Физический процесс что это
Лекции от Мансура Гиматова. Физика процессов: время
Как известно, физика – наука точная, целиком и полностью отвечающая математическим формулировкам. И это позволяет утверждать, что, с одной стороны, современная физика имеет точную доказательную базу, но, с другой, что эта же физика не имеет прямых соприкосновений с природными явлениями и природными процессами. Иными словами, современная физика изучает не окружающую нас Природу-Вселенную, но строит некие математические модели, каковые, прежде всего, удовлетворяют принципам математики, и сквозь призму которых мы и пытаемся изучать природные взаимодействия.
Взять, например, термодинамику. Большинство ее формулировок, так или иначе, связано с понятием «идеальный газ». Т.е. мы построили матмодель несуществующей в природе среды, каковая по своим характеристикам вообще ни на что природное не похожа, но при этом полностью удовлетворяет заложенным математическим взаимосвязям. И теперь на основе выводов об этой среде выстроили целый пласт науки, изучение которого начинается еще в школе.
Подобный подход идеально подошел бы для построения виртуальных миров в компьютерных играх, но совершенно не годится для изучения окружающей нас реальности, основным инструментом постижения которой предлагается использование физики процессов.
Основное отличие физики процессов заключается в том, что она не строит матмодели, но изучает-исследует природные процессы во всей своей сложности и многозначности. И поскольку многомерная сложность реальных процессов, а также отсутствие математических взаимосвязей в них не позволят нам получать однозначное, односложное трактование взаимодействий, то первичной задачей физики процессов станет построение «генеалогического древа» процессных взаимодействий, по характерным признакам в карте которых мы начнем в дальнейшем угадывать взаимосхожесть микро и макро-процессов, в итоге, постигая непостижимое.
По сути, физика процессов мало чем отличается от построения технологических карт наших производственных предприятий. За исключением того что для построения, скажем, автомобиля мы пытаемся соединить в единую систему известные нам процессы с целью получения на выходе соответствующего продукта, тогда как в физике процессов мы должны правильно определить уже действующие процессы и расписать их взаимодействия. Конечно, масштабность предполагаемых работ и впечатляет и отталкивает, но, тем не менее, мы просто обязаны ее выполнить, если хотим получить адекватное представление об окружающем нас мире.
Несколько слов по поводу – что в этом случае можно считать природным процессом? Скажем, птичка чирикает на ветке – это процесс или нет? В терминологии физики процессов главная особенность данного термина заключена примерно в том же, что и отличие бизнес-процесса от обычного производственного процесса. Т.е. производственный процесс может называться бизнес-процессом только в том случае, если на выходе у него идет какой-либо конечный продукт, предназначенный для дальнейшей реализации. Т.е. если токарь точит шуруп – это процесс производственный. Но если мы реализовали процесс производства шурупов – как конечную продукцию производственного этапа, то это можно уже рассматривать в качестве бизнес-процесса. Аналогичным образом и в физике процессов: лишь те из происходящих изменений можно называть природным процессом, которые имеют на выходе какой-либо вполне понятный результат и проявляют ярко выраженную цикличность или жесткую повторяемость. Скажем, процесс кровообращения, являющийся частью системы жизнеобеспечения того или иного организма; или круговорот воды в природе; или вращение планет вокруг Солнца; или химические реакции – всё вышеперечисленное (и это далеко не полный список) можно отнести к изучаемому физикой процессов.
Почему именно так, а не иначе? Потому что построение карты взаимодействий всего и вся невозможно в принципе. Невозможно расписать технологическую карту производства даже автомобиля, если мы начнем последовательно описывать каждую производственную операцию. Только используя бизнес-процессы – выделенные участки производства, обеспечивающие выпуск чего-то конкретного, передаваемого на следующий уровень сборки, и рассматриваемые в качестве черных ящиков с известным лишь входом и выходом – можно создавать огромные карты как технологического, так и научно-познавательного плана.
Иными словами, построение «генеалогического древа» природных взаимодействий возможно лишь на основе процессного подхода, использующего принцип, схожий с организацией бизнес-процессов в производстве.
И, вот, на фоне предлагаемого подхода обратимся к одной из самых распространенно используемых как в науке, так и в обиходе сущностей – «время».
Несмотря на популярность данного термина, ни один ученый, ни один здравомыслящий человек не может дать определения данному термину. Почему? Да, потому что никакого времени в природе не существует! Время – это чисто математический или расчетный параметр, каковой мы (почти) всегда можем рассчитать, но никогда – потрогать/пощупать, увидеть или определить непосредственно. Время – это важнейший индивидуальный параметр каждого отдельного природного процесса, рассчитать который мы можем лишь сопоставляя события изучаемого процесса с каким либо иным процессом, например, движением стрелок на часах.
