Концепции современного естествознания. Физика для гуманитариев. Котликов Е.Н. - 133 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

133
ñèñòåì, íàõîäÿùèõñÿ â ìåòàñòàáèëüíîì, íåðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè
íå ñòðåìèòñÿ ê íóëþ ïðè ñòðåìëåíèè ê íóëþ òåìïåðàòóðû.
Ìåòàñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå ìîæíî ïðîìîäåëèðîâàòü ñëåäóþùèì
ïðèìåðîì. Ïóñòü ó íàñ èìååòñÿ øàð, íàõîäÿùèéñÿ íà ñêëîíå ãîðû â
ëóíêå (ðèñ. 22.1).
Âûñîòà öåíòðà òÿæåñòè øàðà H
1
. Åé ñîîòâåòñòâóåò ïîòåíöèàëü-
íàÿ ýíåðãèÿ mgH
1
. Ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè
îòíîñèòåëüíî ïîâåðõíîñòè Çåìëè, êîòîðîå ìîæåò ïðèíÿòü øàð, ðàâ-
íî íóëþ. Øàð, â ïðèíöèïå, ñòðåìèòñÿ çàíÿòü ïîëîæåíèå ñ ìèíè-
ìàëüíîé ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé, ðàâíîé íóëþ. Ýòîìó ìåøàåò âûñ-
òóï ñ âûñîòîé H
2
. ×òîáû øàð ìîã îêàçàòüñÿ íà óðîâíå ïîâåðõíîñòè
Çåìëè, åìó íóæíî ïðèäàòü ýíåðãèþ (òîëêíóòü), ðàâíóþ mgH
2
mgH
1
.
Äðóãèìè ñëîâàìè, øàð äîëæåí ïðåîäîëåòü ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð
mgH
2
. Åñëè æå íà øàð íå îêàçûâàòü íèêàêîãî äåéñòâèÿ, îí áóäåò
íàõîäèòñÿ â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè (íà âûñîòå H
1
), êàê óãîäíî
äîëãî.
 ïðèðîäå ñóùåñòâóåò èíòåðåñíîå ÿâëåíèå, ñâÿçàííîå ñ ìåòàñòà-
áèëüíûì ñîñòîÿíèåì âîäû. Åñëè â âîäå îòñóòñòâóþò çàðîäûøè êðèñ-
òàëëèçàöèè â âèäå êðèñòàëëîâ ëþáîãî âåùåñòâà, äàæå ïðîñòî ãðÿçè,
òî âîäà ìîæåò áûòü æèäêîé ïðè òåìïåðàòóðàõ ãîðàçäî íèæå 0° Öåëü-
ñèÿ. Êàïëè äîæäÿ, îáðàçóþùèåñÿ âûñîêî â íåáå, ìîãóò èìåòü î÷åíü
íèçêóþ òåìïåðàòóðó, ãîðàçäî íèæå 0° Öåëüñèÿ. Êàñàÿñü çåìëè, ýòè
êàïëè ìãíîâåííî ïðåîáðàçóþòñÿ â òâåðäîå ñîñòîÿíèå – ëåä. Çåìëÿ
ïîñëå äîæäÿ ïîêðûâàåòñÿ ñëîåì î÷åíü ÷èñòîãî è ñêîëüçêîãî ëüäà.
§ 2. Òåïëîâàÿ ñìåðòü Âñåëåííîé
Íà îñíîâàíèè çàêîíîâ êëàññè÷åñêîé òåðìîäèíàìèêè â 1865 ãîäó
Ð. Êëàóçèóñ âûäâèíóë ãèïîòåçó, â êîòîðîé ýêñòðàïîëèðîâàë íà âñþ
Âñåëåííóþ äâà íà÷àëà òåðìîäèíàìèêè. Ïî Ð. Êëàóçèóñó ïðåäïîëàãà-
ëîñü, ÷òî â íàøåé Âñåëåííîé äåéñòâóþò 2 ïîñòóëàòà. 1 – ýíåðãèÿ
Ãîðà
Øàð
0
H
1
H
2
Ðèñ. 22.1