Что родилось в споре о природе электрического тока
Многие считают, что в спорах рождается истина. Я же считаю, что это возможно только в конструктивных спорах/обсуждениях, а не когда споришь с глухим, что происходит чуть ли не в подавляющем большинстве случаев. Когда собеседник вроде всё слышит, но не понимает и не хочет принимать других вариантов и объяснений. Да-да, я всё ещё вёл диалог с великим математиком, пытаясь объяснить свою позицию, но извините, я устал объяснять ему физику, закончил этот спор и хочу поделиться результатами.
Часть нашего диалога я уже публиковал в статье "Как физика доказывает существование БТГ, а математика его подтверждает", закрепил ветку с его ответами в самом верху и все могут с ней ознакомиться более подробно, если захотят. Я же более подробно остановлюсь на результатах.
1. Подавляющее большинство образованных людей запомнили ничем и никем не доказанное утверждение, что при растворении солей молекула соли диссоциирует на заряженные ионы и впоследствии именно они их движение становится причиной тока в электролитах. Однако есть теория растворения, в которой сказано, что "При растворении вещества А в растворителе Б происходит разрушение межмолекулярных взаимодействий типа А-А и Б-Б и возникновение межмолекулярных взаимодействий типа А-Б. Вещество хорошо растворяется в растворителе, если в чистом веществе и чистом растворителе силы межмолекулярного взаимодействия имеют примерно одинаковый порядок. Напротив, если межмолекулярное взаимодействие в чистом веществе значительно сильнее или слабее, чем межмолекулярное взаимодействие в чистом растворителе, то вещество в таком растворителе растворяется плохо.
Межмолекулярное взаимодействие в чистых компонентах А и Б может быть слабее, чем взаимодействие типа А-Б в растворе. В этом случае при растворении происходит понижение внутренней энергии системы, а сам процесс растворения является экзотермическим. Если же межмолекулярное взаимодействие в чистых компонентах А и Б сильнее, чем в растворе, то внутренняя энергия в ходе растворения повышается за счёт поглощения теплоты извне, то есть растворение является эндотермическим. Большинство процессов растворения являются эндотермическими, и их протеканию способствует повышение температуры".
Где тут сказано про диссоциацию, ионы и их взаимодействие с растворителем (водой) и обратно? На основе этого я вправе просить доказательства образования ионов, но как ни странно, оказалось, что за сотни лет существования теории электричества таких доказательств и опытов нет, но оппонент почему-то требует от меня опровержения. Опровержения чего, собственно? Того, что никем и никогда не было доказано? Интересный подход...
2. Сначала математик с помощью формул, законов Ома и Кирхгофа доказывал мне, что движение ионов, а значит и электрический ток в электролитах есть. Однако, когда я ему наглядно показал, что по его же, вернее не его, а вполне официальным формулам получается, что ток должен удваиваться, о чём и была прошлая статья, его мнение резко изменилось и он заявил мне, что "ток в электролитах это процесс суперпозиции электрических и диффузионных эффектов, это давно известно и используется в прикладных решениях". Но в этом случае никакого тока в электролитах быть не может. Давайте наглядно это покажу и объясню.
Для наглядности и абсолютной прозрачности модели тока убираем плотности зарядов, убираем сечения проводников и убираем время.
Берём один электрон (единичный заряд), который движется по проводнику и создаёт ток. Нам даже не важно, как он на самом деле движется и с какой скоростью - не суть. Есть движение единичного заряда значит есть ток.
Теперь этот заряд попал на электрод, находящийся в электролите. Что нужно для того, чтобы он попал на второй электрод? Есть три варианта:
а. теория суперпозиции выглядит примерно так: две молекулы соли на разных электродах рекомбинируют, одна получает электрон, другая отдаёт, электрон движется дальше по проводнику, ток какой был, такой и остался. Но что при этом получается в электролите? А в электролите на одном электроде появляется положительный ион, а на другом отрицательный - ДВА заряда. Они начинают двигаться навстречу друг другу, а два противоположных заряда, движущиеся в разных направлениях создают удвоенный ток, а не компенсируют друг друга. Формулы это подтверждают.
