на главную

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ “ДЕФЕКТ МАССЫ”

А. Л Дмитриев*, Ю. И. Каменских**, В. С. Снегов**

*Национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург, Россия;
**Всероссийский институт метрологии им. Д. И. Менделеева, Санкт-Петербург, Россия

Резюме: Приведены результаты точного взвешивания герметичного теплоизолированного контейнера с химическим нагреванием находящегося внутри него металлического цилиндра. Относительная величина температурного уменьшения массы пробного тела порядка не связана с действием воздушной конвекции или другими артефактами и объясняется отрицательной температурной зависимостью физического веса тел.

Температурная зависимость силы тяготения – одна из фундаментальных проблем физики. Особое значение эта проблема приобрела в связи с тем, что общая теория относительности, допуская крайне слабое положительное влияние температуры тела на его вес, фактически отвергает возможность измерения влияния температуры на силу тяжести в лабораторных условиях [1-3]. Неудивительно, что эксперименты, в которых замечена отрицательная температурная зависимость физического веса тел [4-8], вызывают упорные возражения со стороны теоретиков. Типичным аргументом критиков таких экспериментов является указание на решающую роль ошибок измерений, связанных с влиянием целого ряда артефактов – температурной воздушной конвекции, изменением плавучести, деформацией взвешиваемого образца, электромагнитными помехами и другими. Ниже описан эксперимент по взвешиванию помещенного в герметичный “бронированный” контейнер нагретого тела, в котором роль отмеченных артефактов крайне незначительна.

Рис. 1 . Устройство взвешиваемого контейнера. 1 – внешний цилиндр; 2 – внутренний цилиндр; 3 – открытый сосуд с дистиллированной водой; 4 – открытый сосуд с кристаллами NaOH; 5 – пенопласт; 6 – вакуумное уплотнение.

Устройство взвешиваемого контейнера показано на рис.1; диаметр внешнего цилиндра из латуни 60 мм, высота 62 мм, толщина стенок 3,5 мм, масса 475 г; диаметр внутреннего цилиндра из нержавеющей стали 45 мм, высота 46 мм, толщина стенок 4,5 мм, масса 280 г. В указанном на рисунке состоянии температура внутреннего цилиндра постоянна, масса полностью снаряженного контейнера равна 773,7651 г. Измерения массы с погрешностью отсчетов 0,1 мг выполнялись на лабораторных весах марки XP2004S Precision фирмы “Mettler-Toledo GmbH” при температуре воздуха в рабочем помещении 19,8 0C, влажности 31,8 %, давлении 1022,33 ГПа.

На втором этапе измерений контейнер переворачивается, после чего регистрируется текущее значение его массы. В перевернутом состоянии внутри малого цилиндра идет процесс частичного растворения кристаллов NaOH (массой 5 мг) в дистиллированной воде (массой 6 мг), сопровождающийся выделением тепла. Температура смеси в первые секунды реакции возрастает на 10 0C и, как показали специальные измерения, средняя температура внутреннего цилиндра, вследствие теплопередачи, в течение первых двух минут плавно увеличивается на 3-4 0C. Особенность данного эксперимента в том, что, во-первых, процесс растворения кристаллов щелочи не сопровождается выделением газов и, благодаря надежному уплотнению крышек контейнеров, истечение воздуха из малого и большого цилиндров (и соответствующая помеха взвешиванию) отсутствует. Во-вторых, благодаря большой массе внешнего цилиндра, температура его внешней поверхности, вследствие теплопередачи, в первые две минуты увеличивается не более чем на 0,2 0C. В результате, кажущееся уменьшение массы контейнера, обусловленное воздушной конвекцией, обусловленной различием температур поверхности контейнера и окружающего воздуха, в первые 2-3 минуты измерений не превышает 0,1 мг [8,9]. Высокая прочность внешнего цилиндра также практически исключает влияние его слабых температурных деформаций на изменение плавучести взвешиваемого контейнера (соответствующие расчетные формулы приведены, например, в [10]).

Рис. 2. 1 – экспериментальная временная зависимость изменения массы контейнера в перевернутом положении; 2 – расчетная зависимость изменения массы контейнера с учетом влияния температурной конвекции воздуха; 3 – экспериментальная зависимость температуры поверхности внешнего цилиндра

На рис. 2 показаны экспериментальные временные зависимости массы контейнера, температуры его поверхности и расчетное значение его массы, обусловленное температурной конвекцией воздуха у стенок контейнера [9]. Очевидно, ход кривых 1 и 2 существенно различается, при этом характерно заметное падение массы контейнера в первые минуты измерений. Приведенные результаты можно объяснить физической температурной зависимостью веса тел, отмеченной ранее в работах [4-6].

Сложный характер распределения температуры внутри обоих цилиндров на рис. 1 и связанная с процессами теплопередачи динамика его изменения обусловливают нелинейный характер временной зависимости измеряемой массы всего контейнера. Такое изменение массы удобно представить в виде суммы изменений массы составных частей контейнера, , где индекс 1 соответствует физическим условиям нагревания смеси жидкости и кристаллов NaOH внутри малого цилиндра, индекс 2 – внутреннему цилиндру, индекс 3 – внешнему. Коэффициенты описывают температурные свойства нагреваемых материалов [4], их массу, - изменение температуры. Полагая, что после первых 2-3 минут взвешивания основной вклад в изменение массы всего контейнера вносит изменение массы внутреннего цилиндра, получим приближенную оценку коэффициента (принимая во внимание неравномерное нагревание внутреннего контейнера, эффективное значение ). Это значение по порядку величины соответствует оценкам температурного коэффициента , полученным ранее для металлов [4,8].

Полученное в данном эксперименте существенное различие теоретического, с учетом наиболее значимого фактора – конвекции, и наблюдаемого значений массы контейнера подтверждает факт сравнительно сильного отрицательного влияния температуры тела на его физический вес. Исследования подобного температурного “дефекта массы” будут полезны для развития как метрологии массы, так и физики тяготения.

Авторы благодарят доктора химических наук И. Б. Дмитриеву за рекомендации по выбору химического нагревателя.

Литература

  1. Misner C.W.,Thorn K. S. and Wheeler J. A. Gravitation, Vol. 1,2, Freeman & Company, San Francisco, 1973
  2. Weinberg S. Gravitation and Cosmology, John Wiley & Sons, N.Y. , 1972
  3. Assis A. K. T., Clemente R, A. Nuovo Cimento, 108 B (6), 713 (1993)
  4. Dmitriev A. L, , Nikushchenko E. M. and Snegov V. S. Measurement Techniques, 46 (2), 115 (2003)
  5. Dmitriev A. L 18th International Conference on General Relativity and Gravitation (GRG18), Abstract Book, 77 (2007).
  6. Dmitriev A. L. AIP Conference Proceedings 969, 1163 (2008); 1103, 345 (2009)
  7. Fan L., Feng J., Liu W., Engineering Sciences, China 12 (2), 9 (2010)
  8. Дмитриев А. Л., Инженерная физика, № 3, 48 (2012)
  9. Glaser M. Metrologia. 27 (2), 95 (1990)
  10. Dmitriev A. L. Intellectual Archive, 1(5), 24 (2012)
на главную

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution