5. Interakce částice a složeného tělesa

5. 1. Povrchový tlak

5.1. Každé těleso musí být ohraničené, aby bylo rozeznatelné od prostředí a také od ostatních těles. Musí mít slupku. Slupka, neboli povrchová plocha tělesa je tvořena soustavou závitů rotujícího spirálních toroidu. V jednotlivých závitech se postupně vyrovnávají rozdílné tlaky mezi prostředím a tělesem.

5.2. Slupka ohraničuje těleso a umožňuje, aby tlak (působený povrchovou plochou částic prostředí na povrchovou plochu tělesa) mohl proniknout z prostředí do tělesa (a obráceně), pokud překoná tlakovou bariéru na povrchu tělesa.

5.3. Tlakové výše mají na svém povrchu nízký tlak a snadno se propojují a vytvářejí „pěnu“. Čím je tlaková výše částice vyšší, tím nižší tlak je v její slupce. Tlakové níže mají na svém povrchu vysoký tlak a propojují se nesnadno. Čím je tlaková níže částice nižší, tím vyšší tlak je v její slupce.

5.4. Mezifází (slupka) je komplexní útvar, který je nesnadné charakterizovat pouze nějakým jednoduchým parametrem. Ve skutečnosti se většinou setkáváme s vrchní (vnější) sférou mezifází, kterou lze charakterizovat povrchovým tlakem.

5.5. Povrchový tlak je tlak, který je nutno vyvinout na jednotkovou plochu tělesa, abychom pronikli dovnitř tělesa. Je to tlak, který je nutno vyvinout na jednotkovou plochu mezifází mezi dvěma prostředími, abychom se dostali z jednoho prostředí (s určitým tlakem) do jiného prostředí (s jiným tlakem).[1]

5.6. Tlak může do tělesa pronikat jednak přes „vchody“ ve spirálním toroidu, který tvoří slupku tělesa. Částice, která disponuje dostatečným tlakovým impulzem může narazit na slupku tělesa a „prorazit“ ji i mimo „vchod“. Přitom musí překonat povrchový tlak tělesa. To znamená odstředný tlak, kterým působí slupka tělesa.

5.7. U tlakových níží je (odstředný) povrchový tlak menší, než tlak dostředný. U tlakových výší je odstředný tlak vyšší, než tlak dostředný (Obr. 3.3.). Pro částici je snazší proniknout do tlakové výše (slupka tlakových výší je tvořena nízkým tlakem), než do tlakové níže (slupka tlakových níží je tvořena vysokým tlakem).

 

5.8. Povrchový tlak těles z atomů. Atom je tlaková níže a jako každá tlaková níže má na svém povrchu vysoký (povrchový) tlak. Atomy i složená tělesa z atomů se vždy vyskytují ve směsi s plazmou. Nekorektně se dá říci, že atomy vždy „plavou“ v plazmě. Atomy jsou uzavřená tělesa, která si v jistém rozsahu teplot prostředí, drží hloubku svoji tlakové níže. Hloubka tlakové níže atomu je dána prostředím, ve kterém atom „vzniká“ (transformuje se z plazmy).[2]

5.9. Když zahříváme těleso z atomů, (působíme tlakovými impulzy na těleso) nepronikají částice (bubliny) tepla do atomů, ale do prostoru „mezi atomy“. To ovlivňuje volnost atomů. Podle objemu plazmy mezi atomy rozlišujeme skupenství těles z atomů.

5.10. Skupenství pevné. Mezi atomy je málo plazmy. Složené těleso z atomů je v pevném (zmrzlém) stavu. Vnitřní tlak v tělese je velmi nízký. Atomy jsou těsně u sebe a jsou propojeny svými bublinovými obaly. Nekorektně řečeno, jejich bublinové obaly jsou „zaklesnuty“ v sobě. Přesto je mezi atomy stále plazma, spojitě propojená s prostředím. Takové těleso vykazuje značně vysoký povrchový tlak (tvrdost). Tvrdost je dána sumou vysokého povrchového tlaku jednotlivých atomů na povrchu tělesa.

5.11. Skupenství kapalné. U kapalin povrchový tlak prudce klesá. Atomy jsou těsně u sebe, ale už nejsou propojeny svými bublinovými obaly. Plazma umožňuje atomům, aby se po sobě pohybovaly. Vnitřní tlak oproti pevnému skupenství skokově klesá. Mezi tlakem v primárním prostředí (plazmě) a sekundárním prostředí (atomů) je přímá úměrnost.[3] Povrchový tlak kapalin je tlak, jaký musíme vyvinout na jednotkovou plochu mezifází (hladinu) kapaliny, abychom se dostali z jednoho prostředí do druhého. To znamená např. z prostředí vzduchu do prostředí vody, nebo z prostředí oleje do prostředí vody.

5.12. Skupenství plynné. Povrchový tlak u plynů je obtížně měřitelný. Plazmy mezi atomy hodně. Plyn je ve skutečnosti plazma, „znečištěná“ trochou atomů. Atomy tvoří pro plazmu kondenzační jádro. Jsou obaleny různě mohutnou vrstvou plazmy. To zkresluje měření. Plyn vyžaduje „studený atom“ a „horkou plazmu“.[4] Mezi tlakem v primárním prostředí (plazmy) a tlakem v sekundárním prostředí (atomy) je nepřímá úměrnost.

5.13. Když je rozdíl mezi hustotou prostředí a hustotou tělesa malý, může docházet k tzv. difuzi - to znamená k prolínání tělesa a prostředí. Mezifází je široké a těleso nelze zcela přesně prostorově definovat. Mezifází ztratí soudržnost, „protrhne se“. Těleso se transformuje se do prostředí, nebo se vytvoří nová hustotní sféra.[5]

5.14. Na povrchový tlak je nutno vždy nazírat optikou sférické geometrie. Povrchový tlak s klesající teplotou roste, se stoupající teplotou klesá. Čím je těleso hustší, tím je jeho vnitřní tlak nižší a jeho povrchový tlak vyšší a obráceně. Hodnoty povrchového tlaku při změně skupenství (pouze u těles z atomů) skokově rostou. Čím je rozdíl hustot[6] mezi prostředím a tělesem větší, tím je mezifází užší a povrchový tlak je větší.

 

5.15. Povrchový tlak u plazmy. Prostor tvoří spojitá jednota tlakových výší a tlakových níží. Prostot je těmito tlakovými útvary (částicemi) bezezbytku spojitě vyplněn.[7] Prostor (plazma) se chová jako kapalina s proměnlivou hustotou. To je jediný stav plazmy, který se ovšem nedá nazvat skupenstvím.

5.16. Jednoduchá tělesa (částice) i složená tělesa z částic nejsou nějaká „pevná“ tělesa. Jsou to tlakové útvary, které spojitě vyplňují prostor, proto se příliš nepohybují a spíše si pouze předávají tlakové impulzy. Působí povrchovým tlakem své plochy na (povrchový) tlak plochy sousedních částic.

5.17. Když se hustota částice značně liší od hustoty okolního prostoru (prostředí), tlačí prostředí (rotující) částici do její hustotní sféry po nesymetrické (fraktální) spirále. Nedochází přitom k nějakým „tvrdým“ srážkám. Částice se spíše po sobě „odvalují“, nebo „prokluzují“ mezi částicemi prostředí.

5.18. Mezi prostorem (tvořeným částicemi) a tělesy (tvořenými rovněž částicemi) dochází k neustálé  výměně tlaku (teploty) opět prostřednictvím částic. Stále se srovnává tlak (teplota) mezi prostředím a tělesem. Zároveň prostředí tlačí každé těleso do jeho hustotní sféry. Přitom platí jednoduché pravidlo. Tlak (teplo) se vždy šíří z oblasti s vyšším tlakem do oblasti s tlakem nižším.