Да, мы настолько «привыкли» к его обиходности, что пытаемся найти, определить физическую сущность времени как вещи, как объекта или поля. Но не находим. И сделать это, в принципе, невозможно.
Наиболее адекватное восприятие сущности «время» дает нам понятие «плотность» из физики материалов. Что такое плотность? Это расчетный параметр, равный отношению массы материала объекта к его объему. В природе достаточно редко встречается однородность материала, а потому понятие плотность зачастую несет в себе условный характер. Более того, следует понимать, что плотность это не просто какая-то там единая физическая сущность, но расчетная характеристика данного конкретного материала/среды в соответствующих условиях.
И если мы перенесем понятие «плотность» из физики материалов в физику процессов, то и получим весьма характерное сопоставление: Время – это плотность событий (если хотите – интенсивность событий) данного конкретного процесса, проистекающих в соответствующих условиях, определяемых внешней средой.
Также как и плотность разных материалов/сред различается своим значением, так и параметр время в разных процессах принимает собственное значение.
Также как и в случае с плотностью наложение природных процессов друг на друга создает некую неоднородность их проистекания, что ведет к условности (неоднозначности) определения параметра «время» в изучаемой системе процессов.
И, думается, что также как и в случае с плотностью имеет смысл создание таблицы коэффициентов «время» для каждого выделенного природного процесса, рассматриваемого в стандартных условиях окружающей среды. Хорошим примером подобного подхода является определение периодов полураспада радиоактивных веществ, где время рассматривается не в относительном по отношению к движению стрелок часов формате, но в абсолютном выражении по отношению к процессу распада радиоактивных веществ. Правда, и в этом случае, следовало бы выбрать некий элемент за точку отсчета (допустим, тритий (водород H3) с периодом полураспада 12.3 года) и присвоить ему коэффициент «время» равный 1. Тогда, скажем, для плутония 239 (с периодом полураспада 24.4 года) наш коэффициент «время» в организуемой таблице был бы равен 2 (24.4/12.3) и т.д.
Возможно, что кто-то в данном случае возразит: таблица полураспада радиоактивных веществ и создана по предлагаемому правилу с тем лишь отличием, что «точка отсчета» выбрана не из элементов таблицы, но в ее качестве фигурирует элемент (период) процесса вращения Земли вокруг Солнца. Т.е. если в качестве единицы абсолютного времени взять один оборот Земли вокруг Солнца, то мы в точности и получим используемую ныне таблицу. Совершенно верно! Но использование периода вращения планет в качестве основы – не очень хороший вариант, поскольку он, во-первых, может быть подвержен изменению, а, во-вторых, мы не видим весь процесс – его начало и завершение, видим лишь год, несколько лет, возможно даже тысячелетие сумеем увидеть/рассчитать. Но какую долю этот период составляет от «долгожительства» всей системы, мы вряд ли когда-либо узнаем. Т.е. получается, что абсолютные значения времени различных процессов, мы привязываем к условной единице периодичности вращения Земли, что не есть правильно. Тем не менее, отметим, что периоды полураспада не закрывают нам дверь для выбора какого-либо иного процесса в качестве единицы отсчета. И единственным правилом здесь должна быть возможность полного наблюдения всего процесса – от рождения и до его завершения – для получения абсолютного, а не относительного значения.
Современное представление в науке, что время есть течение некой материальной субстанции, не имеет ни малейшего обоснования. По этому поводу неоднократно встречал возражение, что замедление атомных часов на космических станциях – неоспоримый факт, доказывающий торжество теории относительности. Но, ребята, вы просто выдаете желаемое за действительное. Атомные часы связаны с сущностью «время» точно таким же образом, что и механические часы. Вы же не будете утверждать о том, что время остановилось, поскольку ваши часы, попав в воду, встали?! Почему же тогда, замедление процесса квантовых скачков цезия, вы воспринимаете как замедление времени?! Атомные часы – это просто прибор, один из многих, сделанных человеком. Так и нужно искать причину, по которой этот прибор меняет свое значение, находясь на удалении от Земли, в невесомости, а не привязывать его несовершенство к мистическим временным потокам!
И даже если мы в качестве аллегорического представления и предложим для времени соответствующий образ потока, то он предстанет в виде множества переплетающихся друг с другом процессных ручейков, с различной скоростью/интенсивностью стекающих в озера систем-организмов, множество которых участвует в организации еще более масштабного потока. И при этом необходимо понимать, что всё это – плоская проекция значений временных констант с трехмерного мира природных процессов.
На мой взгляд, наше текущее представление времени есть результат «киношного» восприятия. И думается, что не случайно появление теорий относительности совпало с периодом зарождения и бурного развития кинематографа, позволившего запечатлевать события и прокручивать их с различной скоростью и даже в обратной последовательности. Казалось бы – еще чуть-чуть и мы достигнем подобного эффекта и в реальной жизни. Увы, это всего лишь магические иллюзии, недостижимые в банальной простоте реального мира. Мы можем лишь сохранить в памяти или на каких-либо носителях прошедшие события, но никоим образом не можем их вернуть.
Современная физика, как, впрочем, и многие другие науки, делает упор на объекте, который претерпевает изменения в результате определенных воздействий на него. В этом факторе заложен «корень зла». Важен не объект, но – процесс, в котором участвуют те или иные объекты. Не личность формирует историю, но общественные процессы, в которых участвует данная личность. Не объекты создают и развивают нашу Вселенную, но процессы, использующие соответствующие объекты для достижения собственных целей. И это основная парадигма физики процессов, которую нам еще предстоит сформировать.
Урок на тему:»Общие свеления о физических процессах»
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
В производстве промышленной продукции широко используются физические процессы химической технологии — дробление сырья, перемещение жидкостей и газов по трубопроводам, нагревание и охлаждение, разделение однородных и неоднородных систем и т. п.
На любой стадии производства (подготовительной, основной или завершающей) физические процессы выполняют вспомогательную или основную функцию.
Например, на стадии подготовки нефти к переработке используются процессы перемещения нефти по трубопроводам, процессы разделения неоднородных систем (удаление из нефти песка, глины, воды и попутного газа отстаиванием, электрообезвоживанием), процессы нагревания нефти до температуры кипения. На основной стадии перегонки нефти на фракции имеют место дистилляция, ректификация, охлаждение и конденсация паров. На завершающей стадии (очистке нефтепродуктов), используются сорбционные процессы удаления примесей с помощью твердых и жидких поглотителей.
Подобные примеры широкого использования физических процессов характерны для любой отрасли промышленности. Так, в добывающей промышленности — это дробление и измельчение минерального сырья, удаление пустой породы флотацией, электромагнитной или иной сепарацией, в металлургии — тепловые и массообменные процессы (нагревание шихты, плавление и кристаллизация металла, термическая и химико-термическая обработка стали), в машиностроении и радиоэлектронике — конденсация паров расплавленных металлов на поверхность деталей и изделий, в производстве строительных и лакокрасочных материалов, пищевых продуктов — тонкое и сверхтонкое измельчение, сушка и т. д.
Большое значение приобретают физические процессы в природоохранных мероприятиях по чистке сточных вод и газовых выбросов от вредных примесей, а также по рекуперации промышленных и бытовых отходов (сухая и мокрая очистка газов, безреагентные методы переработки производственных стоков и т. п.).
Физические процессы химической технологии подразделяются на физико-механические (дробление, измельчение), гидромеханические (перемещение жидкостей и газов, разделение неоднородных систем), тепловые (нагревание, охлаждение и конденсация паров) и массообменные (сорбция, кристаллизация, сушка, дистилляция, ректификация, экстракция, разделение однородных систем с помощью полупроницаемых мембран).
ВИДЫ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Измельчение может осуществляться как сухим, так и мокрым способом — в воде или других жидкостях, что исключает пылеобразование и повышает эффективность процесса. Измельчающие машины подразделяют на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления, а также мельницы тонкого и сверхтонкого измельчения. Машины для измельчения работают в открытом и замкнутом циклах; последний позволяет значительно снизить расход энергии на измельчение и повысить эффективность процесса.
Перенос энергии в форме теплоты, происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур между более нагретым и менее нагретым телом. Существуют три принципиально различных способа передачи теплоты:
теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.
К о н в е к ц и я — процесс переноса теплоты вследствие движения и перемешивания макроскопических частей газов или жидкостей. Перенос теплоты может осуществляться путем естественной (свободной) конвекции, обусловленной разностью плотностей в различных точках объема жидкости или газа, возникающей вследствие разности температур в этих точках, а также вынужденной конвекции при механическом перемещении всего объема газа или жидкости.
Главными тепловыми процессами в промышленности являются процессы нагревания водяным паром, топочными газами, теплоносителями и электрическим током, а также процессы Охлаждения, в том числе ниже — 200 °С.
