filozofia obiectuala

7.6.2 Tipuri de energie

În literatura ştiinţifică actuală întâlnim o mulţime de “forme de energie”. Aici ar trebui să discutăm puţin pe seama termenului "formă de energie" deoarece, cel puţin aparent, există o contradicţie între acest termen şi afirmaţia specifică acestei lucrări, precum că toate formele de energie cunoscute au o componentă comună - mişcarea unor SM. Când am discutat despre fluxuri materiale am văzut că oricare astfel de flux implică o energie ca proprietate globală a tuturor SM participante la procesul de mişcare, proprietate evaluată faţă de un sistem de referinţă. Acest flux însemna o distribuţie spaţială a unor SM care se mişcau în masă, cu o componentă comună a vitezei (dacă această componentă exista) şi cu componente specifice ale vitezei pe fiecare SM participant la flux (evaluate faţă de componenta comună). Energia globală a fluxului înseamnă cumulul tuturor energiilor individuale ale elementelor fluxului, cu alte cuvinte, fiecare din aceste elemente este un purtător de energie (există o distribuţie a energiei globale pe elementele participante la flux).

Ei bine, cum aceşti purtători de energie pot fi tot felul de SM (cu diverse niveluri de organizare), şi fluxurile la care aceste obiecte iau parte vor avea diferite denumiri. Pe de altă parte, fluxurile mai pot fi de propagare sau de deplasare, coerente sau stocastice, aşa că pentru fiecare flux cu atribute diferite, în limbajul actual se asociază o "formă" de energie specifică.

Energia unui SM este o proprietate a unui obiect compus, aşadar este decompozabilă prin distribuire pe nivelurile de organizare (în sens analitic) ale acestui obiect faţă de un nivel de referinţă[1]. Să presupunem că avem un SM imobil faţă de o referinţă externă, să-i zicem SMk şi că acesta are un nivel de organizare analitic n ceea ce înseamnă că el are în structura sa internă alte SM cu niveluri de organizare n-p (p=1, 2, ...n-1)[2] care se mişcă faţă de referinţa internă a SMk, dar mişcarea lor are loc în interiorul SRS a SMk . Aceste SM interne vor avea o energie diferită de zero atât faţă de referinţa internă, cât şi faţă de cea externă (deoarece SM interne se mişcă şi faţă de referinţa externă, dar mişcarea lor este imperceptibilă din exteriorul SMk, sau altfel spus, componenta coerentă comună a fluxurilor interne este nulă faţă de referinţa externă, dar componentele specifice sunt nenule). Aceste fluxuri interne închise în SRS a SMk au asociate energii a căror sumă pe toate elementele dă energia internă totală a SMk, dar care energie nu este transmisibilă direct altor SM exterioare lui SMk .

 

Definiţia 7.6.2.1: Energia asociată fluxurilor materiale închise (stocate) în interiorul SRS a unui SM constituie energia internă a respectivului SM.

 

Comentariul 7.6.2.1: Mişcările de translaţie şi rotaţie internă, vibraţie, deformaţie etc. sunt mişcări interne ale elementelor SM; aşadar acestor tipuri de mişcări le vor corespunde forme ale energiei interne a SM, componente specifice elementelor sau grupurilor de elemente din compunerea respectivului SM, energie netransmisibilă (stocată), aflată sub formă de FE închise în interiorul SRS a SM. Tot în aceeaşi clasă a varietăţilor energiei interne mai poate fi menţionată energia de legătură (nucleară, ionică, covalentă, van der Waals etc.) stocată în fluxurile de interschimb (interactive) între elementele unui SM, energia de repaos, sau energia termică în cazul SM izolate termic. Toate variantele de energie internă au o caracteristică de ansamblu - sunt energii stocate în fluxuri închise în interiorul unui SM.

Dacă SMk de care vorbeam mai sus se va mişca faţă de o referinţă externă SRe cu o viteză  constantă, această viteză fiind viteza referinţei interne T a obiectului,  se va transmite uniform tuturor elementelor interne ale sistemului, aşadar va fi o componentă comună pe mulţimea elementelor interne, componentă ce poate fi transmisă altor SM externe (deoarece este un flux deschis). În această situaţie, vitezele individuale ale elementelor interne se vor compune vectorial cu viteza comună. Am văzut în capitolele anterioare că această mişcare a unor SM cu aceeaşi viteză corespunde unui flux coerent.

 

Definiţia 7.6.2.2: Energia asociată fluxurilor materiale coerente se numeşte energie cinetică.

 

Comentariul 7.6.2.2: Termenul energie cinetică, pentru un cititor atent, constituie un pleonasm dacă ţinem cont de definiţia 7.6.1.1 dată energiei, şi de etimologia cuvântului cinetic (derivat din grecescul kineticos – care se mişcă). A fost păstrat în prezenta lucrare acest termen doar din motive istorice şi de trecere graduală de la termenii fizicii clasice la cei ai fizicii obiectuale. Atunci când am vorbit despre fluxurile coerente am văzut că aceste fluxuri pot avea grade de coerenţă. În cazul fluxurilor de translaţie definite prin viteza comună a referinţei interne T a obiectelor fluxului, această viteză distribuindu-se uniform pe elementele interne ale obiectului, fluxul este total coerent (mai exact spus, componenta T a fluxului este total coerentă). În acest caz, energia asociată acestui flux total coerent de translaţie (numit şi impuls) este o energie cinetică de translaţie. În cazul unor fluxuri coerente de rotaţie a unui obiect în jurul unei axe comune, gradul de coerenţă este mai redus (rămân invariante doar axa, sensul şi eventual viteza unghiulară) dar tot va exista energia cinetică de rotaţie, cu distribuţie neuniformă deoarece şi viteza este distribuită neuniform. Atenţie! Energia cinetică de rotaţie fiind asociată unui flux închis este în acelaşi timp o formă de energie internă a SM aflat în rotaţie, deoarece toate liniile de flux sunt închise în SRS generată în urma mişcării obiectului (vezi exemplul din par.7.2.5). Tot fluxuri parţial coerente sunt şi fluxurile de propagare, frontul de undă deplasându-se într-o direcţie determinată şi transportând variaţia de energie conţinută în acest front cu viteza de propagare.

 

Să analizăm acum ce se întâmplă în cazul fluxurilor stocastice, mai concret în cazul unui mediu G format din moleculele unui gaz aflat într-un recipient. Aici avem o mulţime de fluxuri elementare corpusculare şi coerente (coerente doar la nivel molecular), dar care la nivelul mulţimii (a distribuţiei Euler a PES de la un moment dat) nu au nicio componentă comună, adică mulţimea obiectelor aflate în mişcare dezordonată nu are o mişcare de ansamblu faţă de o referinţă externă (incinta în care se află gazul este imobilă). În mişcarea lor, moleculele se vor ciocni atât între ele cât şi cu peretele incintei (SRS globală), liniile lor de flux fiind traiectorii browniene, aleatoare dar închise în SRS globală, energia totală asociată acestor mişcări fiind energia internă (barică) a gazului conţinut în recipient. Fluxurile moleculare în mediile G sunt fluxuri T+R, dar componenta R o neglijăm pe moment deoarece intervine în mică măsură în procesele de interacţiune (predominantă este componenta T fiind un flux deschis). Fluxurile elementare (moleculare) sunt aşadar fluxuri de energie cinetică, dar care fluxuri nu au o componentă comună ci numai proprietăţi specifice (direcţii, intensităţi etc.). Cu alte cuvinte, în mulţimea totală a moleculelor gazului se află distribuită o energie cinetică, dar fără a exista o mişcare de ansamblu a acestei mulţimi.

 

Definiţia 7.6.2.3: Energia cinetică distribuită pe mulţimea elementelor unui flux material stocastic, flux aflat în repaos global[3] faţă de un SR, se numeşte energie potenţială asociată respectivului flux.

 

Comentariul 7.6.2.3: Faptul că în filosofia obiectuală energia potenţială are la origine” tot o energie cinetică, dar distribuită pe fluxuri elementare cu distribuţie globală stocastică, ne va permite să înţelegem într-o manieră coerentă “mecanismul” apariţiei forţelor în mediile materiale imobile dar cu distribuţie neuniformă a densităţii energetice pe element. Şi acest lucru este posibil chiar pentru forţa gravitaţională, pentru cea electrică etc., dar cu o condiţie - să acceptăm că aceste forţe apar datorită unei energii cinetice existente la nivel de element de mediu. O altă modificare substanţială a concepţiilor din fizică ce derivă din acestă definiţie este cea referitoare la ce (sau cine) deţine această energie potenţială. Conform fizicii actuale[4] un corp aflat în repaus faţă de un SR (să zicem absolut) poate avea energie potenţială dacă el se află sub acţiunea unui câmp energetic, adică într-un spaţiu în care există un flux energetic stocastic cu densitate de flux neuniformă. Faţă de această abordare, prezenta lucrare susţine că nu corpul deţine energia potenţială ci mediul suport al fluxului stocastic aflat în jurul corpului, şi care, în urma interacţiunii cu acel corp, îi va transmite corpului respectiv o parte din energia stocată în mediu la poziţia spaţială iniţială, energie care, dacă acel corp este liber, va deveni energie cinetică (flux coerent). Transferul de energie dintre mediu şi corp va continua atâta timp cât va exista un gradient al densităţii energetice la poziţia spaţială a corpului.

 

Când am discutat modelul general de SM propus de filosofia obiectuală (modelul 3F) am văzut că orice SM are o mulţime de fluxuri de ieşire (vezi par. 7.2.4), fluxuri eferente SM, şi care determină existenţa câmpurilor pe care le produce respectivul SM conform definiţiei 7.2.4.2. După această definiţie, câmpul de tip k al unui SM este dat de distribuţia spaţio-temporală a fluxului de tip k emergent[5] din SM. Dar conform celor stabilite până aici, nu poate exista flux fără ca acestuia să nu-i fie asociată o energie, cu alte cuvinte fluxul de tip k are distribuită pe tot domeniul său spaţial de existenţă o energie specifică acestui câmp, cu densitate neuniformă, care (în cazul unei distribuţii spaţiale izotrope faţă de SR intern al SM) variază invers proporţional cu distanţa la o anumită putere faţă de SM sursă.

 

Definiţia 7.6.2.4: Energia asociată fluxului de tip k emergent dintr-un SM (flux a cărui distribuţie spaţio-temporală formează câmpul de tip k al SM) constituie energia totală a câmpului de tip k.

 

Comentariul 7.6.2.4: Definiţia de mai sus stabileşte că energia asociată unui câmp generat de un SM, câmp care teoretic se întinde până la infinit, nu este nici ea finită. Întradevăr aşa este, câmpul de tip k al unui SM este continuu alimentat prin fluxul de tip k emergent, provenit din fluxurile stocate în interiorul SM, începând cu momentul generării SM, iar fluxurile stocate sunt la rândul lor alimentate de fluxurile de intrare ale SM (provenite din exterior). Cât timp aceste procese continuă, va continua şi existenţa SM, şi odată cu el şi a câmpurilor sale. Aşa cum arătam în par. 7.2.4, fluxurile emergente dintr-un SM, deci şi câmpurile asociate, pot exista pe intervale finite de timp şi în absenţa fluxurilor de intrare, intervalul de timp respectiv fiind durata de viaţă a SM relativă la respectivul tip de flux. Dacă simplificăm la extrem structura unui SM dată de modelul triadei de fluxuri, constatăm că un SM nu este altceva decât un banal convertor de fluxuri, acesta transformând fluxurile convergente pe SRS (influxurile externe) sau prin SRS (trafluxurile externe) în fluxuri divergente prin SRS (trafluxurile interne) sau pe SRS (refluxurile externe).

 

Deoarece fluxul de tip k este cel puţin parţial coerent (având o direcţie invariantă - de la SM spre exterior) şi este deschis, o parte din energia asociată acestuia poate fi transmisă oricărui SM cu care el se intersectează, aşadar poate provoca acţiuni.

 



[1] De această dată este vorba de o referinţă pentru nivelul de organizare al SM nu de SR pentru evaluarea mişcării.

[2] SM cu nivelul analitic de organizare unitate fiind acel SM fundamental” despre care nu mai avem informaţii despre structura sa internă.

[3] Repaos global al unui flux stocastic (faţă de un SR) corespunde situaţiei când componenta comună a elementelor fluxului stocastic este nulă, adică nu există mişcare de ansamblu a fluxului faţă de SR (vezi anexa X.12 ce defineşte starea globală în general şi Anexa X.17 pentru cazul câmpurilor vectoriale).

[4] R.P. Feynman – Fizica modernă vol. 1, Editura Tehnică, Bucureşti, 1969.

[5] Fluxurile reflectate, care generează şi ele câmpuri, le neglijăm deocamdată.

Copyright © 2006-2008 Aurel Rusu. All rights reserved.