5.19. Každé složené těleso z částic musí mít slupku, která ho ohraničuje a tvoří jeho povrchovou plochu. Také všechny částice (jednoduchá tělesa), ze kterých je složené těleso složeno musí mít svoji slupku. Částice „je unášena proudem“ a do složeného tělesa se nejsnáze dostane „vchody“ ve spirálním toroidu. Když částice disponuje dostatečným tlakovým impulzem, může také „prorazit“ slupku i mimo „vchod“. Pohyb dodává částici dodatečný tlakový impulz.

5.20. Každá částice, která pronikne mezifázím z prostředí do složeného tělesa, změní vnitřní tlak v tělese. To znamená, že se změní hloubka tlakové níže, nebo výše tělesa (vždy relativně vůči prostředí, které ji obklopuje). Překoná-li částice (povrchový) tlak na vnější straně složeného tělesa, dostane se dovnitř slupky, kde zvýší, nebo sníží tlak. Když je tlak v částici shodný s tlakem ve slupce, částice zůstává ve slupce.

5.21. Aby se částice dostala dovnitř tělesa, musí překonat také tlak na vnitřní straně slupky tělesa. Tento princip vysvětluje, proč některé procesy (např. změna skupenství) neprobíhají plynule, ale v jakýchsi skocích.

 

5.22. Interakce částice a složeného tělesa s charakterem tlakové výše

5.22. Tlaková výše (bublina) má na svém povrchu nízký tlak. Povrchový tlak bubliny je malý. Možné scénáře interakce tlakové výše s několika základními typy částic jsou na (Obr. 5.1.).

5.23. Rozsah velikostí a hustot částic je obrovský. Částice vždy působí (povrchovým) tlakem své plochy na (povrchový) tlak plochy složeného tělesa z částic. Při vzájemných interakcích vždy záleží, co se s čím „sráží“ a jakým tlakovým impulzem daná částice disponuje. 

5.24. a) (Malá) bublina (TV2) s relativně velkou plochou nemá dostatečný tlakový impulz, aby pronikla slupkou (TV1). Propojí se svým mezifázím s mezifázím velké bubliny. Ve slupce obou bublin je nízký tlak. To znamená, že pokud se dvě bubliny k sobě přiblíží, mohou se propojit svými slupkami a vytvořit pěnu (viz dále). Protože je v obou slupkách nízký tlak, vzniká mezi nimi zákonitě úzká vrstva vysokého tlaku, která znemožňuje splynutí slupek. Obě bubliny si stále zachovávají svoji „individualitu“. Lze je opět od sebe oddělit.

b) Částice (H1) proniká do mezifází. Odpovídá-li hustota částice hustotě slupky, skončí částice ve slupce. Může zde také mírně zvýšit, nebo snížit tlak. 

c) Částice (H2) disponuje větším tlakovým impulzem, proniká přes slupku dovnitř složeného tělesa a je vnitřním tlakovým polem odtlačena do hustotní sféry, do které patří.

d) Když na mezifází takové výše působí (super)hustá částice s malou plochou a velkým tlakovým impulzem (G) proniká slupkou poměrně snadno do jeho vnitřního tlakového pole. Vyvine na obě mezifází bubliny dostatečný tlak a „proletí“ tlakovou výší.

Obr. 5.1. - interakce částic s mezifázím tlakové výše - pohled od pólu,
(1) vnější strana slupky, (2) vnitřní strana slupky, (3) slupka kanálu,

 

5.25. Interakce částice a složeného tělesa s charakterem tlakové níže

5.25. V mezifází (slupce) tlakové níže je vysoký tlak. Součástí slupky je také středový kanál. Slupka vytlačuje vše husté směrem ke středovému kanálu a zároveň působí vysokým tlakem směrem do prostředí. Vnější sféra slupky je součástí prostředí (T1), ale přiřazujeme ji k tělesu tlakové níže. Vnější sféra slupky rotuje shodně s prostředím.