Массообменные процессы Большое значение в химической технологии имеют массообменные процессы, основанные на переходе одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. В промышленности в основном применяют процессы массопередачи между газовой (паровой) и жидкой, между газовой и твердой, между твердой и жидкой, а также между двумя жидкими фазами. К таким процессам относятся: абсорбция, адсорбция, перегонка и ректификация, кристаллизация, сушка и др. Скорость массопередачи при заданной температуре зависит от интенсивности молекулярной диффузии, т. е. способности самопроизвольного проникновения одного вещества в другое за счет беспорядочного движения молекул. Процесс переноса массы из одной фазы в другую происходит за счет разности концентраций вещества в этих фазах до тех пор, пока не будут достигнуты условия равновесия. Движущая сила процесса массопередачи, ее эффективность может быть выражена в любых единицах, применяемых для определения состава фаз, однако наиболее часто движущая сила процесса выражается через разницу между рабочими и равновесными концентрациями распределяемого компонента в первой и второй фазах соответственно. Количество массы, передаваемое из одной фазы в другую, зависит от поверхности раздела фаз, продолжительности процесса и разности концентраций.
Повышение эффективности процессов массопередачи может быть достигнуто за счет увеличения поверхности контакта фаз, возрастания скорости потока и его турбулизации, а также снижения диффузионного сопротивления среды (например, в процессе абсорбции случай поглощения плохорастворимого газа). Ниже приводятся примеры основных процессов массопередачи.
А б с о р б ц и е й называют процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем. Абсорбция характеризуется избирательностью (селективностью), т. е. каждое вещество поглощается определенным поглотителем. Различают абсорбцию простую, основанную на физическом поглощении компонента жидким поглотителем, и хемосорбцию, которая сопровождается химической реакцией между извлекаемым компонентом и жидким поглотителем. Примером простой абсорбции служит производство соляной кислоты, хемосорбция широко применяется в производстве серной и азотной кислот, азотных удобрений и т. д. Абсорбция протекает в аппаратах колонного типа (насадочные, тарельчатые и др.).
А д с о р б ц и я есть процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой или жидкой смеси твердым поглотителем — адсорбентом. Механизм процесса адсорбции, отличающийся от механизма абсорбции, практически аналогичен механизму других процессов массопередачи с участием твердой фазы. Наиболее универсальной теорией адсорбции является разработанная М. М. Дубининым теория объемного заполнения микропор, где учитывается притяжение молекул поглощаемого вещества с адсорбентом на основе зависимости равновесия от структуры пор адсорбента. В качестве адсорбентов широко применяют твердые вещества с высокоразвитой поверхностью и высокой пористостью (активные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты — водные алюмосиликаты кальция и натрия, ионообменные смолы и др.). Адсорбция применяется в промышленности для очистки и сушки жидкостей и газов, для разделения смесей различных жидких и газообразных веществ, извлечения летучих растворителей, осветления растворов, для очистки воды и др. Адсорбция используется в химической, нефтяной, лакокрасочной, полиграфической и других отраслях промышленности.
П е р е г о н к а и р е к т и ф и к а ц и я применяются для разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух и более летучих компонентов, и основаны на различной температуре кипения компонентов, т. е. на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Если исходную смесь, состоящую из жидкостей с различными температурами кипения, частично испарять, а полученные пары конденсировать, то конденсат будет отличаться по своему составу более высоким содержанием низкокипящего компонента (НК), а оставшаяся исходная смесь будет обогащена труднолетучим высококипящим компонентом (ВК). Эта жидкость называется остатком, а конденсат — дистиллятом или ректификатом. Существуют два принципиально отличных вида перегонки: простая (однократная) перегонка и ректификация.
Ректификация представляет собой разделение смесей жидкостей, основанное на многократном испарении жидкости и конденсации паров. В результате ректификации получают более чистые конечные продукты. Процесс осуществляют в аппаратах колонного типа (например, насадочные и тарельчатые ректификационные колонны непрерывного действия и др.). Процессы перегонки и ректификации находят широкое применение в химической и спиртовой промышленности, в производстве лекарственных препаратов, в нефтеперерабатывающей промышленности и т. д.
К р и с т а л л и з а ц и е й называется выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Кристаллизация начинается с образования центров (или зародышей) кристаллизации. Скорость их образования зависит от температуры, скорости перемешивания и т. д. С повышением температуры скорость роста кристаллов увеличивается, однако это приводит к образованию более мелких кристаллов и часто вызывает снижение движущей силы процесса. Крупные кристаллы легче получить при медленном их росте без перемешивания и небольших степенях перенасыщения растворов, однако это снижает производительность процесса кристаллизации. Нахождение оптимальной скорости кристаллизации и составляет одну из основных задач этого процесса.
Широко применяются несколько способов кристаллизации: кристаллизация с охлаждением, кристаллизация с удалением части растворителя, а также вакуум-кристаллизация. В зависимости от способа кристаллизации применяют кристаллизаторы периодического и непрерывного действия.
С у ш к о й называют процесс удаления влаги из различных (твердых, жидких и газообразных) материалов. Влага может быть удалена испарением, сублимацией, вымораживанием, токами высокой частоты, адсорбцией и т. д. Однако наиболее распространена сушка испарением за счет подвода теплоты. Более экономичным является последовательное удаление влаги фильтрацией, центрифугированием (с содержанием остаточной влаги 10 — 40%), а затем тепловой сушкой.
Различают контактную и конвективную сушку. В контактной сушке передача теплоты к высушиваемому материалу осуществляется через стенку аппарата. Конвективная сушка основана на непосредственной передаче теплоты материалу от нагретого воздуха, топочных газов, перегретого пара и т. д.
Скорость сушки определяется количеством влаги, удаляемой с единицы поверхности высушиваемого материала в единицу времени. Скорость сушки, условия ее проведения и аппаратурное оформление в значительной степени зависят от природы высушиваемого материала, характера связи влаги с материалом, размера кусков, толщины слоя материала, влагосодержания материала, внешних факторов (температуры, давления, влажности) и т.д.
Традиционными сушилками, применяемыми в производстве строительных материалов, минеральных солей, красителей и т. д., являются сушилки непрерывного действия (барабанные, туннельные, конвейерные, пневматические с кипящим слоем) и периодического действия (ямные, шкафные, камерные и т. д.). Наиболее эффективны распыливающие сушилки с кипящим слоем. Для улучшения качества высушиваемых материалов, увеличения скорости высушивания и улучшения технико-экономических показателей применяется сушка вакуумная, инфракрасная, криогенная, ультразвуковая, СВЧ.
физический процесс
physical process
A continuous action or series of changes which alters the material form of matter. (Source: RHW)
[http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en]
Тематики
Смотреть что такое «физический процесс» в других словарях:
физический процесс в горной породе — Процесс, происходящий в горной породе при взаимодействии внешних и внутренних факторов и приводящий к изменению ее физического состояния. [ГОСТ Р 50544 93] Тематики горные породы EN physical process in a rock DE physikalischer Prozess im Gestein… … Справочник технического переводчика
физический процесс в горной породе — 34 физический процесс в горной породе Процесс, происходящий в горной породе при взаимодействии внешних и внутренних факторов и приводящий к изменению ее физического состояния Источник: ГОСТ 30330 95: Породы горные. Термины и определения оригинал… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
радиационно-физический процесс — РФП Радиационный процесс, приводящий к изменению или возникновению новых физических свойств объектов. [ГОСТ 20716 75] Тематики установки радиационно технологические Синонимы РФП … Справочник технического переводчика
процесс телепатический — передача телепатической информации; согласно З. Фрейду, происходит по схеме: психический акт физический процесс возбуждение соответственного психического акта у другого человека или людей. Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю.… … Большая психологическая энциклопедия
Физический Факультет БГУ — один из крупнейших факультетов главного вуза Белоруссии. Создан в 1958 году. В составе факультета 12 кафедр, 16 научно исследовательских лабораторий (НИЛ), Белорусский межвузовский центр и обсерватория. Кроме того, ведутся фундаментальные и… … Википедия
физический износ здания — процесс постепенного или одномоментного ухудшения технических и связанных с ними эксплуатационных показателей здания (элементов), вызываемого объективными причинами или внешними воздействиями. (Смотри: МДС 13 6.2000. Методика по определению… … Строительный словарь
Физический износ основного капитала — процесс, в результате которого элементы основного капитала становятся физически непригодными для дальнейшего использования в производстве. Ф.и.о.к. определяется многими факторами. В первую очередь, это продолжительность и интенсивность машин и… … Словарь по экономической теории
ФИЗИЧЕСКИЙ ИЗНОС ЗДАНИЯ — Процесс постепенного или одномоментного ухудшения технических и связанных с ними эксплуатационных показателей здания (элементов), вызываемого объективными причинами или внешними воздействиями. Справочник по эксплуатации воинских зданий и… … Комплексное обеспечение безопасности и антитеррористической защищенности зданий и сооружений
Физический факультет БГУ — У этого термина существуют и другие значения, см. Физический факультет. Физический факультет Белорусский государственный университет … Википедия
Физический рынок — (Physical market) Определение физического рынка, фьючерсы физического рынка Определение физического рынка, фьючерсы физического рынка, участники рынка Содержание Содержание 1. 2. Товарные и на физическом рынке Физический рынок – это… … Энциклопедия инвестора