34. Обратный дефект массы электронных оболочек атомов.

    Если ядра атомов при ядерных реакциях стремятся перейти в состояние с меньшей массой, то электронные оболочки атомов в различных реакциях стремятся занять такое состояние, которое, наоборот, соответствует наибольшей возможной их массе. Покажем это на примере атома водорода.

    Пусть в исходном состоянии электрон и протон находятся в свободном состоянии. Предоставим им свободу их действий. Под действием электрической силы притяжения протон и электрон объединятся в атом водорода. Примем, что электрон сразу же попадает на К – тую орбиту, т.е. ближайшую к протону разрешенную в атоме водорода. 

   Рассмотрим этот процесс.

Статья с математической доказательной базой находится здесь
(по ссылке)

https://yadi.sk/i/dSlklQ-xPmJ5rA

31. Механизм выделения энергии при химических и ядерных реакциях

31. Механизм выделения энергии при химических и ядерных реакциях

  Рассмотрим сущность механизма выделения энергии, возникающей при взаимодействии квантовых микрочастиц. Для того чтобы различать микрочастицы введем следующие два понятия:

- фундаментальные микрочастицы,

- базовые микрочастицы.

Фундаментальные микрочастицы – это кварки и электроны.

Базовые микрочастицы – это ядра атомов, атомы и молекулы.

Базовые микрочастицы состоят из фундаментальных микрочастиц. Ядра атомов состоят из кварков, атомы и молекулы – из ядер атомов и электронов.

Выделение энергии может происходить, в частности, при ядерных и химических реакциях. Для этого необходимо чтобы предварительно в пространстве происходило столкновение соответствующих, именно, базовых микрочастиц:

-при химических реакциях – атомов и молекул химических элементов;

-при ядерных реакциях – ядер атомов.

Но не при каждом столкновении происходит выделение энергии. Столкновения могут носить упругий и не упругий характер.

  Упругие столкновения – это такие, при которых после столкновение тип базовых микрочастиц не изменяется. При таких столкновениях выделение энергии не происходит, если исключить из рассмотрения тепловые эффекты. Сущностью упругих столкновений заключается в следующем. И ядра атомов и атомы представлены аналогичными конструкциями. Это совокупность фундаментальных микрочастиц, которые вращаются вокруг центров масс базовых микрочастиц. В ядрах атомов – это кварки, в атомах – это электроны. Такая модель базовых микрочастиц названа планетарной. Орбитальная скорость вращения фундаментальных микрочастиц настолько велика, что базовые микрочастицы в первом приближении можно представить в виде шариков с гладкой поверхностью, где поверхность представлена соответствующими внешними орбитальными фундаментальными микрочастицами. Таким образом, при упругом столкновении базовых микрочастиц происходит вдавливание их внешних оболочек, что уменьшает объёмы базовых микрочастиц, занимаемого ими пространства. В них происходит накопление внутренней потенциальной энергии. Это приводит к уменьшению скорости движения сталкивающихся базовых микрочастиц, т.е. происходит переход кинетической энергии базовых микрочастиц в их внутреннюю потенциальную энергию. При столкновении базовых микрочастиц начинает расти сила отталкивания, действующая между сталкивающими микрочастицами от нулевого до некоторого максимального значения. Скорость их движения уменьшается от исходной до некоторой минимальной величины. Затем сила отталкивания начинает преобладать над кинетической силой сталкивающихся базовых микрочастиц и микрочастицы разлетаются в пространстве, восстанавливая свои исходные обьемы, т.е. те, которые они имели до столкновения. При таких столкновениях выделение энергии не происходит.

  Но существует и второй тип столкновения базовых микрочастиц – не упругий. Здесь представляет интерес такой тип неупругого взаимодействия, который изменяет природу микрочастиц. При ядерных взаимодействиях изменяется тип ядер, а при химических, происходит всевозможные химические реакции. Такие взаимодействия возникают, если энергия сталкивающихся микрочастиц превосходит некоторое пороговое значение.

Отметим еще одно чрезвычайно важное обстоятельство, характеризующее энергетическое состояние базовых микрочастиц представленных нерадиоактивными ядрами и атомами. В свободном состоянии конфигурация базовых микрочастиц такова, что они находятся в таком стационарном состоянии, при котором внутренняя энергия этих микрочастиц минимальна. При этом состоянии из базовых микрочастиц невозможно выделение свободной энергии, т.е. они способны находиться в таком состоянии неограниченно долгое время.

В отличие от состояния с минимальной величиной внутренней энергии существуют два энергетически возбужденных состояния:

1. С увеличенным объёмом базовых микрочастиц.
2. С уменьшенным объёмом базовых микрочастиц.

Энергетическое состояние с увеличенным объёмом – это состояние, когда фундаментальные микрочастицы, представляющие данную базовую, переходят на вращение на более удаленные от точки центра массы данной микрочастицы орбиты. В этом случае, внешняя энергия затрачивается на перемещение фундаментальной микрочастицы на более высокие орбиты.

В целом энергетическое состояние фундаментальных микрочастиц, входящих в состав базовых, определяется:

- величиной их релятивисткой массы,

- кинетической энергией,

- потенциальной энергией,

- энергией орбитального вращательного движения.

В отличие от кварков, которые не способны покидать окрестности тех ядер, которые они представляют, электроны способны отделяться от атомов и существовать в свободном состоянии. Для таких электронов относительно тех атомов, которые они покинули, их энергетическое состояние определяется:

- величиной их релятивисткой массы,

- кинетической энергией,

- потенциальной энергией.

  У таких электронов исчезает энергия их орбитального вращательного движения. Для общего анализа энергетического состояния микрочастиц этот фактор не носит принципиального характера.

  Итак, увеличенное энергетическое состояние базовых микрочастиц может быть только при изменении их объёма либо в сторону его уменьшения, либо в сторону его увеличения. Рассмотрим, каким образом этот фактор относится к ядерным и химическим реакциям с энергетической точки зрения.

  Как было сказано выше, если при столкновении базовых микрочастиц энергия их столкновения превосходит некоторое пороговое значение, то происходит либо ядерное, либо химическое изменение их состояния. Поскольку энергия столкновения высока, то при столкновении происходит весьма бурная перестройка их структуры, представленная фундаментальными микрочастицами.

  При ядерных столкновениях исходные ядра могут либо объединяться в более крупные, либо делиться на более мелкие.

 При химических реакциях аналогичная ситуация возникает с взаимодействующими молекулами, в процессе которого образуются новые химические вещества. Но вот что здесь чрезвычайно важно, это изменение совокупной массы базовых микрочастиц до и после их столкновения, а точнее, ее уменьшение. Так вот, если после столкновения базовых микрочастиц их совокупная масса стала меньше, то только в этом случае происходит выделение энергии. При столкновении в ходе образования базовых микрочастиц, в продуктах столкновения фундаментальные микрочастицы срываются с их исходных стационарных орбит, и они хаотично переходят на вращение, как на более низкие, так и на более высокие орбиты их движения. На следующем этапе, в базовых частицах продуктах столкновения происходит упорядочивание орбит, т.е. их переход в стационарное, стабильное орбит вращение. При этих переходах происходит излучение избыточной энергии в виде фотонов. Это первый тип выделяемой энергии.

 Второй тип, это рост кинетической энергии результирующих базовых микрочастиц, родившихся при столкновении первичных базовых микрочастиц. Рассмотрим, почему возникает этот эффект.

 Стабильность стационарной структуры базовым микрочастицам обеспечивается уравновешенностью действия сил притяжения – отталкивания. В ядрах такими силами являются кварковые силы притяжения и центробежная сила отталкивания, вызванная вращением кварков вокруг центров масс ядер. В атомах такими силами являются электрические силы притяжения и те же центробежные силы отталкивания, действующие на вращающиеся вокруг центров масс атомов, электроны. Отметим, электрические силы является чрезвычайно мощными силами, например, именно за счет действия электрических сил отталкивания происходит выделение энергии при распаде ядер тяжелых химических элементов.

  Отметим, во вселенной выполняется закон сохранения энергии при протекании химических и ядерных реакций.

Во вселенной действует также закон релятивистского изменения массы. Это изменение массы физических объектов при изменении скорости их движения. В частности, при приближении скорости движения, как фундаментальных, так и базовых микрочастиц к скорости света, неограниченно растет величина их массы.

Как было сказано выше, выделение энергии происходит при протекании реакций:

- химических,

- ядерных.

Выделение энергии при ядерных реакциях происходит при:

- делении тяжелых ядер химических элементов,

- слиянии ядер легких химических элементов.

При делении тяжелых ядер выделение энергии происходит за счет электрической силы отталкивания, действующей между осколками делящихся ядер.

При слиянии легких ядер химических элементов выделение энергии происходит за счет чрезвычайно мощных кварковых сил притяжения, действующих между кварками.

При химических реакциях выделение энергии происходит за счет изменения величины электромагнитных сил, действующих между ядрами атомов и электронами (экзотермические реакции).

   Возникает вопрос, как конкретно действует механизм выделения энергии на микроуровневом организации материи вселенной?

  Рассмотрим две микрочастицы, тяжелую и легкую, которые взаимодействуют силами притяжения таким образом, что легкая микрочастица вращается вокруг тяжелой по стационарной квантовой орбите. Примем, центральная тяжелая микрочастица способна дискретно изменять свой заряд, которым она взаимодействует с легкой микрочастицей, либо он увеличивается, либо заряд уменьшается в два раза. Что произойдет при этом с легкой микрочастицей? При уменьшении заряда тяжелой микрочастицы легкая - перейдет на вращение по более удаленной квантовой орбите, а при удвоении заряда тяжелой микрочастицы, легкая перейдет на вращение по более близко расположенной орбите к тяжелой микрочастице. После перехода при удалении легкой микрочастицы от тяжелой, линейная орбитальная скорость ее движения уменьшиться, а после перехода на вращение по ближе расположенной орбите линейно-орбитальная скорость ее движения возрастет.

   Согласно действию релятивистского эффекта при этих переходах частица не просто переходит с вращения с одной орбиты на другую, она изменяет величину своей массы. При удалении легкой микрочастицы от тяжелой ее масса уменьшиться, а при приближении к тяжелой частице масса легкой микрочастицы возрастет.

  Теперь представим, легкая частица движется в пространстве самостоятельно по прямолинейной траектории. Что произойдет, если ее масса изменится? Согласно закону сохранения энергии масса не может бесследно исчезнуть, поэтому точно на величину изменения массы в энергетических единицах произойдет соответствующее изменение величины кинетической энергии движущейся микрочастицы. В этом и заключается сущность механизма выделения энергии при протекании химических и ядерных реакций вне зависимости от типов реакций.

   При взаимодействии базовых микрочастиц происходит изменение той структуры этих частиц, которая представлена фундаментальными частичками. Изменение этой структуры может приводить к следующим результатам, а именно, к изменению совокупной массы микрочастиц следующим образом. Если в продуктах реакций фундаментальные микрочастицы в усредненном плане переходят на вращение по более удаленным орбитам, чем те, по которым они вращались до столкновения базовых микрочастиц, то линейная орбитальная скорость их движения уменьшиться. Это приведет к соответствующему уменьшению их совокупной массы. Избыточная энергия преобразуется в излучение фотонов соответствующих энергий и кинетическую энергию базовых микрочастиц, родившихся в результате действий соответствующих реакций. Таким образом, не упругие взаимодействия между фундаментальными микрочастицами могут приводить к тому, что изменится совокупная масса фундаментальных микрочастиц, представляющих данные базовые микрочастицы и, в частности, она может уменьшиться. Если такое произойдет и только в этом случае возникает механизм выделения энергии при реакциях, действующих между базовыми микрочастицами, а именно уменьшится результирующая совокупная масса базовых микрочастиц, которая, в частности, преобразуется в их дополнительную кинетическую энергию, что и определяет величину части выделившейся энергии при протекании химических и ядерных реакций. Возрастает температура вещества. Таким образом, эффект уменьшения массы физических объектов является потенциальной энергией преобразование массы в кинетическую и фотонную энергии.

   Отсюда следует, если бы в природе отсутствовали релятивистские эффекты, то не наблюдался бы и эффект выделения энергии при химических и ядерных реакциях, возникающий при не упругом взаимодействии базовых микрочастиц.

Для атомных неупругих взаимодействий существует и следующий уровень состояния вещества, когда энергия сталкивающихся атомов монотонно растет. При росте энергии столкновения атомов наступает момент, когда целостность электронных оболочек атомов нарушается тем, что траектории орбит электронов начинает пересекаться. Это приводит к непосредственному столкновению электронов. При столкновении квантовые микрочастицы на короткое время преобразуются из квантового волнового состояния в корпускулярное и при этом не важно смотрит на них кто то или нет. А после окончания столкновения микрочастицы снова возвращаются в своё волновое квантовое состояние(дуализм микрочастиц). При наличии таких столкновений не возможно существование устойчивых электронных орбит в атомах, поэтому своими столкновениями электроны выбивают друг друга с атомных орбит. В результате столкновений электроны покидают атомы, таким образом, атомы ионизируются. Вещество переходит в плазменное состояние, представленное ядрами атомов и свободными электронами. Причем, по мере роста температуры вещества, его совокупная масса возрастает, т.е. вещество поглощает подводимую к нему извне энергию, которая накапливается в веществе, в частности, в виде релятивисткой массы.

Валерий Гребенников

8-928-16-00-581

http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/03/blog-post.html

17. Момент импульса и энергия.

 

17.  Момент импульса и энергия

***

Аннотация

          В статье рассмотрена возможность вращения свободного объекта без внешней реакции за счет его внутренней энергии и преобразование кинетической энергии вращения в другие виды энергии внутри объекта вращения и обратные преобразования.

***

 

Известный литературный герой, самый правдивый в мире барон Мюнхгаузен, когда попал в свою очередную трудную ситуацию и стал тонуть в болоте вместе с конем,  оказался не только самым «правдивым», но и самым находчивым. Он схватил сам себя за волосы и вытянул себя вместе с конем из болота. Архимед в свое время сказал: «Дайте мне точку опоры, и я переверну земной шар». Так что же общего в истории с бароном и высказыванием Архимеда?

Общее оказывается есть. Это возможность систематического изменения механических параметров физических объектов в целом без участия силы реакции на  взаимодействия с другими физическими объектами. По-другому поставим вопрос: возможно ли систематическое направленное изменение импульса и момента импульса у физического объекта за счет изменения его внутренней энергии? Можно иначе сформулировать задачу: возможно ли преобразование энергии собственного момента импульса земного шара в другой вид энергии, например, в тепловую или в кинетическую энергию поступательного движения Земли?

Анализ данного вопроса показывает: изменить импульс физического объекта за счет его внутренних энергетических возможностей нельзя, а вот момент импульса преобразовать в другой вид энергии можно. Можно также внутреннюю энергию объекта преобразовать в изменение его пространственной угловой ориентации, то есть за счет своей внутренней энергии объект способен повернуться на любой угол относительно окружающих его объектов без использования силы реакции этих объектов.

Почему же свободные объекты поворачивать в пространстве можно, а поступательно перемещать за счет использования их внутренней энергии нельзя? Принципиальная разница между импульсом и моментом импульса заключается в том, что энергия момента импульса локализована в пространстве, а энергия импульса является нелокальной. Последняя переносится в пространстве вместе с объектом на неограниченное расстояние в виде кинетической энергии объекта. Таким образом, вытянуть себя за волосы из болота нельзя, тут барон перегнул палку. А вот изменить осевую угловую скорость вращения Земли теоретически можно.

Представим себе следующую конструкцию: два одинаковых стержня  l₁  и  l₂, равные длине  l, пренебрежимо малой массы, соединены в центре приводом с автономным источником энергии, с помощью которого стержни способны вращаться относительно друг друга либо в одном, либо в противоположном направлении. На концах стержня l₁ закреплены грузики  m₁  и  m₂  массой m. Каждая половина стержня l₂ снабжена грузиками  m₃  и  m₄  массой  m, которые с помощью автономных приводов способны перемещаться между серединной и концевыми точками стержня. В результате получается два стержня и четыре грузика (рис. 1).

Представим, что стержни способны вращаться в плоскости чертежа относительно друг друга. Установим грузики  m₃  и  m₄  на концах стержня  l₂ (рис. 2). Приведем стержень  l₂  во вращательное движение по часовой стрелке. Что произойдет со стержнем  l₁? Для обеспечения выполнения закона сохранения момента импульса, стержень  l₁  придет в противоположное вращательное движение относительно  l₂, причем, на точно такой же угол, что и стержень  l₁.   

Примем, что  l₂  у нас является вспомогательным стержнем. Остановим  l₂, остановится и l₁.  Таким образом, мы получили конструкцию, в которой управление стержнем  l₂  приводит к управлению стержнем  l₁, а именно, мы можем установить стержень  l₁  в любое угловое пространственное положение. В частности, снабдив таким механизмом спутник, можно его поворачивать на любой пространственный угол. Например, если ему необходима конкретная пространственная ориентация относительно внешних космических объектов. Более того, вращением вспомогательного стержня можно вращать спутник с нужной нам, причем стабильной, скоростью. Чтобы перейти от одномерной к трехмерной ориентирующей системе, необходимо рассмотренную конструкцию, включая привод, повторить трижды. При этом плоскости вращения стержней должны быть смещены относительно друг друга на угол 90°. Обратим внимание, вращательный эффект можно получить, разместив устройство вращения в любом месте внутреннего пространства спутника, а не обязательно в центре его массы. Поворот все равно будет происходить вокруг точки центра массы спутника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Рис. 1                                                                               Рис. 2

 

Нет необходимости в бесконечном вращении стержня  l₂. Поворот стержня можно осуществить на базе следующего алгоритма (рис. 1).

Первый шаг. Поместим грузики  m₃ и  m₄   на концах стержня.

Второй шаг. Повернем стрежень  l₂  на нужный угол.

Третий шаг. Переместим грузики  m₃  и  m₄  к оси вращения стрежня.

Четвертый шаг. Повернем стержень  l₂  в исходное положение.

Пятый шаг. Переместим грузики m₃  и  m₄  на концы стержня l₂,  и далее алгоритм повторяется.

Взяв два таких устройства, работающих в противофазе, которые поворачивают объект в одном направлении, можно получить процесс непрерывного поворота объекта на нужный угол. В принципе, такое устройство способно вращать колеса транспортного колесного средства.

Рассмотрим следующую схему (рис. 3).

Плоский диск вращается вокруг точки О с угловой скоростью  w. На расстоянии  r  от центра вращения на четырех взаимно-перпендикулярных пружинках закреплено тело массой  m. Оси двух пружинок проходят через точку вращения центра вращения круга О. Конец пружины, направленный к центру вращения, соединим с возвратно-поступательным приводом П.     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3

Рассмотрим физическую ситуацию при неподвижном диске. Запустим привод и добьемся резонансного перемещения груза  m. Груз будет совершать колебательные движения вдоль радиуса диска. Теперь приведем диск во вращение. Что же произойдет? На груз будет действовать сила Кориолиса. При движении груза от центра диска к его краю эта сила будет направлена слева направо, а при движении груза вниз, то есть к точке О, – она будет направлена в противоположную сторону. Результирующая траектория перемещения груза будет соответствовать искаженной эллиптической траектории, причем, направление вращения груза  m  будет противоположным направлению вращения диска. Движения груза  m,  перпендикулярные к радиусу диска, через возвратно-поступательный механизм можно перевести во вращательное движение и таким образом снимать энергию, накапливающуюся в грузике  m,  за счет вращения диска О.