Obr. 5.2. - interakce částic s mezifázím tlakové níže

5.26. U slupky musíme rozlišovat dostřednou a odstřednou stranu. V obou částech slupky jsou rozdílné rychlosti rotace. To má za následek, že částice, která se pohybuje ve slupce je odkloněna tlakovým polem od své dráhy (např. lom světla). Na (Obr. 5.2.) jsou v dostředné a odstředné části slupky protiběžné šipky. To pouze naznačuje, že obě poloviny slupky rotují (ve směru rovnoběžek) shodně, ale s jinou rychlostí. „Protiběžnost“ je tedy pouze relativní.

5.27. V mezifází tlakové níže je vysoký tlak. Částice putují přes prostředí obklopující tlakovou níži. To je tvořeno rotujícím toroidem (T1), v jehož závitech se střídají oblasti vyššího a nižšího tlaku. Proto je u částic naznačena zvlněná (rotující) trajektorie.[8] Částice jsou nesymetrické a rotují. Jejich trajektorie v prostoru se dají popsat jako nepravidelné, (fraktální) spirály. Možné scénáře interakcí částice a mezifází tlakové níže jsou na (Obr. 5.2.):

5.28. a) Částice, které nejsou na kolizní dráze s tělesem, jsou na jedné straně tlakovým polem slupky odkloněny od tělesa a na druhé straně zase „přikloněny“. V tom případě můžeme někdy „vidět za těleso“.[9] (Nejedná se o žádný „zakřivený prostor“,[10] ani „gravitační čočku“. Jedná se pouze o působení tlakového pole tlakové níže. Protože jsme v nesymetrickém prostoru, působí na částice na každé straně tělesa rozdílné tlakové pole. Částice se také může dostat do středového kanálu a být „vypuzena“ v oblasti druhého pólu.

b) Částice není schopna vyvinout na mezifází dostatečný tlak, aby pronikla přes povrchový tlak tělesa. Čím blíže je částice k mezifází tělesa, tím více na ni působí vysoký (povrchový) tlak ze slupky. Tento tlak posléze způsobí, že částice (S) je odkloněna od své dráhy a „odražena“ zpátky do prostoru. Slupka přitom částečně ovlivňuje nejen dráhu částic, ale také jejich doposud chaotické rotace.[11]

c) Částice vyvine na mezifází dostatečný tlak, překoná bariéru povrchového tlaku a vnikne do mezifází. Nemá-li částice velký tlakový impulz, zůstává v mezifází. V mezifází se změní tlak (teplota).

d, e) Vyvine-li (hustá) částice dostatečný tlakový impulz, aby pronikla vnější sféru slupky tělesa, musí ještě překonat vnitřní sféru slupky. Potom se dostává do vnitřního tlakového pole a usadí se v hustotní sféře, která odpovídá její hustotě.


[1] Nezaměňovat povrchový tlak s tzv. „povrchovým napětím“. Tento text se nezabývá současnými definicemi ani jednotkami povrchového napětí. Teoretické předpoklady pro „povrchové napětí“ jsou špatné, měřící metody bizarní.

[2] „Studené“ atomy v pevném stavu a „horké“ atomy v plynném stavu se neliší. Jejich hustota prostoru je stále stejná. Veškeré teplo (tlak) je „mezi“ atomy. Atom je uzavřené těleso, které se ale skládá z neuzavřených částic. Více viz kapitola o atomech.

[3] Skupenství kapalné je vhodné pro zjišťování fyzikálních vlastností prvků. Dá se zjistit vnitřní tlak a hustota prostoru prvků. Dá se tak předejít „mechanickému“ pohledu na prvky. Např. litr kapalného kyslíku má hmotnost 1,14 kg, litr kapalného dusíku 0,804 Kg a litr kapalného železa 7 Kg. Jejich bod tání se značně liší. Hustota prostoru není odvozena od hmotnosti, přesto nám tyto údaje mohou leccos naznačit. 

[4] Pojem studený atom je relativní. Např. atom kyslíku (teplota varu 90 K), železo (teplota varu 3 134 K). To znamená, že kyslík je v plazmě při normální „pokojové“ teplotě plyn, zatímco železo potřebuje velmi horkou plazmu, aby bylo plyn. Pro zjištění srovnatelných fyzikálních vlastností atomů plynů je nutné je vždy dostat do kapalného nebo pevného stavu.

Když je tlak (teplota) v prostředí vyšší, než tlak, kterým působí bublinový obal atomu, dochází k destrukci atomu. Atom se transformuje do prostředí (plazmy), ze kterého kdysi vzešel.

[5] Poměry panující v mezifází si lze do určité míry představit při sledování potápěče, který se potápí v místě, kde se stýká sladká voda se slanou. Potápěč klesá průzračnou sladkou vodou a pod sebou vidí jakousi kalnou stěnu - přechod mezi sladkou a slanou vodou - mezifází. Po vnoření do vrstvy mezifází se dostává do zvláštního „rozmazaného“ světa, kde nelze zcela přesně určit kontury těles (obdoba mihotání vzduchu na poušti). Po překonání mezifází mezi těmito dvěma prostředími se ocitá znovu v průzračné slané vodě. Srovnej s mnohem užším mezifázím mezi vodou a olejem, nebo vodou a vzduchem.

[6] Jedná se o hustotu Prostoru, nikoliv o hustotu tělesa (z atomů) odvozenou od hmotnosti. Plazma nikdy nemá hmotnost. Jednotku pro hustotu Prostoru bude třeba teprve definovat. Prostor je obecný výraz pro materii, která má objem. Plazma je výraz pro konkrétní formu prostoru složenou z jednoty tlakových výší a níží.

[7] Viz analogii mezi plazmou a místností naplněnou nafukovacími balonky. Tlakové impulzy se v takovém prostředí mohou šířit, pohyb je poněkud obtížný.

[8] Můžeme si to představit, jako mihotání světla např. na poušti. Dráha bubliny světla (viz dále) je zde ohýbána na rozhraních mezi hustšími a řidšími (studenějšími a teplejšími) vrstvami vzduchu. Tedy oblastmi, kde lokálně je nižší, nebo vyšší tlak, který působí na plochu bubliny světla v různých směrech a mění její dráhu.

[9] Uvedený jev se týká všech částic, ne pouze bublin světla.

[10] Prostor je sférický. To znamená, že je „zakřivený“ z principu. Tvrzení, že „hmotná“ tělesa „zakřivují“ v podstatě „rovný prostor“ (inerciální soustava) je absurdní a pouze ukazuje míru nepochopení toho co to prostor je a jaká je jeho geometrie. V univerzální vztažné soustavě Vesmíru (Univerza) žádná hmotnost není. Hmotná tělesa prostor „nezakřivují“. Je to „křivý“ (sférický) prostor, který vytváří „křivá“ (sférická) tělesa.

[11] Úhel, pod kterým částice narazí na mezifází, ovlivňuje výsledný efekt. Pokud budeme považovat dopadající částici na mezifází za bublinu světla, vidíme zde příčinu některých fyzikálních, či optických jevů, jako ohyb, lom, polarizace světla, odraz, dvojlom světla atd. Lom je vlastně ohyb v extrémně úzkém mezifází. Záměrně zde nepoužívám zavedené pojmy tzv. „elektromagnetického spektra“. Částice jsou tlakové útvary, nelze je považovat za „vlny“.

Vysoký tlak na povrchu tělesa (jeho rotační složka) ovlivňuje rotaci dopadajících částic. Tlakové pole na ploše („pevného“) tělesa „vnutí“ svoji rotaci dopadajícím („pohyblivým“) částicím. Rotace částic se po odrazu na nějakou dobu synchronizují s rotacemi na povrchu tělesa (např. polarizace světla). Po uběhnutí určité dráhy začne vnější tlakové pole s každou částicí rotovat opět individuálně. U některých (průsvitných) těles se může část dopadajících částic odrazit i na druhé straně tělesa od vnitřní vrstvy mezifází (dvojlom).