б. чтобы не происходило выше описанного безобразия, электрон должен ионизировать молекулу соли только на одном электроде, тогда в электролите появится только один заряженный ион, который будет какое-то время двигаться к другому электроду, чтобы передать свой заряд, но в этом случае мы будем очень долго ждать, пока этот ион преодолеет расстояние между электродами и всё это время тока в цепи не будет. То, что это не так я как раз и показывал в одном из своих экспериментов.
в. с теорией о свободных ионах тоже ничего не работает, т.к. в этом случае ионы восстанавливаются или окисляются, только возле электродов, а значит и перемещаются только там с помощью диффузии, что опять говорит нам о том, что внутри электролита тока не будет.
В двух первых случаях движение ионов через электролит есть, но раз мы не видим ни задержки в прохождении тока, ни его удвоения, то это значит, что никакие заряды не создают электрического тока одним своим движением, с чего и началась вся эта песня. В последнем случае движения зарядов внутри электролита нет, а значит и тока быть не должно.
Может у кого-то есть другая модель того, что происходит в электролитах - давайте рассмотрим и её.
На все эти описания я получил вполне ожидаемый ответ:
1. Зачем вы приводите эти цитаты про растворение? Мы не об этом говорим. Я вам сообщаю, что есть вещества, которые при растворении не испытывают диссоциации (распад на ионы), то давление насыщенного пара, как и положено по уравнению. Но когда вещество полностью диссоциирует в растворе, то превышение давление пара удваивается. То есть количество частиц стало больше в два раза и превышение давления пропорционально Уже нет молекул, а есть ионы, которых в два раза больше. Ясно?
(Человек даже не понимает, что электролит это раствор).
Следите за руками:
"есть вещества, которые при растворении не испытывают диссоциации (распад на ионы)"
Это как? Если они не распадаются на ионы, то они просто не растворяются, а при растворении разрываются межмолекулярные связи, а не межатомные. Это не я придумал, а так сказано в теории растворения.
2. «Убираем плотности, убираем сечения и убираем время.» И сразу пропадает сам ток. Вы меня опять тролите? Сила тока - это количество заряда пересекающего сечение проводника в единицу времени. Что неясно? Вы не можете усвоить и понять, что такое сила тока? Ваш пример не относится к силе тока, ни как и ни разу.
Скажите мне, а где я писал про силу тока? Я привёл элементарную, упрощённую до безобразия модель: движется один заряд - значит есть ток. Один заряд, проходящий с любой скоростью, через любое сечение создаёт всегда один и тот же ток. Для чего тут сила или плотность тока? Я отвечу: для того, что общие формулы ни Ома, ни Кирхгофа для одиночного заряда не работают. Математику этого не понять.
3. Ну и откровение, наконец:
"Я понял, в чем ваше недопонимание))) Смотрите, J = dQ/dT = Ne*S*dL/dT = Ne*S*V*dT/dT = Ne*S*V. То есть для сохранения силы тока в контуре скорость электронов может изменяться, но и пропорционально концентрация упорядоченно дрейфующих электронов также изменяется. Ест контур из двух соединенных проводников, один медный другой вольфрамовый. Подаем напряжение и ток во всех сечениях равный. Однако в медном проводнике очень много электронов проводимости и их концентрация высока, значит скорость их дрейфа, не высока. В вольфраме, наоборот, концентрация свободных электронов низкая, но скорость их перемещения высокая, они сильнее взаимодействуют с ионной решёткой и тем самым разогревают материал (как в лампочке накаливания). То же и в электролитах, где то ток сохраняется за счет вариаций высокой концентрации ионов, а где то за счет их скорости движения, но меньшей концентрации."
Опять формулы, скорость зарядов, сила тока, концентрация... И всё это относительно единичного заряда. Нда. Что тут ещё добавить? Для тех, кто сомневается могу напомнить, что такое сила тока в физике, а не в математике:
"Сила тока, также просто ток - скалярная физическая величина, равная отношению электрического заряда, прошедшего через определённую поверхность за бесконечно малый промежуток времени, к длительности этого промежутка"
Обратите внимание на выделенную фразу: "за бесконечно малый промежуток времени", т.е. мгновенно. Это значит, что скорость движения самих зарядов, как и площадь этой поверхности (сечения проводника) не имеет никакого значения - если брать мгновенное время, то и скорость пропадает, остаётся только количество, а в нашей модели только один единичный заряд. Через какую бы площади и с какой бы скоростью он не двигался ток, создаваемый им, должен быть постоянным.
