Переход - тепловая энергия
Cтраница 3
И, действительно, из повседневного опыта мы знаем, что механическая энергия путем трения переходит в тепловую. Этот процесс, как и переход тепла от горячего тела к холодному-естественный, или самопроизвольный, процесс. А обратный процесс - переход тепловой энергии в механическую, осуществляемый в периодически действующем двигателе, сам по себе не происходит; для его осуществления требуется часть тепла, и довольно значительную, передать холодному источнику, и только благодаря этому осуществляется в теплосиловой установке несамопроизвольный процесс перехода тепла в механическую энергию. Таким образом, второй закон термодинамики, хотя и выведенный из работы различных установок, в обоих случаях говорит о том, какие условия нужно соблюсти, чтобы получилась возможность проведения несамопроизвольных процессов, иначе говоря, второй закон термодинамики утверждает, что естественные процессы сами по себе в обратном направлении идти не могут. Кратко эту мысль выражают так: естественные процессы необратимы. Последнее утверждение и есть обобщающая формулировка второго закона термодинамики. [31]
Но никакое крупнейшее открытие не может принадлежать одному человеку. В частности, открытие этого закона было подготовлено трудами Декарта, Гюйгенса, Лейбница, Ломоносова, Сади Карно и многих других ученых. Постановка этой проблемы и, в частности, изучение перехода тепловой энергии в механическую было вызвано в первой половине XIX в. [32]
Из условий о несжимаемости и идеальности жидкости следует, что поле скоростей определяется кинематическими условиями и явление не сопровождается преобразованием между тепловой и механической энергиями. Механические процессы происходят независимо от тепловых. Отсюда следует, что значение плотности жидкости несущественно для всех тепловых величин, а значение механического эквивалента тепла вообще несущественно ввиду отсутствия перехода тепловой энергии в механическую. Далее, если принять, что плотность р и величина / не влияют на изучаемый процесс передачи тепла, то из теории размерности получается, что величина постоянной Больцмана k также несущественна, так как размерность постоянной k содержит символ единицы массы, от которой независимы размерности Н и определяющих величин. Несущественность величин р, / и k при указанных предположениях легко также усмотреть из математической формулировки задачи об определении количества тепла, передаваемого телом жидкости. [33]
Технической теории парового двигателя не было до тех пор, пока отсутствовала обобщенная абстрактно-теоретическая схема технического устройства и естественнонаучная теория, объясняющая и описывающая процесс перехода тепловой энергии в механическую. Соотношения, применявшиеся практи ками, носили характер единичных эмпирических связей, приложимых к единичному явлению, и техническая теория напоминала больп своЦ правил построения паровой машины, причем эти правила были не всегда верны. [34]
Одни молекулы обладают большим запасом энергии того или другого вида, другие - меньшим. Следовательно, так же разнообразны значения других величин, характеризующих состояния движения отдельных молекул вещества. Чтобы понять свойства вещества, и его химическое поведение, необходимо принимать во внимание те статистические законы, которые лежат в основе тепловых движений частиц и внутренних движений в каждой молекуле-законы, играющие существенную роль в процессе перехода тепловой энергии во внутреннюю энергию частиц и обратно. [35]
Под термином диссипация обычно понимают процесс рассеяния энергии, то есть переход энергии высшего типа в более низший. Например, с точки зрения внутренней энергии это может быть переход электрической или магнитной энерши в тепловую. Так; процесс перехода тепловой энергии в магнитную тоже будет отнесен к явлению диссипации. [36]
 |
Тепловая схема закрытого асинхронного двигателя. [37] |
При этой системе охлаждения ( рис. 2 - 46) тепловая энергия потерь машины сначала переходит в воздух, циркулирующий по внутреннему вентиляционному тракту машины, а затем через стенки трубок воздухоохладителя переходит в воздух, проходящий через эти трубки. Если внутренний воздух, проходя мимо нагретых частей машины, нагревается на вв С, то на столько же градусов он должен охладиться при прохождении через воздухоохладитель. Следовательно, средняя температура внутреннего воздуха как при прохождении внутри машины, так и при прохождении между трубками воздухоохладителя будет одной и той же. Она должна быть выше температуры стенок трубок воздухоохладителя, чтобы под влиянием разности этих температур происходил переход тепловой энергии из внутреннего воздуха на трубки. Очевидно, что в свою очередь трубки должны иметь более высокую температуру, чем средняя температура воздуха в трубках, чтобы тепловая энергия потерь переходила в этот воздух. [38]
Техническое применение явлений уже найдено, открыты морфологические структуры, способные выполнять соответствующие функции. Но еще предстояло открыть, что переход тепла в механическую-работу есть естественный процесс, подчиняющийся определенным законам. Пока и техники и естествоиспытатели видели в паровой машине устройство, в котором механическая сила получается за счет атмосферного давления. Пар играет роль инструмента, при помощи которого создается вакуум. И прежде чем могла быть построена теория технических устройств подобного рода, необходимо было осознать, что действие парового двигателя - только одна из форм перехода тепловой энергии в механическую. [39]
Не возвращаясь более к вопросу о количестве теплоты, выделяемой или поглощаемой при химических процессах, я остановлюсь несколько на принципе maximum работы, развитом в последние, так сказать, дни г. Бертгло. В силу этого принципа, как известно, химические реакции сами по себе ( могут совершаться только в сторону выделения теплоты, то есть превращения химического движения в тепловое ( или лучистое); обратные же реакции могут совершаться только с притоком внешней энергии. По моему мнению, эта вторая половина дает повод к различному толкованию, зависящему от понимания самой внешней энергии. Вертело не допускает понижения температуры при химическом процессе, принимая и теплоту, находящуюся в данной системе, как бы за внутреннюю энергию; но очевидно, что эта теплота, которая есть произведение абсолютной температуры тела на его среднюю теплоемкость, есть настоящая внешняя энергия по отношению к его внутренней, то есть химической энергии, и потому, если указанное выше количество теплоты больше теплоты, необходимой для известного химического изменения системы ( например, известного двойного обмена), то такая реакция мыслима и с точки зрения принципа Вертело, то есть с точки зрения превращения внешней энергии во внутреннюю. Если принять принцип Вертело в этой несколько измененной форме, то он представляется само собой понятной аксиомой, так как совершенно очевидно, что система с данным запасом живой силы не может увеличить свой запас, не заимствуя его от другой живой силы; но, повидимому, автор понимал свой рринцип в более ограниченной форме, то есть, как бы не допускал перехода тепловой энергии, если запас ее не возобновлялся, в химическую энергию. Но если мы уже раз видим переход теплоты в химическую энергию при явлениях диссоциации, сопровождаемых понижением температуры, а, с другой стороны, явления испарения на счет собственной теплоты испаряющегося тела, то вряд ли можно считать вполнг доказанной невозможность подобного же перехода теплоты химических веществ в запас химической живой аилы. [40]
Уравнение энергии выводится путем составления энергетического баланса для элементарного объема, отсекаемого в обогреваемом канале двумя близко расположенными сечениями. Изменение энергии вдоль координаты принимается линейным. Основные составляющие энергетического баланса элементарного объема выявляются при детализации притоков и стоков тепла. Тепловая энергия расходуется ( сток теола) на нагревание рабочего тела в объеме, передачу тепла движущимся рабочим телом, передачу тепла за счет теплопроводности рабочего тела и металла и на увеличение кинетической энергии потока. Приток и сток энергии за счет теплопроводности рабочего тела и металлической стенки трубы в данной задаче ничтожны по сравнению с количеством тепла, вносимым движущимся потоком и внешним обогревом. Это легко показать, например, путем проведения статических расчетов. Очевидно также, что переход тепловой энергии в кинетическую энергию потока, а также расходование кинетической энергии на тепловые потери ( в результате трения) мало. [41]
Страницы: 1 2 3