Температура с точки зрения теории о фотоне




Скачать 39.72 Kb.
Дата13.07.2016
Размер39.72 Kb.


Температура с точки зрения теории о фотоне.

Новая теория фотона приводит к новому понятию температуры. Напомню, температура это характеристика фотона, который находится в состоянии излучения, а не элементарной частицы. Квант электромагнитного излучения имеет постоянную энергию константу, и не зависит от природы вещества, с которого он испускается. Квантования в этой теории исключено.

В свете новой теории: Температура есть скалярная физическая величина, характеризующая приходящий на один квант среднее значение мощности квантов электромагнитного излучения фотонов макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

Рассмотрим, как представлено понятие температуры в физики.

«Температу́ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия».

«... мерилом температуры является не само движение, а хаотичность этого движения. Хаотичность состояния тела определяет его температурное состояние, и эта идея (которая впервые была разработана Больцманом), что определённое температурное состояние тела вовсе не определяется энергией движения, но хаотичностью этого движения, и является тем новым понятием в описании температурных явлений, которым мы должны пользоваться»... П. Л. Капица (из Википедии).

Согласно новой теории фотона: он может находиться только в одном из двух состоянии. В состоянии элементарной частицы в составе вещества и кванта электромагнитного излучения вне вещества. Межатомное и межмолекулярное пространство, а так же и внутреннее пространство атомов и молекул, относятся к вакууму. Энергия фотона в состоянии кванта электромагнитного излучения величина постоянная. Каждый квант электромагнитного излучения обладает определенной мощностью излучения. Мощность излучения всех квантов испускаемым телом характеризует его температуру. А NK - мощность излучения фотона равна EK /t , где t – время испускания фотона или период колебания. Тогда:

NК = EK /t

Согласно этой теории, температура эта средняя мощность, приходящая на один фотон, испускаемым телом.

Среднее значение можно записать и так:

NКС = EK vС

VС –средняя частота электромагнитных колебании.

Из уравнения следует, что отношение средней мощности к средней частоте электромагнитного излучения величина постоянная и равна энергии кванта электромагнитного излучения.

Значит, температура должна выражаться не в Кельвинах, а в единицах измерения мощности Вт (Ваттах). Найти это соотношения можно исходя из экспериментальных данных 90-х годов XIX века.

« К концу 90-х годов XIX века были выполнены тщательные экспериментальные измерения спектрального распределения излучения абсолютно черного тела, которые показали, что при каждом значении температуры T зависимость r(λ, T) имеет ярко выраженный максимум (рис. 8.1.2). С увеличением температуры максимум смещается в область коротких длин волн, причем произведение температуры T на длину волны λm, соответствующую максимуму, остается постоянным:




λmT = b или λm = b / T.





Это соотношение ранее было получено Вином из термодинамики. Оно выражает так называемый закон смещения Вина: длина волны λm, на которую приходится максимум энергии излучения абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре T. Значение постоянной Вина




b = 2,898·10–3 м·К.




При практически достижимых в лабораторных условиях температурах максимум излучательной способности r(λ, T) лежит в инфракрасной области. Только при T ≥ 5·103 К максимум попадает в видимую область спектра. Максимум энергии излучения Солнца приходится примерно на 470 нм (зеленая область спектра), что соответствует температуре наружных слоев Солнца около 6200 К (если рассматривать Солнце как абсолютно черное тело)». Википедия.

Если взять за основу экспериментально определенный коэффициент



b = 2,898·10–3 м·К. , то можно определить VС среднюю величину частоты электромагнитного излучения, соответствующее определенной температуре. Тогда средняя величина частоты электромагнитных колебании, равно VС = 103451843167*T .

Далее определяем перевод температуры из единиц Кельвина в единицы Ватт.



N = 6,626 068 96(33)*10−34 *103451843167* T или N = 6,854* 10-20 *T

Для перевода температуры из ватт в Кельвина надо определить чему равен Кельвин в Вт.

Вт =6,854* 10-20 К К = 1,459* 1019 Вт

Световые волны также бывают разной частоты. Частота - количество волн, которые распространяются в пространстве в любой промежуток времени, обычно за одну секунду. Мы оцениваем частоту света в единицах циклов волн в секунду, или герцах. Частота видимого света, называется цветом, и составляет от 430 триллионов герц (красный цвет), до 750 триллионов герц (фиолетовый цвет). Опять же, полный диапазон частот простирается за пределы видимой части света, с менее чем 3 миллиардов герц (в радио волнах), и более 6 *10 19 герц (гамма-лучи).

Вода замерзает при температуре 1872,24 10-20 Вт. Гамма-лучи имеют температуру в Вт 3,97 *10 -14 Вт, что соответствует температуре в Кельвинах 580000 К.

Здесь надо учесть, что постоянная Вина была выведена для максимальной частоты, а мной сохранена по некоторым соображениям на среднее значение. Возможно, придется определение средней величины всего спектра излучения. Или изменить трактовку о температуре. Тогда она будет выглядеть так: Температура есть скалярная физическая величина, характеризующая приходящий на один квант среднее значение от максимальных мощностей квантов электромагнитного излучения фотонов макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

Дальнейшие теоретические исследования процессов может поставить точку. Однако надо заметить, что определение температуры ведется по максимуму спектра излучения телом. Например, максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).

Новая теория о фотоне позволяет иначе взглянуть на процессы, происходящие в микромире: исключить квантования, дуализм и упростить расчеты, предать физическим понятием более здравый смысл.



Автор: П.В.Трофимов



База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница