Читайте также:
|
|
Эта термодинамика «наука наук» - обрекла Землю на удушье и перегрев, оскудение флоры и фауны. Наука ли Она? Сама представляется разделом макроскопической физики - не менее...
Принято такое определение: термодинамика - феноменологическая теория макроскопических процессов, сопровождающихся превращением энергии, т.е. термодинамика - наука об энергии. Но затем уточняют, что поскольку процессы - это изменения внутренней энергии, обусловленной движением составляющих частиц, называемом тепловым, то она - суть наука о тепловом движении. Возникла она из анализа превращений теплоты в работу в паровых машинах. И будучи феноменологической, исходит из данных опыта. Потому базируется на трёх экспериментально установленных Началах. Законами их называть не решаются. В отличие от других наук - термодинамика не имеет аксиоматических обоснований. Не имеет она и легитимных оснований называться термодинамикой, ибо не содержит «время» в своих расчетах. Очевидно, несмотря на широкие обобщения своих методов, термодинамика неприменима к энергетическим процессам, например, в электротехнике. Претендуя на универсальность своих методов - термодинамика не даёт определения понятиям «теплота», «энергия», безусловно однако, различающихся. Энциклопедическое определение «энергия» - общая количественная мера движения и взаимодействия материи. Так что энергия - это теплота в движении, если оставаться в феноменологии термодинамики. Или - теплота - это потенциальная (и не более) энергия. Иных определений нет. Термодинамику не интересует природа теплоты, её генезис: она одинаково описывает процессы «котёл - пар - поршень (лопатка) - холодильник» и для атомного котла и котла локомобиля, в котором сгорает солома.
Первое Начало термодинамики:
Сумма всех видов энергии изолированной системы есть величина постоянная.
Это и есть «закон» сохранения энергии. Он кажется почти очевидным, но затруднено его применение к кусочку радиоактивного вещества.
Второе Начало термодинамики утверждает существование знтропии у всякой равновесной системы. В формулировке Клаузиуса (1850 г.) оно записано так:
Теплота не может самопроизвольно перейти от более холодного тела к более тёплому.
Отсюда, если S - энтропия, то в обратимом цикле S2-S1 = DS = DQ/T (Q – теплота, Дж, T – температура, K). Физический смысл её: приведённая теплота, т.е. сколько Джоулей приходится на 1оK. По существу элементарный показатель, почти примитивный. (В общем случае dDS³Q/Т! исходя от Карно.) Против II Начала первым выступил Дарвин, затем Максвелл предложил мысленное устройство, способное разделять тепло вопреки II Началу. К.Э. Циолковский подробно обосновал ограниченность II Начала и утверждал возможность использования тепла окружающей среды. И по сей день нет ни прибора для измерения энтропии, ни способа её расчёта; довольствуются лишь разностью DS = S2-S1.
Для имитации ранга строгой науки основали на теоремах Нернста-Планка ещё и
Третье Начало термодинамики:
При температуре абсолютного нуля энтропия всех веществ в состоянии равновесия равна нулю, т.е. при Т³0, S = ST=0 = 0.
По основам термодинамики, II Началу, энтропии - уже более полутора веков ведутся нескончаемые дискуссии. Со столь скромными средствами, с тремя Началами и энтропией - термодинамика агрессивно пытается охватить всё необозримое многообразие природных процессов. Один из первых выводов - энтропия стремится к бесконечности, т.е. в любой системе наступает равновесие, исчезает движение - был объявлен доказательством, роковым пророчеством, о грядущей тепловой смерти Вселенной. В понимании энтропии, ранее определённой «царицей теней», много сделал В.Б. Губин. Энтропия - это следствие идеализированного цикла Карно, устанавливающего предельный, не более 1, уровень КПД (h) тепловой машины. Это h - субъективный критерий «полезности», вмешивающийся в природные соотношения. И потому DS - очевидно оценочный, расчётный параметр, демонстрирующий достигнутый уровень контроля, управления теплом в машине. Так с фантома энтропии был снят флёр потустороннего вершителя природных процессов. Полезно подчеркнуть, что Второе Начало имеет не менее 7 формулировок, энтропия - более 5, и «теплота» тоже неоднозначна. Сравнительно недавно в технической термодинамике принят образ «эксэргии»: t = Q(1-Тс/Тт), где Тс - температура среды, Тт - температура тепла, Q - тепло. Очевидно, при Тс=Тт тепло не работоспособно, ибо t = 0. На этом зиждется расхожий тезис о невозможности использования теплоты окружающей среды. Однако, втискивая в узы термодинамики топливные элементы, заведомо однотемпературные устройства, т.е. имеющие h=0, для них почему-то полагают, не существует ограничения по КПД, и его h>1. Причём, в объяснении так и пишут - топливный элемент превращает тепло окружающей среды в электроэнергию; а ведь t отрицательно!
Лобным местом термодинамики был парадокс Гиббса - и всё с той же энтропией: энтропия смеси газов не всегда складывалась, например, при смешении одинаковых газов. Нарушалось коренное свойство аддитивности энтропии более века. Оно и сегодня – полу-объяснено.
Одним из положений термодинамики является тезис о неограниченном росте внутренней энергии тела с ростом температуры; это было почти аксиомой. Но и она оказалась, как пятый постулат Евклида - опровергнутой. Все эти родовые пороки и служат основанием к неприятию категоричности («окончательности») её запретов или предсказаний. Трудно переоценить значимость недавнего обнаружения некоторых систем (спиновых); в этих системах с ростом температуры внутренняя энергия асимптотически стремится к пределу, ибо каждый элемент системы ограничен в своей максимальной энергии. В рамках II Начала, роста DS - вечный двигатель запрещён. Но под напором и новых фактов и неутихающей критики появляются новые редакции II Начала, и появляются модели термодинамики, «усовершенствующие» её (Феноменологическая Термомеханика Улыбина С.А.), но стремящиеся, однако, сохранить энтропию, хотя бы как пассивного «свидетеля». Обратившись к спиновым системам, термодинамика уже считает в теории возможным реализацию вечного двигателя (второго рода Томсона-Планка): в нём положительная работа периодически производится только за счёт охлаждения одного тела (Базаров И.П.). И тем снят запрет очевидного явления.
Правомерно отнести к спиновым системам магнетики и диэлектрики: под действием интенсивного параметра (аналога Т), Н, Е (напряжённости поля) - энергия их растёт не безгранично, а тоже имеет асимптотический предел.
При всём многообразии процессов преобразования теплоты в энергию - термодинамика обосновывает как только единовозможный, организованный поток высокотемпературного рабочего тока на рабочие элементы - устремлённый на низший температурный уровень (холодильник).
Иной энергетики эта техническая термодинамика огня и пара не способна предложить: исчерпан её теоретический ресурс, основанный на трёх зыбких Началах.
Её тяжёлое наследие - губительная энергетика наших дней - всё ж не её Цель, а лишь нежданный итог исторического инженерного развития. Но что можно поставить Ей в вину - это жёсткое - более века - отрицание иных путей, подавление любой антитезы, пользуясь статусом академической Науки. Монополия в науке, политике - это застой, это всегда гангрена...
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 126 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |