. Дифрактометры. Метод порошка.