на главную   к статье

ПРОСТОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЙ ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ ТЕМПЕРАТУРНУЮ ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. II

профессор А.Л. Дмитриев

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики, СПб

Приведены результаты измерений веса образца из меди массой 10.3 г, нагретого на 5К, а также электрической спирали из нихрома массой 215 мг, нагретой на 190 К, подтверждающие “сильную” отрицательную температурную зависимость веса тел.

Ключевые слова: сила тяжести, вес, температура, гравитационная масса.

Отрицательная температурная зависимость веса медного образца, нагреваемого электрической спиралью, экспериментально продемонстрирована в [1,2]. Ниже приведены результаты аналогичных измерений, выполненных с использованием контейнера и взвешиваемого образца, размеры и форма которых существенно отличаются от описанных в указанной работе.

Устройство и внешний вид герметичного контейнера показаны на рис.1 и рис.2.

Рис. 1. Устройство контейнера. 1 – образец с обмоткой электрического нагревателя; 2,3 – цилиндры из титана; 4 – цилиндр из латуни; 5 – провод подвески контейнера; 6 – медные проводники.

Рис. 2. Внешний вид контейнера.

Применение контейнера в виде трех вложенных металлических цилиндров с толщиной стенок 1 мм, два из которых изготовлены из титана – материала с низким коэффициентом теплопроводности, а внешний цилиндр из латуни, улучшает термоизоляционные свойства контейнера. Нагреваемый образец – стержень из меди массой 10.3 г, диаметром 10 мм, высотой 15 мм, обернут слоем слюды и нитью накаливания – проволокой из нихрома диаметром 0.3 мм. Герметичность контейнеров обеспечивается плотной посадкой крышек цилиндров и “холодной сваркой” всех узлов сочленения, включая электроды питания нагревателя. Масса собранного контейнера 128 г, диаметр внешнего цилиндра 40 мм, высота 51 мм.

Время нагревания медного образца 30 с, сила тока в цепи нагревателя 1 А, электрическое сопротивление нагревателя 6 Ом. Как показали предварительные измерения в открытом сосуде, при передаче тепла от нагревателя к медному образцу его средняя температура плавно возрастает на 4.3 К за время 2.5 – 3.0 мин; в закрытом сосуде эта величина составляет примерно 5 К.

Рис. 3. Увеличение температуры крышки (ромбы, синяя линия) и стенки (квадраты, красная линия) контейнера. Ноль на абсциссе соответствует моменту включения нагревателя, длительность нагрева 0.5 мин.

На рис. 3 приведены данные измерений температуры крышки и стенки контейнера. В первые три минуты с момента включения нагревателя увеличение температуры стенок латунного контейнера не превышает 0.2 К. В этих условиях, как показывает расчет на основе формулы 3 статьи [1], изменение кажущейся массы контейнера, обусловленное тепловой конвекцией воздуха вблизи его поверхности, менее 25 мкг. Эта величина определяет предельное значение точности температурных измерений массы герметичного контейнера, проводимых при нормальных условиях атмосферы, без вакуумирования измерительной установки. Изменение плавучести контейнера вследствие деформаций его стенок при указанных условиях не более нескольких единиц мкг.

На рис. 4 приведена экспериментальная зависимость изменения веса (кажущейся массы) контейнера, полученная по методике, описанной в [1].

Рис. 4. Экспериментальная временная зависимость изменения веса контейнера. Период отсчетов на горизонтальной шкале 17.3 с, одно деление вертикальной шкалы 100 мкг. Момент “1” - имитация включения/выключения нагревателя, момент “2” - включение и выключение нагревателя. Продолжительность этих “моментов” (точнее, действий, манипуляций) “1” и “2” - около 2 мин.

Нормальный дрейф показаний весов равен 0.07 дел/мин; данные на рис. 4 приведены без коррекции такого дрейфа. Общий характер временной зависимости массы контейнера соответствует рис. 3 статьи [1], при этом полное температурное уменьшение массы контейнера на пологом участке экспериментальной кривой . Примечательно резкое падение массы контейнера в начале измерений с образцом в нагретом состоянии (на исходе действия “2”). Это объясняется быстрым (доли секунды) увеличением температуры электрической спирали нагревателя, вследствие чего абсолютная величина изменения массы спирали в первую минуту измерений превышает изменение массы нагреваемого медного образца. Относительное температурное изменение массы такого образца,

,                   (1)

равно ; здесь погрешность расчета , в основном, определяется неточностью значения , тем не менее, знак и порядок величины для меди близко соответствуют ранее полученным данным [3].