В общем, не может движение зарядов быть причиной электрического тока. Надеюсь, я всё доступно изложил, если кто-то, конечно, всё это прочитал ;)
Часть нашего диалога я уже публиковал в статье "Как физика доказывает существование БТГ, а математика его подтверждает", закрепил ветку с его ответами в самом верху и все могут с ней ознакомиться более подробно, если захотят. Я же более подробно остановлюсь на результатах.
1. Подавляющее большинство образованных людей запомнили ничем и никем не доказанное утверждение, что при растворении солей молекула соли диссоциирует на заряженные ионы и впоследствии именно они их движение становится причиной тока в электролитах. Однако есть теория растворения, в которой сказано, что "При растворении вещества А в растворителе Б происходит разрушение межмолекулярных взаимодействий типа А-А и Б-Б и возникновение межмолекулярных взаимодействий типа А-Б. Вещество хорошо растворяется в растворителе, если в чистом веществе и чистом растворителе силы межмолекулярного взаимодействия имеют примерно одинаковый порядок. Напротив, если межмолекулярное взаимодействие в чистом веществе значительно сильнее или слабее, чем межмолекулярное взаимодействие в чистом растворителе, то вещество в таком растворителе растворяется плохо.
Межмолекулярное взаимодействие в чистых компонентах А и Б может быть слабее, чем взаимодействие типа А-Б в растворе. В этом случае при растворении происходит понижение внутренней энергии системы, а сам процесс растворения является экзотермическим. Если же межмолекулярное взаимодействие в чистых компонентах А и Б сильнее, чем в растворе, то внутренняя энергия в ходе растворения повышается за счёт поглощения теплоты извне, то есть растворение является эндотермическим. Большинство процессов растворения являются эндотермическими, и их протеканию способствует повышение температуры".
Где тут сказано про диссоциацию, ионы и их взаимодействие с растворителем (водой) и обратно? На основе этого я вправе просить доказательства образования ионов, но как ни странно, оказалось, что за сотни лет существования теории электричества таких доказательств и опытов нет, но оппонент почему-то требует от меня опровержения. Опровержения чего, собственно? Того, что никем и никогда не было доказано? Интересный подход...
2. Сначала математик с помощью формул, законов Ома и Кирхгофа доказывал мне, что движение ионов, а значит и электрический ток в электролитах есть. Однако, когда я ему наглядно показал, что по его же, вернее не его, а вполне официальным формулам получается, что ток должен удваиваться, о чём и была прошлая статья, его мнение резко изменилось и он заявил мне, что "ток в электролитах это процесс суперпозиции электрических и диффузионных эффектов, это давно известно и используется в прикладных решениях". Но в этом случае никакого тока в электролитах быть не может. Давайте наглядно это покажу и объясню.
Для наглядности и абсолютной прозрачности модели тока убираем плотности зарядов, убираем сечения проводников и убираем время.
Берём один электрон (единичный заряд), который движется по проводнику и создаёт ток. Нам даже не важно, как он на самом деле движется и с какой скоростью - не суть. Есть движение единичного заряда значит есть ток.
Теперь этот заряд попал на электрод, находящийся в электролите. Что нужно для того, чтобы он попал на второй электрод? Есть три варианта:
а. теория суперпозиции выглядит примерно так: две молекулы соли на разных электродах рекомбинируют, одна получает электрон, другая отдаёт, электрон движется дальше по проводнику, ток какой был, такой и остался. Но что при этом получается в электролите? А в электролите на одном электроде появляется положительный ион, а на другом отрицательный - ДВА заряда. Они начинают двигаться навстречу друг другу, а два противоположных заряда, движущиеся в разных направлениях создают удвоенный ток, а не компенсируют друг друга. Формулы это подтверждают.
б. чтобы не происходило выше описанного безобразия, электрон должен ионизировать молекулу соли только на одном электроде, тогда в электролите появится только один заряженный ион, который будет какое-то время двигаться к другому электроду, чтобы передать свой заряд, но в этом случае мы будем очень долго ждать, пока этот ион преодолеет расстояние между электродами и всё это время тока в цепи не будет. То, что это не так я как раз и показывал в одном из своих экспериментов.