В результате, скорость вращения диска «О» будет уменьшаться.

Если же на одну из пружинок, размещенных перпендикулярно радиусу диска,  в противоположной от грузика «m» точке установить второй возвратно-поступательный привод, то энергию этого привода можно переводить в энергию момента импульса диска «О», и, таким образом, ускорять его угловое вращение вокруг точки «О». Это и есть та опорная точка, которая теоретически позволяет оказать влияние на угловую скорость вращения Земли вокруг ее оси.

Поскольку грузик m вращается по замкнутой траектории, то можно сразу же его вращение преобразовать во вращательную энергию, если грузик закрепить таким образом, чтобы он скользил вдоль рычага, размещенного в плоскости чертежа. При этом один конец рычага должен быть закреплен на оси перпендикулярно к рычагу. Ось вращения должна быть размещена в точке, вокруг которой вращается грузик m.

 

Вывод: космические объекты, в принципе, способны изменять свой момент импульса за счет своей внутренней энергии.

 

                                              Гребенников В.И.

8-928-16-00-581

 http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/03/blog-post.html

 

16. Концепция принципа действия солнечной вертушки.

16. Концепция принципа действия солнечной вертушки.

***

Аннотация

         Рассмотрены процессы, обеспечивающие вращение солнечной вертушки.

   ***

        Существуют генераторы механической энергии на базе солнечной радиации.

        Типовой генератор представлен следующей конструкцией. Это лопасти, вращающиеся вокруг оси вращения. Схема генератора представлена на рисунке 1:

Рис.1

     На отражающей поверхности возникает давление,  создаваемое солнечной радиацией, а на зачерненной поверхности, из-за ее поглощения этой радиации, давление в два раза меньше. При площади лопастей равной 1 квадратному метру и средним расстоянием от оси вращения равного 1 метру, вращающий момент равен

     Энергия вращения равна :

    Мощность равна:

 

     При:   f = 10000 об/мин.=  = 167 об/с

 

Где:   W – энергия,

          M – вращающий момент,

          φ – угол поворота,

         ω – угловая скорость,

        P – мощность,

        f  - частота вращения,

       t – время.

   Мощность солнечной вертушки ограничено тем пределом скорости ее вращения, которую способна выдержать конструкция вертушки.

     Обратим внимание на следующее обстоятельство. Примем, что если на начальном этапе температура вещества лопастей близка к абсолютному нулю температур, то давление солнечной радиации на лопасть с зеркальной поверхностью превосходит давление, создаваемое солнечной радиацией на лопасть с зачерненной поверхностью. Постепенно вещество лопастей нагревается до такой температуры, когда излучение зачерненной поверхности лопастей становится равной солнечной радиации.

      В этом состоянии картина вращения лопастей меняется кардинальным образом. И зачерненная поверхность и зеркальная начинает создавать одинаковый угловой момент теми поверхностями, которые направлены к Солнцу. Но с противоположной стороны лопастей зачерненная поверхность в первом приближении создает угловой вращающий момент за счет излучения энергии с ее поверхности, а зеркальная поверхность такого момента не создает. Это приводит к тому, что в установившимся режиме, солнечная вертушка меняет направление своего вращения на противоположное, т.е. начинает вращаться в обратную сторону относительно первоначального направления своего вращения.

Полная статья с иллюстрациями в книге        стр.445

https://disk.yandex.ru/i/pagzVy6pGQre5w на Яндекс диске 

Валерий Гребенников

8-928-16-00-581

http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/03/blog-post.html