2. Теория теплообмена.

Процесс распространения вермического вещества обладает следующей интересной особенностью.

При переносе всех других веществ сопряженная с ними степень свободы отличается от экранированной - вермической, поэтому экранированное тепло мы легко наблюдаем в опыте (например, перенос электрического заряда сопровождается выделением джоулева тепла). В случае же распространения вермического вещества основная и экранированная степени свободы совпадают между собой, их невозможно отличить друг от друга, в результате почти целое столетие потребовалось для того, чтобы расшифровать истинный физический механизм вермического явления. Маскировке этого механизма в решающей степени способствовала количественная сторона обсуждаемой проблемы.

Действительно, некоторое количество вермического вещества на входе в систему совершает работу dQ_^’ (см. параграф 3 гл. XIII и рис. 4, а). На выходе из системы вермическая работа этого вещества равна dQ_^’’. Но к нему присоединяется экранированное вермическое вещество, совершающее на пути dx работу dQ_э = dQ_^’ - dQ_^’’ (см. формулу (222)). В результате суммарная работа на выходе из системы dQ_^’’ + dQ_^’ - dQ_^’’ = dQ_^’. Следовательно, вермическая работа на входе в систему равна вермической работе на выходе.

В терминах теории теплорода вермическая работа представляет собой количество тепла. Таким образом, благодаря тождественности основной степени свободы и экранированной количество тепла на всем пути распространения вермического вещества сохраняется неизменным. Отсюда становится понятным, почему представление о теплоте как о субстрате переноса не наталкивается на противоречия [13, с.164; 18, с.214; 21, с.269).

На основе традиционного понимания теплоты в свое время были развиты известные теории теплообмена, классической термодинамики Клаузиуса, термодинамики необратимых процессов Онзагера и т.д. Нетрудно показать, что указанные теории с их понятиями, законами, уравнениями и коэффициентами непосредственно вытекают из ОТ в качестве частных случаев. Более общая точка зрения ОТ позволяет детально расшифровать физический смысл и дать оценку всем этим понятиям. Некоторые из них остаются в неприкосновенности, другие получают новое толкование, а от иных приходится и отказаться. Одновременно удается лучше осмыслить круг понятий самой ОТ и ее место в системе научных знаний.

Например, теория теплообмена базируется на трех основных законах:

теплопроводности Фурье

J_Q = - L_Q(dT/dx) (316)

теплоотдачи на поверхности тела Ньютона

J_Q = - _Q T (317)

излучения абсолютно черного тела Стефана – Больцмана

J_Q = _Q T⁴ (318)

где L_Q - коэффициент теплопроводности, то есть проводимость по отношению к вермической работе, или теплоте; _Q - коэффициент теплоотдачи; _Q - постоянная Стефана - Больцмана.

В теории теплопроводности используется также дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье

T/ t = D_Q(²T/x²) (319)

где D_Q - диффузивность по отношению к теплоте, или коэффициент температуропроводности.

С помощью этих законов выводятся многочисленные уравнения переноса теплоты, используемые на практике. Все они непосредственно вытекают из ОТ. Например, уравнение (316) есть частный случай выражений (110) и (124), уравнение (317) получается из формул (109) и (114), уравнение (318) выведено Зоммерфельдом в книге [45], уравнение (319) есть частный случай формул (158) и (159). Поток теплоты J_Q равен потоку вермического вещества J_ , умноженному на абсолютную температуру Т. Аналогично связаны между собой коэффициенты L_Q , _Q и _Q с соответствующими коэффициентами L_ , _ и _ для вермического вещества. Исключение составляет лишь диффузивность, которая для теплоты и вермического вещества имеет одно и то же значение, то есть D_Q = D_.

В отличие от традиционной теории теплообмена общая теория рассматривает системы со многими степенями свободы. Благодаря их взаимному влиянию иногда удается в десятки и сотни раз увеличить, например, коэффициент теплоотдачи [21, с.199] [ТРП, стр.403-405].