Новое учение о теплоте

ОЧЕРКИ

Ý Ý Ý Ý Ý

Ý Ý Ý Ý Ý

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

7.12. Рассеянная теплота

Первый закон термодинамики (7.12) описывает количественно процесс теплообмена и, строго говоря, представляет собой развёрнутое определение теплоты (7.4) или (7.8). Согласно этому закону теплота, не преобразованная в работу в термодинамическом цикле, идёт на повышение внутренней энергии окружающей среды (внутренняя энергия рабочего тела в цикле сохраняется неизменной). Таким образом, внутренняя энергия окружающей среды есть теплота, которая по определению не может быть преобразована в работу (рассеянная теплота). Это обстоятельство в конечном счёте обуславливает справедливость второго закона термодинамики, исключающего возможность реализации вечного двигателя второго рода путём преобразования рассеянной теплоты в работу в термодинамическом цикле. Здесь проявляется прямая связь первого и второго законов термодинамики: игнорирование второго закона термодинамики непосредственно ведёт к нарушению первого.

Из соотношения (7.24) следует, что эффективность преобразования теплоты в работу тем выше, чем больше разнятся между собой температуры нагревателя и охладителя. А эффективность преобразования теплоты во внутреннюю энергию окружающей среды определяется соотношением
W/Q₁ = 1 – h = Q₀ /Q₁ = Ŧ₀/Ŧ₁ £ 1,0;
т.е., напротив, тем выше, чем ближе температура нагревателя к температуре среды-охладителя. Очевидно, что наибольшая эффективность преобразования теплоты во внутреннюю энергию достигается в условиях равновесной среды при T₀ @ T₁ , когда теплообмен возможен исключительно в процессе массообмена. Это и наблюдается в растительном и животном мире.

Из сказанного следует, что процесс преобразования теплоты равновесной окружающей среды в работу принципиально возможен, но должен быть организован в два этапа: на первом этапе рассеянная теплота преобразуется во внутреннюю энергию какого-либо вещества, на втором этапе в результате химических или ядерных превращений это вещество может быть использовано как эффективное топливо для теплового двигателя. Такая схема энергообеспечения — с использованием природных кладовых топлива — и преобладает сегодня повсеместно на практике.

На основании (7.14) и с учётом (7.24) находим величину, обратную термическому КПД и называемую тепловым или отопительным коэффициентом:
(7.25) x = 1/h = dQ /dL = 1 + dW/dL = Ŧ₁/(Ŧ₁– Ŧ₀) ³ 1,0.
Она характеризует эффективность преобразования работы в теплоту и может изменяться в широких пределах: от нескольких единиц в тепловых насосах [6], использующих внутреннюю энергию окружающей среды (вода, грунт или воздух) для обогрева помещений, до бесконечности в процессах самопроизвольного (при dL = 0) химического или ядерного превращения вещества. Следовательно, возможность эффективного извлечения теплоты из окружающей среды не является чем-то необычным, а есть прямое следствие закона сохранения и превращения энергии.

Однако рассчитывать на решение энергетической проблемы с помощью тех же тепловых насосов [7] или других подобных устройств нет оснований: они вырабатывают теплоту, требующую затраты работы и поэтому энергетически непригодную для выполнения её. Из последнего соотношения следует, что величина работы, затраченной в этих устройствах на производство теплоты, определяется выражением:
dL = h^dQ.
Этим же выражением определяется величина полезной работы в тепловом двигателе. Таким образом, комбинация теплового двигателя с тепловым насосом в качестве источника тепла для реализации вечного двигателя второго рода даже в идеале даёт нулевой баланс работы. Иными словами, тепловая энергия, добываемая тепловым насосом из окружающей среды, не является работоспособной.

НАЗАД < > ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

Хостинг от uCoz