RP енергетичний лексикон - ентропія, змінна стану, енергетичні технології, тепло, механічна енергія,
Визначення: змінна стану в термодинаміці, яка пов’язана з мікроскопічним розладом системи
Оригінальне створення: 28.02.2013; остання зміна: 14.07.2020
Фізична концепція ентропії була розроблена у зв'язку з досить абстрактними міркуваннями в термодинаміці. Це так звана змінна стану (із символом формули С. ), які, однак, не можуть бути виміряні безпосередньо і не можуть бути легко захоплені. Ентропія пов'язана з мікроскопічним розладом систем, наприклад з невпорядкованим рухом атомів або молекул у газі.
Деякі основні правила
Хоча дуже складно всебічно описати та зрозуміти поняття ентропії, можна навести порівняно прості правила, на основі яких можна добре пояснити низку зв’язків в енергетиці:
- Коли система, ізольована від зовнішнього світу, знаходиться в рівновазі, її ентропія залишається постійною. Його макроскопічний стан не змінюється (незважаючи на можливі мікроскопічні зміни), а значить, ані його змінні стану.
- Якщо система отримує кількість тепла ззовні Питання подається (оборотно), його ентропія збільшується на величину Δ С. = Питання/Т в, де Т - абсолютна температура системи. І навпаки, його ентропія зменшується, коли тепло витікає назовні.
- Повна ентропія замкнутої системи може все ще збільшуватися, якщо вона ще не знаходиться в рівновазі, але вона ніколи не може зменшуватися. (Другий закон термодинаміки може бути сформульований таким чином, що всі процеси, що зменшують загальну ентропію, неможливі.) Стан рівноваги завжди має вищу загальну ентропію, ніж ті, з яких її можна досягти.
- Додавання механічної або електричної енергії до системи не повинно збільшувати ентропію; він також може залишатися постійним. Таким чином, ці форми енергії можна розглядати як "ентропіелос"; це чиста ексергія.
Наслідки
Проведення
Якщо два тіла при різних температурах контактують, може відбутися теплопровідність: Тепло надходить від більш теплого до більш холодного тіла. Через збереження енергії холодніше тіло отримує рівно стільки тепла, скільки віддає тепле тіло. Ентропія більш холодного тіла зростає сильніше, ніж ентропія більш теплого тіла, оскільки для останнього значення Питання/Т менший за сумою. Тому загальна ентропія збільшується за рахунок провідності тепла.
Якби тепло було проведено у зворотному напрямку, це означало б зменшення загальної ентропії, а це просто неможливо згідно Другого закону термодинаміки.
Тепловий насос
За допомогою теплового насоса ви можете квазі «форсувати» тепловий потік від охолоджувача до більш теплого тіла, але лише за допомогою певного запасу ексергії (наприклад, для механічного приводу). Ця ексергія (енергія, що не має ентропії) сама по собі сприяє виробленню тепла: надходження тепла в тепле тіло на це більше, ніж відведення тепла від охолоджуючого тіла. Це призводить до додаткового збільшення ентропії, і цей внесок повинен бути настільки високим, щоб загальна ентропія не зменшувалася. Цей факт призводить до теоретичного обмеження досяжного коефіцієнта продуктивності теплового насоса. В ідеальному випадку загальна ентропія залишається незмінною, подача тепла до теплого тіла вища у відношенні (абсолютних) температур, ніж відведення тепла від іншого тіла, і різниця в кількості тепла повинна подаватися як енергія приводу.
електричне опалення
Електричний нагрівач перетворює електричну енергію, яка є ентропією, в тепло. Це неминуче створює ентропію - чим більше виробляється більше тепла і тим нижче рівень температури. Процес незворотний (незворотний). Це меншою мірою стосується електричного виробництва високотемпературного тепла (наприклад, у виробництві сталі).
котел
У котлах теж високотемпературне тепло спочатку генерується при згорянні, але потім негайно перетворюється в низькотемпературне тепло - із сильним збільшенням ентропії. Це вказує на те, що повинні існувати більш ефективні методи, наприклад B. теплові насоси.
Тепловий двигун
Тепловий двигун бере тепло з гарячого резервуару, перетворює частину його в механічну енергію, а решту подає як тепло в більш холодний резервуар. Перетворення всього тепла в механічну енергію неможливо, оскільки це зменшило б ентропію більш гарячого резервуару без збільшення ентропії в інших місцях. В ідеалі машина була б настільки ефективною, що зменшення ентропії гарячого резервуара точно компенсувалося б збільшенням ентропії охолоджуючого резервуара; ефективність тоді відповідала б ефективності Карно.
Тепловий двигун, який не повинен подавати відпрацьоване тепло до більш холодного водосховища, тобто повністю перетворює тепло в ексергію, був би вічним двигуном другого типу. Згідно з другим законом термодинаміки, це неможливо.
Мінімізація генерування ентропії для високої енергоефективності
Зростання ентропії в процесі не обов'язково означає прямі втрати енергії. Однак це означає, що процес є незворотним і, отже, обмежує майбутні варіанти дій. Часто це потім побічно призводить до втрат енергії.
Тому в багатьох ситуаціях важливо виконувати технічні процеси таким чином, щоб генерувалось якомога менше ентропії, тобто H. щоб процеси залишалися оборотними, наскільки це можливо (навіть якщо взагалі їх не хочеться змінити). Кілька прикладів цього:
Запитання та коментарі читачів
«Кількість станів у термодинаміці, пов’язаних із розладом системи» - це серйозно? Це не визначення. Гаряче - це стан, пов’язаний з пожежею: ось як трапляється ваше визначення.
Я розумію вашу критику, але, на жаль, немає переконливої, кращої пропозиції. Ентропія - це термін, який базується на досить складному понятті, яке неможливо пояснити одним реченням. У будь-якому випадку, я не бачив досить короткого визначення, яке було б зрозумілим і, отже, корисним. Тож, на жаль, вам доведеться прочитати більше - наприклад, мою статтю - щоб отримати розумне уявлення про термін «ентропія».
Це твердження мене бентежить: «Якщо система отримує кількість тепла ззовні Питання подається (оборотно), його ентропія збільшується на величину Δ С. = Питання/Т о. " Я думав, що в оборотних процесах зміни ентропії не відбуваються.
Реверсивність тут означає, що мають місце лише незначні градієнти температури - що тепло, що подається, береться від системи, яка має практично однакову температуру. У цій ситуації збільшення ентропії в одній системі компенсується рівним зменшенням ентропії в іншій системі; отже, загальна ентропія залишається незмінною.
Тут ви можете запропонувати запитання та коментарі для публікації та відповіді. Автор RP-Energie-Lexikon прийме рішення про прийняття за певними критеріями. По суті, справа в тому, що справа представляє широкий інтерес.
Якщо ви отримаєте тут допомогу, ви можете повернути послугу пожертвою, за допомогою якої ви підтримаєте подальший розвиток енергетичного словника.
Захист даних: Будь ласка, не вводьте тут жодних особистих даних. Ми все одно не публікували б їх і незабаром видалили б. Дивіться також нашу політику конфіденційності.
Якщо ви хочете отримати особистий відгук або пораду від автора, напишіть йому електронною поштою.
Подаючи заявку, ви даєте згоду на публікацію своїх записів тут відповідно до наших правил.
Якщо вам подобається цей веб-сайт, повідомте про це своїм друзям та колегам - e. Б. через соціальні мережі, натиснувши тут:
Ці кнопки спільного доступу налаштовані на захист даних!
Код для посилань на інших веб-сайтах
Якщо ви хочете розмістити посилання на цю статтю в іншому місці (наприклад, на вашому веб-сайті, у соціальних мережах, на дискусійних форумах або у Вікіпедії), ви можете знайти код тут. Такі посилання можуть, наприклад, В. бути дуже корисним для пояснень слів.
HTML посилання на цю статтю:
З попереднім переглядом зображення (див. Вікно безпосередньо над цим):
Якщо ви вважаєте за доцільне розмістити посилання у Вікіпедії, напр. B. у розділі "== Веб-посилання ==":
Циркуляційні насоси опалення - енергія, що втрачається
Багато старих циркуляційних насосів витрачають багато електричної енергії, оскільки вони погано сконструйовані, зроблені надмірно великими або працюють непотрібно довго. Але оскільки ви не стикаєтесь з ними у повсякденному житті, вони не привертають уваги.
Це може бути дуже важливо: насос із вхідною потужністю 100 Вт споживає 876 кВт-год на рік, що коштує вам приблизно 300 євро. Через 10 років вже 3000 €!
Навіть якщо ваш старий циркуляційний насос все ще буде працювати роками, заміна його новим високоефективним насосом може також фінансово окупитися за короткий час.