Для измерения температурного изменения массы электрической спирали нагревателя в контейнер, с размерами, равными размерам латунного цилиндра на рис.1 , помещалась свободно подвешенная спираль из нихрома массой 215 мг, соединяемая посредством медных, диаметром 1.5 мм проводников с источником тока. Сопротивление спирали 4.1 Ом, сила тока в цепи 1.1 А, время нагрева 15 с. При этом изменение температуры крышки и стенки контейнера во время измерений не превышало 0.5 К – см. рис. 5, а соответствующее максимальное изменение кажущейся массы контейнера, обусловленное конвекцией, не более 50 мкг.

Рис. 5. Увеличение температуры крышки (ромбы, синяя линия) и стенки (квадраты, красная линия) контейнера. Ноль на абсциссе соответствует моменту включения нагревателя, длительность нагрева 15 с.

Временная зависимость массы герметичного контейнера с находящейся внутри него нагретой спиралью приведена на рис. 6. Здесь, так же как на рис. 4, приведены прямые данные измерений массы без коррекции нормального дрейфа показаний весов.

Рис. 6. Экспериментальная временная зависимость изменения веса контейнера с электрической спиралью. Период отсчетов показаний весов 17.3 с, одно деление вертикальной шкалы 100 мкг. Момент “1” - имитация включения/выключения нагревателя, моменты “2” и “3” - включение и выключение нагревателя. Продолжительность нагрева 15 с, длительность действий “1”, “2”, “3” - около 2 мин.

Температурный “скачок” массы контейнера, обусловленный быстрым нагревом свободно подвешенной электрической спирали, примерно равен 330 мкг, что примерно втрое превышает аналогичный “скачок” на рис. 4. После отмеченного “скачка”, в течение примерно 1 минуты вес контейнера уменьшается, что связано с увеличением температуры медных проводников, подводящих ток к спирали. Наклон временной зависимости на участках “2” - “3” и после “3” превышает нормальный дрейф показаний весов (участок “1” - “2”), что вызвано медленным остыванием спирали и соединенных с ней медных электродов. Общий характер временных зависимостей на рис. 6 объясняется процессами теплопередачи между спиралью, подводящими к ней ток медными электродами, воздухом внутри контейнера и корпусом контейнера.

Электрическая мощность нагревателя равна 4.95 Вт, длина спирали 0.5 м, диаметр провода спирали 0.3 мм. При этих условиях, как показывают теплофизические расчеты, почти мгновенное (доли секунды) изменение температуры свободно подвешенной в воздухе нити накаливания при включении тока равно около 190 К. Соответствующее относительное температурное изменение массы спирали из нихрома . Данное значение несколько завышено, так как часть величины изменения массы контейнера связана с нагреванием медных электродов, подводящих ток к спирали.

Итак, знак и порядок величин приведенных выше коэффициентов хорошо согласуются с ранее полученными результатами [1-3] и экспериментально подтверждают факт сильной отрицательной температурной зависимости веса тел. Физические причины указанной температурной зависимости веса обсуждались в [3], при этом, на основе простой феноменологической модели, в классическом приближении, зависимость веса тела от его абсолютной температуры представляется формулой

                    (2)

где - скорость звука в материале, - его плотность, - размерный коэффициент, зависящий от тепловых свойств материала, .

В малом диапазоне изменений температур , очевидно, физический вес тела линейно падает с ростом температуры, что и подтверждают описанные выше эксперименты.

Как отмечено в [1,2], сильная отрицательная температурная зависимость физического веса тел, по-видимому, противоречит следствиям широко известных геометрических моделей гравитации и может явиться основанием развития новых подходов в описании явлений тяготения.

Благодарности

Автор благодарит Е. М. Никущенко за помощь в проведении нескольких поисковых экспериментов, в том числе, по взвешиванию резонансно возбужденной кварцевой пластины, позволивших скорректировать направления лабораторных исследований температурной зависимости гравитации. За консультации по теплофизическим расчетам благодарю В. А. Кораблева.

Литература

  1. A. L. Dmitriev arXiv:1201.4461v1[physics.gen-ph]
  2. А. Л. Дмитриев http://bourabai.kz/aldmitriev/
  3. А. Л. Дмитриев, Е. М. Никущенко, В. С. Снегов, Измерительная техника, 2003, №2, 8-11.
Знаете ли Вы, что, как не тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 25.09.2017 - 09:21: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Константина Сёмина - Карим_Хайдаров.
25.09.2017 - 09:00: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
24.09.2017 - 17:20: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
24.09.2017 - 16:52: ЦИТАТЫ ЧУЖИХ ФОРУМОВ - Outside Quotings -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
24.09.2017 - 16:22: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вазгена Авагяна - Карим_Хайдаров.
24.09.2017 - 13:12: СОВЕСТЬ - Conscience -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
23.09.2017 - 17:43: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
23.09.2017 - 00:45: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
21.09.2017 - 18:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> Экономика и финансы в графиках - Карим_Хайдаров.
19.09.2017 - 19:27: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
19.09.2017 - 13:19: СОВЕСТЬ - Conscience -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
19.09.2017 - 04:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution