Температура с точки зрения теории о фотоне. Новая теория

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