Речь пойдет о константе Больцмана. Неопределенность физической сути этой константы позволяет в случае "необходимости" объяснять и описывать разные явления, происходящие в различных средах. В газах ее связывают с тепловым излучением, в жидкостях ее представляют сутью броуновского движения, в металлах ею оправдывают шумы тока, а в полупроводниках - "тепловые токи".
    Уже только этот факт говорит о непонимании происхождения константы и неправильном ее использовании в теориях. Что заставляет крыловскую обезьяну так не по делу применять очки? - Безусловно, привлекательность самих очков и полное неведение о правильном их назначении.

Часть 1.   Вероятность непопадания

.
    Мой кумир в боксе Костя Цзю. В одном из рекламных роликов он объясняет почему прямой удар эффективнее крюка. Он уверен (значит, вся боксерская рать -тоже), что все дело в длине пути кулака. Прямой путь короче, значит- боксер быстрее нанесет удар.
    Упускается из виду, что разные удары проводятся разными группами мыщц. Эти группы различаются по силе десятикратно, а потому такое объяснение не может быть принято. Длина пути в указанных ударах различается всего-то на 30-40% и некоторым боксерам удобнее бить "по кривой".
    Что же, Костя неправ? Отнюдь. Просто не так объясняет. Для защиты боксер тренирует реакцию, которая позволит ему своевременно уклониться от удара соперника. Реакция требует регистрации факта движения кулака. Объемность нашего зрения такова, что регистрация движения кулака происходит по изменению его углового размера. В случае прямого удара это происходит когда кулак уже в середине пути, а крюк виден сразу. Сама траектория непрямого движения выдает себя угловым отклонением. Как хорошо, что при неправильном понимании причин, вывод был сделан правильный. Случайно совпало. Но здесь выбор-то между двумя факторами, а если их будет 10 или 100? Какова вероятность попадания в цель? Правильно, практически нулевая.

Часть 2.  Трясины & топи.

.
    Современные научные статьи принято декорировать "уравнениями Клайперона или Шредингера", "законами Гиббса", "принципами Паули" и проч., которые при прочтении навязывают читателю нефизичность, оторванность темы от природы, формализм познания. Эти правила и законы так или иначе допускают волюнтаризм. Если каждое из этих правил хоть в какой-то мере обладает свойством "непопадания", то наука в целом давно идет если не вспять, то уж точно - "не туда".
    Недавно прочел, что международный комитет мер и весов (МКМВ) планирует отказаться от существующего определения градуса Кельвина и заменить его функцией константы Больцмана [1]. Основанием для этого послужили опыты французских ученых, которые позволяют измерять константу Больцмана с точностью до 10 ^-6 по скорости звука в аргоне. Не вопрос - можно, разумеется, использовать в качестве репера любую стабильную отметину. Только сначала надо доказать, что она стабильна и коррелирует с контролируемым параметром на 100%.
    В истории развития науки немало примеров, показывающих, что гадание на кофейной гуще недопустимо. Вспомним, например, положительное направление тока "от плюса к минусу". -Не угадали, из двух возможных вариантов приняли неправильный. Кажется,- не страшно, но к неправильному направлению тока приняли правило буравчика и правило часовой стрелки, правило левой и правой рук. А когда узнали истинное направление тока, уже поздно было менять все правила. Так с этим и живем- одни исключения, сплошные эффекты и правила, не отвечающие реалиям.
    Напомню также историю с "постоянной" Ридберга R = 109737,316 см^-1. Неизвестно как под нее даже подобрали формулу (СГС)

    (1)

    Зато известно, что экспериментально измеренные длины волн немножко не совпадали с расчетом. Ввели поправки для разных атомов:
" Водород: RH = 109677,593 см-1;
" Дейтерий: RD = 109707,417 см-1;
" Гелий: RHe = 109722,267 см-1.
    Оправдали (ну, якобы) расхождения так называемым приведенным значением массы электрона. Приведенка тоже не совпадала, но большего не удалось. А в последствии выяснилось, что "приводить" массу нельзя, а постоянная Ридберга вовсе не постоянная излучения, а замаскированная энергия "ионизации" атомов. А менять что-то опять поздно. Не лучше и пример с принципом де-Бройля. Трясина ошибок засосала. Не надо усугублять дело с Кельвином.

Часть 3.   Реальные исследования.

.
    Реальное- не значит абсолютно достоверное. Реальные исследования предполагают отсутствие гипотез в инструментарии и отсутствие постулатов. Значит, действовать можно только природными законами или правилами, полученными таким же путем. Наши исследования можно считать лишь отысканием тропы, ведущей к цели.
Но вернемся к постоянной Больцмана. Кто и когда отождествил излучения, шумы, кинетику броуновского движения и тепловые токи? Никто публично, но всяк на свое усмотрение мог использовать константу Больцмана, не опасаясь запретов, как раз потому, что нет физики ее происхождения. Именно этот пробел и постараемся восполнить.

