don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Category:

О термо- и гидродинамике

Сначала о комментах: в своей ЖЖ-почте я частенько вижу «удалённые комменты». Я знаю, что многие используют их в качестве скрытой переписки, так как ЖЖ-хозяин обычно может читать даже удалённые комменты. Но я не таков и по каким-то техническим причинам, в которых лень разбираться, не могу читать ничего «удалённого». Так что пишите личным письмом в ЖЖ или в astrovit()yandex.ru

О термо- и гидродинамике. Помните реферат, каким занимался Джерри, когда его позвали на пикник? Там все правда и описанный метод Чепмена-Энскога реально существует. Многие люди истово верят в термодинамику, потому что они её учили, а я осторожно к ней отношусь, потому что я её получал.

Учёные делятся на «системных людей» и «методических людей». Первые работают с системами, вторые – с методами. Как астроном, я отношусь к системным людям. Ими командует система. Взялся за кольца Сатурна – и пляшешь под их дудку: то залезаешь в учебник по порошковой металлургии (потому что формулы спекания космических снежинок совершенно такие же), то учишь теорию плазмы в приложении к макрочастицам.

«Методические люди», которых особенно много среди физиков, таскают с собой свой любимый метод, как гирю на ноге. Они везде пытаются применить свои привычные фракталы, или аналитический метод разложения по малому параметру, или термодинамику, или чего-то там ещё. Если они не могут приложить свою гирю к исследуемому объекту, то они его бросают и волочат свою гирю к следующей возможной точке приложения. Гиря метода доминирует с этом тандеме и командует «методическим человеком».

Как получить гидродинамические уравнения? Берёшь уравнения Ньютона для отдельной частицы. Точность, предсказуемость, обратимость – красота, в общем. Но когда частиц слишком много, такое количество точных уравнений уравнений уже не решить. Уходим в приближение и вводим функцию распределения для большого числа частиц. Записываем для неё кинетическое уравнение, например, уравнение Больцмана. Необратимость, трудности понимания – вплоть до самоубийства. Больцман знает.

В функции распределения движение отдельных частиц практически незаметно и неописываемо. С учетом столкновения частиц кинетическое уравнение получается интегродифференциальным и всё-равно неподъёмным. Идём дальше по пути приближений: задаем такую равновесную систему частиц, чтобы кинетическое уравнение решалось и давало максвелловскую равновесную функцию распределения.

Это малоинтересная (ни вязкости, ни теплопроводности) и упрощенная система, но необходимая для следующего шага: вводим малые отклонения функции распределения от равновесной, связанные с вязкостью и теплопроводностью, и решаем для них кинет-уравнения. Получили выражения для коэффициентов вязкости и теплопроводности и записали финальную гидродинамику или уравнения переноса для плотности, температуры и гидродинамической скорости. Такой макропараметр как температура основан на равновесной функции распределения и к другим распределениям уже де-факто уже неприменим. Например в космосе есть бесстолкновительные системы, для которых можно формально записать температуру, давление и скорость звука, но физический смысл этих величин становится предельно туманен (какой звук может распространяться в бесстолкновительной среде?)

Исследовать с помощью температуры детальную динамику системы на микроуровне – это как Менделю предлагать устанавливать законы генетики, рассматривая мешки с горохом и не развязывая их. Каждой задаче – свои методы. Мешки с горохом хороши для погрузки на баржу, а для генетики – никуда не годятся.

На микроуровне я отчетливо вижу, что космический корабль, в корму которого врезается лазерный луч, должен ускориться. И также вижу, что шар, с одной стороны поглощающий, а другой – отражающий, должен в космическом пространстве, наполненном реликтовым излучением, ускоряться из-за несимметричности воздействия излучения.

Когда мне начинают говорить, что если сравнить температуры корабля, космоса, лазерного излучения и лазерного стрелка-радиста, то никакого ускорения не будет согласно законам термодинамики – то я понимаю, что нарвался на «методического человека». А «системные люди» и «методические люди» - это разные сапиенсы.

Я вполне могу быть не прав в своих рассуждениях – но это надо доказать на том же элементарном уровне, на котором рассуждаю я. Но гири на переправе не меняют, и снова и снова меня пытаются нагреть температурой. А я вспоминаю ту длинную цепь допущений и приближений, по которой я так часто ходил и которая отделяет элементарную динамику частиц и температуру их коллектива – и отказываюсь пилить эти гири, пусть даже говорят, что они внутри золотые.
Tags: Научные истории
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 46 comments

Recent Posts from This Journal