Продолжение
Отрицательные давленияВ механике сплошной среды под давлением в жидкости (газе) понимается «предел отношения силы к площади действия». Внутри потока не видно ни силы, ни площади, поэтому такое определение непонятно. В уравнении Бернулли давление в жидкости (газе) в данной теории трактуется как внутреннее механическое напряжение, то есть в том же смысле, как и в твердом теле. В замечательной книге Дж. Гордона «Конструкции, или почему не ломаются вещи»
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON/CONT.HTM термин «напряжение» вводится как мера воздействия внешних сил на элементарные частицы материи, из которых состоит вещество, и которые вынуждены под действием этих сил сближаться или удаляться друг от друга. Это подразумевается в третьем законе Ньютона, который гласит, что действие и противодействие равны по величине и противоположны по направлению. Другими словами, сила не может исчезнуть просто так. Всегда и во всех случаях каждая сила должна быть уравновешена другой силой, равной ей по величине и противоположной по направлению, в каждой точке конструкции. Это справедливо для любых конструкций независимо от того, малы ли они и просты или велики и сложны, в том числе и для такой «конструкции», как объём молекул жидкости (газа) массой m.
Вводим следующие определения.
1. Напряжение – степень деформирования локальным силовым полем «не проявленной» части пространства (полевой среды, физического вакуума, эфира). Согласно закону Гука, напряжение прямо пропорционально деформации. То есть напряжение р пропорционально относительному изменению объёма DV/V.
2. Температура – степень деформирования динамического объёма частицы вещества, отражающая факт нагревания вещества при сжатии и увеличении объёма, то есть температура T пропорциональна DV.
Далее можно записать: p=kT/V (1),
где коэффициент пропорциональности k есть постоянная Больцмана, и уравнение (1) представляет собой уравнение состояния для элементарной частицы вещества (совпадает с уравнением состояния идеального газа): pV=kT.
Таким образом, напряжение и температура - суть два параметра, характеризующие действие внешней силы на вещество при деформации его объёма. Есть единое силовое (тепловое) поле, которое можно характеризовать механическими напряжениями - тогда температура будет являться фоном, и наоборот, как удобнее.
Обратите внимание – в данной теории температура и давление есть свойства процесса взаимодействия, а не самих частичек среды, как в существующей МКТ.
Далее, поскольку в законе сохранения энергии давление и температура входят в левую и правую часть уравнения, нулевой уровень их отсчета можно выбирать произвольно. Выбираем этот нулевой уровень для недеформированного состояния вещества, когда нет взаимодействия между частицами материи. Тогда сжатие (уменьшение расстояния между частицами) – это положительное давление (сжимающее напряжение). А растяжение (увеличение расстояния между частицами) – это отрицательное давление (растягивающее напряжение).
Расскажу одну историю. В 1981 году я, еще совсем молодой преподаватель, присутствовала на научном семинаре, где выступал один аспирант. Он измерял давление на глубине несколько сот метров при цементировании скважины, когда цемент «отсекался» от продавочной жидкости при посадке на гнездо соответствующего клапана. Поскольку плотность цементного раствора и, соответственно, его скорость больше, чем для продавочной жидкости, в этот момент там давление было меньше атмосферного. Но представьте себе его удивление, когда вакуумметр показал давление, большее одной атмосферы! Докладчик взмолился: «Ребята, помогите, сделал более десятка замеров, вакуум больше одной атмосферы!».
Незадолго до этого семинара на заседании кафедры мы изучали статью А.Хейуорда «Отрицательные давления в жидкости: как их заставить служить человеку»
http://ivanik3.narod.ru/AeroGidroDinam/r7210Heavord.pdf , и я объяснила этот эффект коллегам. Видимо, при большой величине абсолютного давления в глубине скважины все зародыши пузырьков пара в жидкости были уничтожены, и она стала способной выдерживать растягивающие напряжения (отрицательные давления). По странной причине, никто из присутствующих ученых мужей (в основном из МГУ) не знал об этой статье. Так что я «прославилась».
Вывод: наличие отрицательных давлений в жидкости обнаруживается во многих экспериментах. В частности, если жидкость перед прохождением её через насос специально обработать под высоким давлением и уничтожить зародыши лузырьков пара, и далее поместить её в гладкую трубу, чтобы уменьшить трение, высота всасывания насоса может достигать 18м! (такой эксперимент делали в Голландии). Но стоит только «щелкнуть» по трубе, как жидкость мгновенно вскипает и опускается до обычного уровня.
Уважаемые форумчане, завтра утром перейду непосредственно к секвойе.
RLN