3.1. Объем грам-моля.
    Взаимодействие заряженных частиц известно нам по закону Кулона, более корректное представление которого через энергию дано в [2]. Закон сформулирован для свободных электронов, но и атомы имеют энергию. Собственно, именно эта энергия и отвечает за взаимодействие атомов и молекул. В основе этого взаимодействия лежит так называемый ядерный (точнее- протонный) характер, рождающий силы притяжения. Благодаря этому создаются молекулы в газах и кристаллические решетки в металлах. Никакой ионизации атомов не происходит, да она и не требуется. Ионизация же представляет собой не сброс электронов, а изменение размеров атомов (см. "Новое понимание опыта Франка и Герца").
Характер взаимодействия заряженных частиц подчеркнем на примере электрона, поле энергии которого выражается формулой

    (2)

Обратите внимание на два обстоятельства:
" Природа "измеряет" расстояния не в человеческих единицах длины, а в относительных, в сравнении со своими размерами - которые различны для различных значений энергии;
" Числитель -величина постоянная, а это значит, что при изменении энергии частицы энергия поля не изменяется на выбранном радиусе.
Это позволяет нам снять сомнения в части постоянства газового объема V ₀ (22,4л), занимаемого грам-молем вещества. Тогда найдем расстояние между молекулами газа

    (3)

где А- число Авогадро. Найденное значение составляет

3-2. Состав воздуха.
Воздух состоит из трех основных компонентов:
Кислород - 20,95 % (по объему);
Азот - 78,09 %;
Аргон - 0,933 %.
Эти составляющие, естественно, вносят различный энергетический вклад в занимаемый объем.

3-3. Обобщенное поле энергии воздуха.
Выпишем справочные данные для участвующих атомов (таблица 1).

    Энергия связи атомов определена как половина энергии диссоциации молекул. Энергия отдельного атома принята равной энергии "первой ионизации". Энергия атома в молекуле -есть энергия атома за вычетом энергии связи. Обобщенное значение энергии среды E₀ находим как сумму энергетического взноса составляющих, умноженных на объемную долю составляющей

Абсолютное значение разности между остаточной энергией молекул и энергией Е ₀ является источником энергии для совершения работы любого вида (таблица 2).

   Сумма разностных значений энергии ответственна также и за межмолекулярную связь. Энергию межмолекулярной связи оцениваем по формуле, аналогичной (2)

В общем случае число таких связей в окружении молекулы равно 4ПИ . Поэтому остаточная энергия усредненного атома

    (5)

В расчете на градус температурной шкалы Кельвина получается Дж. Остается распределить эту энергию по направлениям использования.


3-4. Физика атома и молекулы.
    Кто познакомился с моделью электрона [3], тот знает, что энергия поля электрона являет собой наполовину состоит из орбитальной энергии магнитных сил и высокочастотных меридиональных магнитных сил. Орбитальные силы отвечают за формирование вихревого магнитного поля, а меридиональные -за поступательное движение электрона в электрическом поле. Вихревое поле обеспечивает также электромагнитные излучения.
    Атом принципиально повторяет указанные свойства электрона, но здесь мы имеем дело с молекулами, что вносит нюансы. Первый из них- относительная ориентация атомов в молекуле. Она возможна только как антипараллельная, т.е. когда экваторы взаимно обкатывают друг друга. Второй заключается в массивности молекулы, не позволяющей ему совершать амортизирующие колебания на внешние силы.


3-5. Составляющие энергозатрат.

   На основании изложенного выше, половину остаточной энергии атомов следует без сомнений отнести к энергии излучений Дж. Вторая такая же половина энергии должна быть кинетической энергией. Но в силу упомянутых нюансов реализовать эту энергию практически невозможно. Действующие магнитные силы встречают жесткое сопротивление молекул, отчего львиная доля энергии превращается в тепло. Если бы эта энергия превратилась в движение, молекулы должны развить скорость около 20м/с. Ясно, что это не броуновские скорости, а потому на броуновское движение мы отводим ничтожно малую долю.
    Таким образом, энергия излучений газовых молекул, действительно, характеризуется величиной, приблизительно равной постоянной Больцмана. Полученный нами результат отличается от этой постоянной на 11%, но мы не можем претендовать на высокую точность анализа.
   Во-первых, нами использованы экспериментальные значения радиусов атомов и их энергий, которые в литературе заметно разнятся.
Во-вторых, вряд ли мы учли все действующие факторы.
Но мы выявили главное: постоянная Больцмана не является константой, поскольку связана с процентным составом входящих компонентов, а также типом образуемых молекулярных и межмолекулярных создаваемых связей. Что касается достижения французских исследователей, то достигнутая ими высокая точность измерений на аргоне обусловлена тем, что это одноатомная молекула, которой не присущи указанные выше нюансы.
Выводы:
1. Использовать постоянную Больцмана для эталонирования температурной шкалы недопустимо, т.к. она не является физической константой.
2. Использовать постоянную Больцмана для вычислений кинетической энергии молекул среды недопустимо.
3. Использовать постоянную Больцмана для характеристики токов в полупроводниках недопустимо.

ЛИТЕРАТУРА

1. Новый метод измерения константы Больцмана позволит изменить определение градуса Кельвина. http://forextimes.ru/news/hnews136125.htm
2. Руднев А.Д. Шаг к структуре пространства. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8182.html
3. Руднев А.Д. Новая концепция физики. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6910.html