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热探求的进程和曙光

作者:佚名  人气: 次  时刻:2018年08月25日  星级:

一、热是什么、来自哪里?

温度是什么?现代一般的答复是物质的冷热程度。这是个浅薄的答复。

温度、是物理学的一个最基本的参量,人间万物都存在于必定的温度之中、一切物质特性都能特定的温度中改动。热是天然界最遍及的现象,遍及得让人视而不见。可是热是最奇特的,热是什么,热从何而来?一向是科学的天问。

二百年前,研讨者看到:阳光带来温暖、冲突发作了热、焚烧构成了热。根据现象,热被界说为:热是一种特别的物质,热没有分量,可以在世界中处处活动,可以进入物质内部,添补着物质的微粒间的缝隙,并且引起一般物质的扩张、改动。[1]

一百年前,原子、分子论初现端倪,布朗试验再度被注重:物质温度高,液体、气体分子磕碰运动的速率加速。所以界说:热是很多分子无规矩的运动。

这个观念是一个前进,在热与(物质的分子)运动的速率之间建立了联络。可是,该理论只是建立在物质的液体、气体层面,以为热来自分子冲突与磕碰;固体分子方位固定,该理论对固体热现象的解读勉强;分子热运动理论只是停留在分子层面,对热引起的规矩改动的相变、对热发光的现实谈论力不从心、难以深化。

分子热运动理论根据布朗试验,呈现的是分子乱七八糟的运动。可是天然物质在温度中体现得安分守己、精确、规矩:一切纯洁物质都有固定的熔点、沸点;水在0℃结冰、100℃欢腾;磁性物质在温度上升到了居里点磁性消失;超导物体必定要到达临界低温、超导才干发作。物质这些有规矩的现象和改动都与温度有精准、亲近的相关。那么,温度是什么,在热的效果下,物质规矩、精确改动的内涵机制是什么?

大天然坦露天机,给出了很多的物态随温度改动的精确数据,提示了改动与温度之间的默契,提示着到达默契必定存在着内涵的精巧。这精巧的机制的结构是怎样?是怎么工作?精准的改动给物理研讨者宣布了洪荒之问。

近代学者们在热机的卡诺循环提示下,提出来“熵、焓”等理论,这些个理论只是可以总结微观的热力现象,热力学研讨只能停留在核算、微观层面,核算对微观详细的物质热现象力不从心,更难以解说热使物质发作的奇妙改动。

80年来,量子物理设置禁区、封闭了对核外电子运动的探求,物质物理的谈论无路可走、陷入窘境,使热学研讨后退在热质之说上,几十年难有建树,所以,物理热学降温。

世界前沿的物理学重视热门、大旗直指:天主粒子、量子羁绊、大爆炸、暗物质、虫洞穿越等等耸人听闻、难以查验的巨大上。

高端、大气、天马行空的宣扬,可成为蛊惑人心的谈资、请求经费的噱头。可是实在的科学是要面临前史、面临孩子,需求实在诚实,逻辑理性。

天然物质在温度中的改动显着,可是量子物理的禁闭,探求的头绪全无、寸步难行,核算核算、分子热运动的研讨陷于窘境。天主把物理热学大门紧锁、必定在别处翻开窗。研讨物理热学规矩的内涵机制,路在哪里?大天然的天机深藏在哪里?

不必找,天主之窗早已翻开,明晃晃的——天然火光。

大天然把热和光构成一对孪生姐妹,物质加热到了必定程度必定发作光。亘古以来,火光照亮黑夜,人们在炉火中烹饪食物,在篝火周围愉快的跳舞,在圣火照射下开奥运会。“热和光”成了文学的口头禅,热和光是热学探求的曙光。亮堂的火光一向讲述着天然热学的奥妙,惋惜人们对夺目的火光传递来的信息视而不见。

二、火光的奥妙

60年前的冬季,家家户户烧煤炉取暖,一个猎奇的男孩把粗铁丝、瓷片、石头、玻璃等别离放进炉火中,这些物体都能烧成橙红色并宣布亮光,取出后,光色由橙红-红-暗红-本来色彩。疑问:黑乎乎的煤为什么可以烧出红亮的火光?为什么一切的物体都能烧红并发光?橙红色的光是哪里来的?取出来后,温度逐渐下降,红亮的物体逐渐变暗,是什么使得色彩发作改动?

天然的炉火、蜡烛、酒精灯、白炽灯在火光中昭示咱们:炽热之中、物质就可以受热发光,在炉火中,温度高-火光黄亮;移出炉火,温度低-火光变暗。这温度与火光的色彩之间的联络是亲近对应、很有规矩的啊!这种温度-光-色彩的相关来自哪里?

后来在大学学到:光是必定频率的电磁波。火光来自高热的物质,那么,是高热物质宣布了电磁波,高热下物质的核外电子发作跃迁-辐射出了电磁波。火光是高热物质的电子跃迁所辐射出的电磁波。

物质宣布的光实际上是电磁波。温度升高,电磁波的频率从微波、红外波、到可见光——赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫……由低到高。将以上几项物理现象联络起来,加以概括,咱们就可以得到下表:

大天然在火光中昭告咱们:

1、温度高、物质发光频率高,物质的发光来自高速率的核外电子的跃迁。标明:温度高-核外电子的工作速率高-跃迁辐射出的光波频率高。反之,温度下降,核外电子工作速率变慢,辐射的频率下降,色彩随之变暗。

2、在这发光色彩与温度正相关。这种温度-发光色彩的相关的内涵机制是:核外电子工作速率跟着温度规矩改动,热便是核外电子工作的速度。

3、上述表格中物质光色与温度的一起以及物质相变精确的温度告知咱们:物质一切原子的核外电子的速率是规矩一起的,

文章最初的天问:热是什么,热从何而来?现在就有了答案。热不是分子的无规矩运动。热来自物质核外电子的工作速度。

由此,咱们就可以振振有词地答复陈旧的猜测:热不是专门的物质,所以热并不能添补物质的微粒间的缝隙;热包括在运动中,是一种运动状况的体现,热没有分量;热只是是物质核外电子的运动速度,速度快-温度高,所以热是原子全体才有的效应。原子温度高于环境,核外电子才会发作跃迁,并且向外辐射电磁波。这也算是热可以在世界中处处活动。

铁定的现实:火光、频率、核外电子速率相依相存的严密相关笃定,透露了原子的核外电子的工作速率是相对安稳的、是跟着温度改动而呈规矩改动的。温度高-核外电子工作速率高-价电子跃迁发光频率高,环环相扣、逻辑清楚,反之亦然。这是一个被近代物理疏忽的重要细节,撒播百年的电子运动无规矩的电子云理论是物理源头的疏误,电子云理论应该收场。

在一百年前,早就有学者发现了火光色彩随温度变的天然规矩,研讨者在温度与波长(惋惜不是频率)之间建立了数学公式。可是,在电子云的阴霾笼罩下,科学界忌讳谈论电子规矩运动,与天然现实坐失良机。后来量子物理的波、粒二象性理论、测禁绝原理,强化了电子运动的不可知论,建立了思维囹圄,逼迫划界了高墙电网,核外电子的工作线路、速率成为科研的禁区、雷区。之后的科学探求只能绕开禁区、违背天然实在,致使当今物理隐藏许多本身无法处理的疑问、迷路难返。

其实现代物理学早就在用核外电子工作速率来丈量温度:如:激光测温仪,丈量的是脑门红外线的频率,得到的是人的体温。

还有一个高端案例:华裔科学家朱棣文教授因激光冷却捕获气体原子试验,取得1997年诺贝尔物理奖。朱先生的试验把钠(Na)气体冷却到了1μK。

如此低温怎样丈量?用的是飞翔时刻法(TOF),丈量的是原子的初始速度,由速度散布可推出原子的温度。即:用气体(价电子)运动的速度估测其温度。这种丈量与以上“温度——速度”思路一起。原因是:温度低—气体的价和电子速率慢,气体分子运动速度慢。(价和电子速度被软禁,分子往下掉)

试验中,激光与Na分子的价和电子的电磁波发作干与,使核外电子的工作中止(试验所软禁的实际上是核外电子,使之速度挨近零),气体分子温度也就冷却近零。由于干流的量子物理忌讳议论核外电子速率,所以文献中说的是用飞翔时刻法(TOF),丈量的是原子的初始速度。

知道了热是物质核外电子的工作速度、温度高-核外电子工作速率高。文章最初的所述:纯洁物质都有固定的熔点、沸点;磁性物质的居里点;超导物体的在临界低温、超导发作。都与温度有精准、亲近的相关、都是物质核外电子的工作跟着温度有规矩改动成果。

三、几个推论

科学探求好像侦察破案。细节和头绪至关重要。火光色彩随温度改动提示天然物质内部的信息、是破案的蛛丝马迹、是电子规矩运动的冰山一角。冰山下面您会发现:电子的规矩工作是原子核外最活泼、最活跃的要素,核外电子规矩运动是物质构成及其理、化、生特性的总根源。

上篇文章,以天然物质热发光的现实,证明了:热是物质核外电子的工作速度,物质的温度与核外电子的工作速度严密相关,这是一个以现实为根据的、全新的物质物理学概念,“”还带来了什么内部消息?

有网友喜爱看我博客中的逻辑思维,在证明了物质的温度便是核外电子的工作速度之后,又有了一连串的推理,请您验证以下推论是否合理。

推理一、根据:温度——核外电子的工作速度,物质热现象都是核外电子规矩运动的成果。所以,但凡与温度相关的科学探求、都应该首要考虑其核外电子运动相应的速度。研讨物质的熔点、沸点、居里点、超导临界点,都要与该温度时的核外电子的工作相相关。

推理二、物质的结构,都是在必定的温度条件下的存在,温度变-结构变。那么物质的结构:是冰、是水、是一种热存在,也是其核外电子运动的成果。所以物质结构的存在,应该是在该温度条件下核外电子工作线路、速率的成果,不是化学键。百年物质构成的化学键理论不是天然的实在。

推理三、材料的的功能取决于其核外电子的线路、工作速度。这是材料科学的新初步。

推理四、金属材料的热处理,是经过温度改动金属材料的机械功能。所以热处理便是经过温度改动金属材料的核外电子的工作速度。

推理五、物理学界说,物质的温度高,便是该物质具有较高的热量。那么热量便是核外电子工作所构成的物理量。热量是物理学的多种能量之一,能量可以彼此转化,所以,核外电子工作所构成的物理量可以与其他能量彼此转化。咱们就此可以解读世纪之问——能量是什么?

推理六、热是物质核外电子的工作速度,那么热传递便是传递核外电子的工作速度,也便是逐渐改动核外电子的工作速度。热传递有对流、传导、辐射三个途径,所以传热也便是经过三个途径改动核外电子的工作速度。

推理七、热是电子绕原子核工作的成果,温度是原子全体才会有的现象。所以,单个的电子就不存在温度、也不可以带着温度,天然界没有热电子、冷电子。那个“金属由自由电子传热、导电”是个盛行百年的过错。

推理八、超导发作,物质的温度极低,所以超导构成时核外电子速率缓慢。

推理九、人患病发烧,细胞的电子速率有所上升。

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四、温度与物质结构

纯洁物质存在固定精确的熔点、沸点,阐明纯洁物的核外电子转速是精准同步的。都与温度有确认、亲近的相关,在特定的温度条件下同步发作改动。

与温度直接相关的是核外电子运动。规矩必定源于且遵守更深层的规矩,那么,物质与温度相关的一切特性都是核外电子运动所促进、核外电子的规矩的运动是相变温度改动物质特性发作改动的直接原因。

物质的结构,都是在必定的温度条件下的存在,温度变-结构变。那么物质的结构是一种热存在,也是热现象、也是核外电子运动的成果。所以物质结构的存在,应该是核外电子工作的成果。

物质的构成:共价晶体、金属晶体都与价电子数和价电子的价和运动相关。天然界的气体,同类原子总是两两结合,不同类原子结合、总是使分子的价电子之和是8、或8的整数倍。这种现象告知咱们除了惰性气体,原子总是彼此招引对方的价电子构成结构元(图一中椭圆),然后构成晶体。

4价的共价晶体,碳,一般是金刚石(四面体)结构或石墨结构,每个原子对外有4个衔接,阐明4个价电子与周围4个原子构成晶体结构。5价的共价晶体,则是构成棱方晶体。(如图一)

金刚石晶体(四面体)         棱方晶体

图一

物质的相变-物质呈现为固体、液体、气体,都与价和电子随温度而改动的运动线路、速率相关。物体的构成和相变都是核外电子随温度规矩改动的成果。[2]那些金属键、共价键、离子键、范德瓦尔斯键等等化学键都不是天然的实在。

铁磁物质常温下呈现磁性,到了居里点磁性消失。阐明磁性与温度相关、与价和电子的运动相关;天上雷电的构成与冷空气、与温度相关,提示人们:雷电也与核外电子运动相关。

物质热的现象都是核外电子规矩运动的成果,但凡与温度相关的科学探求都应该首要联络核外电子运动进行考虑。磁性物质在居里点磁性消失;超导体的在临界低温、超导发作。

那些测禁绝、电子云理论、不置可否的量子理论,明显与物质精准同步的特性方枘圆凿,禁闭人们谈论核外电子的规矩运动,封闭了人类对物质的研讨途径,蛮横蛮横,是跨世纪的科学过错。

五、热能、能量

清晰了热是什么,也就不难解读热量,热便是核外电子工作的速度。热量便是物质核外电子的工作动能的调集。热量是很多的能量中的一种。能量可以彼此转化,那么就可以经过热能破解其他的能量。

能量,是当今社会最常运用的词。能量无所不在,但又看不见、摸不着。在中学就学习了各种方法的能量——能量转化、能量守恒。

能量终究是什么?是物理学依然震响的天问。

核外电子在绕核工作着,温度——核外电子的工作速度,大天然用电子的运动速率包括热,也便是运用电子的运动的动能带着热能,所以就告知咱们能量的载体——电子的运动。化学能、光能、电能、都可以转化成为热能、都可以进步物质核外电子工作速率,阐明各种能量都可以加速物质核外电子的工作速度,可以加速物质核外电子的工作速度是一切能量的一起根底。

除了电能、光能(以下论说),化学能、生物能、都包括在物质之中,都具有较高的核外电子速率,可是这种高速率不是温度很高,这与价电子数和原子结构有关,例如,氧气和氢气都具有很高的核外电子速率、具有较高的化学能,氢、氧反响成了水,放出了能量。

电能、光能,化学能、生物能、都具有推进核外电子加速运动的动能,有了这个一起的根底,因此能量可以彼此转化,由于转化前后的能量都是电子的运动,所以总量不变——能量守恒。

微观世界的机械能:轿车可以奔跑,是汽油与氧的化学能反响,构成气体胀大(核外电子线路改动),推进发动机的活塞。机床可以工作,是电流发作磁力,推进电动机工作。所以微观的机械能都是电子运动推进而来。

能量为什么会守恒?能量为什么能在物质之间搬运、能量的方法为什么能彼此转化?其内因便是核外电子的运动。核外电子的运动方法、运动速率、运动的动能,是独立呈现的热能、光能、化学能、生物能存在彼此联络的内涵原因;核外电子的运动,是能量转化、能量守恒的内涵原因。

能量是电子规矩运动的动能,能量包括在电子规矩运动的速率之中,能量由电子的运动以及辐射、接纳电磁波进行传递、转化。

六、传热问题

中学学过:物质的传热有三个途径:热对流、热传导、辐射。热对流很好了解,现在就来谈论传导、辐射。

热辐射是不存在的,所以我把辐射前面的“热”拿掉了。咱们现已证明:热是核外电子绕核工作速率、热是原子全体才会有的现象,这种原子现象是不能辐射的。在上篇文章热和光的谈论中,确认了高温物质辐射的不是热、实实在在是多种频率的电磁波(包括红外线),所以应该叫做电磁波辐射。

核外电子绕着中心旋转着,电子工作伴生着电磁波,工作速率便是物质温度。原子总是处在必定的环境之中。当外界的温度较低,高速工作的核外电子发作跃迁,下降本身的速率一起向外辐射电磁波;当外界温度较高,处在温度较低的原子就吸收外界辐射的电磁波,加速本身的核外电子工作速率,即提高了本身的温度。

天然界一切原子都不是孤立的、停止的。都是在这样不断地辐射、接纳着电磁波,与外界进行着沟通,维持着一个动态的平衡。这样,从传热到辐射都成果了“热总是由高温物质向低温物质的传达”的热力学第二定律。

原子高温时,核外电子跃迁,辐射电磁波,下降本身的速率,失去了能量。原子低温时,核外电子还能吸收外来的电磁波辐射,提高工作速率——获取能量。物质便是这样与外界经过辐射或接纳辐射与外界进行热沟通。

人们晒太阳、烤火,接纳着热源辐射过来的电磁波、红外线,随即提高了本身细胞的核外电子的速率,感觉到温暖。所以把电磁辐射叫做热辐射。光辐射不尽然是热辐射,光伏电池就直接把阳光能转化成电能。

有热学研讨者根据“热传递进程的不可逆”,无限扩展其时刻、空间,直至整个世界都会到达热平衡,构成所谓的“热寂”。现实上这种现象从未发作,连热寂的趋势也不存在。这是由于:天然界不只有热力学第二定律,大天然还存在最基本的哲学——循环,天然万物都在生生不息的部分循环之中。雨、生命、春夏秋冬都是如此。热也是循环、在某些部分规模循环,不会在世界间构成热寂。

热传导   人们早就注意到,不同的物体,其导热才能是不相同的,当固体物质部分遭到高温时,金属物质传热快,而非金属物质及化合物传热缓慢。所谓的热传导,便是当物体部分受热时,这个部分的电子速率添加,并且影响到附近结构元的核外电子的速率添加,构成了热传导。

金属物质传热快,不是由于金属内有什么“自由电子”。而是由于金属内的每个结构元内的价和电子的速率相对独立,金属受热时,因价和电子没有牵连,速率当即升高,经过磁场影响传递给附近的原子,使附近价电子工作调和,速度差异挨近。热传递是经过电子工作的磁场传递的。

而非金属的价电子数较多,每个中心周围有4 个或更多的价和轨迹的盘绕,(见图一)而每个轨迹的另一端连着另一中心,另一中心又盘绕着许多轨迹,每个结构元的价和电子的速率都是彼此控制的,它们的速率有必要相对同步。当物体部分受热时,价和电子的速率遭到周围结构元的限制,不能很快添加,因此热量也得不到较快的分散、传达,故非金属物体的导热功能很差。

科学的实质是探求、探求的根据是现实。科学理论的根底有必要来源于现实、忠于现实。电子云、量子力学建立禁区,探求被逼逃避天然现实、科研损失了根源、没有了根底,损失根基的大厦必定垮塌,百年物理将从此被推翻。大天然在热与光中指引咱们谈论核外电子规矩运动,使很多的科学之谜方便的解决,活力现已闪现,出路初见曙光。 

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