в. с теорией о свободных ионах тоже ничего не работает, т.к. в этом случае ионы восстанавливаются или окисляются, только возле электродов, а значит и перемещаются только там с помощью диффузии, что опять говорит нам о том, что внутри электролита тока не будет.
В двух первых случаях движение ионов через электролит есть, но раз мы не видим ни задержки в прохождении тока, ни его удвоения, то это значит, что никакие заряды не создают электрического тока одним своим движением, с чего и началась вся эта песня. В последнем случае движения зарядов внутри электролита нет, а значит и тока быть не должно.
Может у кого-то есть другая модель того, что происходит в электролитах - давайте рассмотрим и её.
На все эти описания я получил вполне ожидаемый ответ:
1. Зачем вы приводите эти цитаты про растворение? Мы не об этом говорим. Я вам сообщаю, что есть вещества, которые при растворении не испытывают диссоциации (распад на ионы), то давление насыщенного пара, как и положено по уравнению. Но когда вещество полностью диссоциирует в растворе, то превышение давление пара удваивается. То есть количество частиц стало больше в два раза и превышение давления пропорционально Уже нет молекул, а есть ионы, которых в два раза больше. Ясно?
(Человек даже не понимает, что электролит это раствор).
Следите за руками:
"есть вещества, которые при растворении не испытывают диссоциации (распад на ионы)"
Это как? Если они не распадаются на ионы, то они просто не растворяются, а при растворении разрываются межмолекулярные связи, а не межатомные. Это не я придумал, а так сказано в теории растворения.
2. «Убираем плотности, убираем сечения и убираем время.» И сразу пропадает сам ток. Вы меня опять тролите? Сила тока - это количество заряда пересекающего сечение проводника в единицу времени. Что неясно? Вы не можете усвоить и понять, что такое сила тока? Ваш пример не относится к силе тока, ни как и ни разу.
Скажите мне, а где я писал про силу тока? Я привёл элементарную, упрощённую до безобразия модель: движется один заряд - значит есть ток. Один заряд, проходящий с любой скоростью, через любое сечение создаёт всегда один и тот же ток. Для чего тут сила или плотность тока? Я отвечу: для того, что общие формулы ни Ома, ни Кирхгофа для одиночного заряда не работают. Математику этого не понять.
3. Ну и откровение, наконец:
"Я понял, в чем ваше недопонимание))) Смотрите, J = dQ/dT = Ne*S*dL/dT = Ne*S*V*dT/dT = Ne*S*V. То есть для сохранения силы тока в контуре скорость электронов может изменяться, но и пропорционально концентрация упорядоченно дрейфующих электронов также изменяется. Ест контур из двух соединенных проводников, один медный другой вольфрамовый. Подаем напряжение и ток во всех сечениях равный. Однако в медном проводнике очень много электронов проводимости и их концентрация высока, значит скорость их дрейфа, не высока. В вольфраме, наоборот, концентрация свободных электронов низкая, но скорость их перемещения высокая, они сильнее взаимодействуют с ионной решёткой и тем самым разогревают материал (как в лампочке накаливания). То же и в электролитах, где то ток сохраняется за счет вариаций высокой концентрации ионов, а где то за счет их скорости движения, но меньшей концентрации."
Опять формулы, скорость зарядов, сила тока, концентрация... И всё это относительно единичного заряда. Нда. Что тут ещё добавить? Для тех, кто сомневается могу напомнить, что такое сила тока в физике, а не в математике:
"Сила тока, также просто ток - скалярная физическая величина, равная отношению электрического заряда, прошедшего через определённую поверхность за бесконечно малый промежуток времени, к длительности этого промежутка"
Обратите внимание на выделенную фразу: "за бесконечно малый промежуток времени", т.е. мгновенно. Это значит, что скорость движения самих зарядов, как и площадь этой поверхности (сечения проводника) не имеет никакого значения - если брать мгновенное время, то и скорость пропадает, остаётся только количество, а в нашей модели только один единичный заряд. Через какую бы площади и с какой бы скоростью он не двигался ток, создаваемый им, должен быть постоянным.
В общем, не может движение зарядов быть причиной электрического тока. Надеюсь, я всё доступно изложил, если кто-то, конечно, всё это прочитал ;)