Энергия и ее превращение в различные формы

ЭКСЕРГИЯ 8.6.1. Энергия и ее превращение в различные формы [c.62]

Применительно к изолированной системе закон сохранения и превращения энергии означает, что энергия системы остается неизменной при любых происходящих в ней процессах. Внутри системы возможны любые взаимные преобразования различных форм движения материи, однако энергия системы от этого не изменяется. Изменение энергии системы может иметь место только при том условии, если изоляция системы будет нарушена, т. е. система приобретет возможность обмена энергией с окружающей средой. Обмен энергией может совершаться в различных формах в зависимости от рода взаимодействий, возникающих на контрольной поверхности. [c.24]

Хотя закон сохранения и превращения энергии (как и само понятие энергии — меры движения) применим только к физическим формам движения (см. 2) и неприменим к высшим формам движения материи (биологическое и общественное движение), тем не менее он имеет всеобщее значение. Это следует из общности физических форм движения всякая более высокая форма движения материи содержит в себе физические формы движения, хотя и не сводится к ним. И если при превращении одной физической формы движения в другую одна из них исчезает (частично или полностью), а вторая количественно увеличивается превращение механического движения в тепловое, электромагнитное и наоборот и т. д.), то при возникновении новой, более высокой формы движения материи порождающие ее различные физические формы движения не исчезают, а существуют как их высшее единство . Разрушение этого единства приводит к исчезновению более высокой формы движения и высвобождению как самостоятельных, порождающих ее различных физических форм движения, которые имеют своей мерой энергию. [c.10]

В полезную внешнюю работу могут преобразовываться не только теплота, но и другие виды энергии, например лучистая энергия (в частности, солнечное излучение), внутренняя энергия химически реагирующих веществ (т. е. так называемая химическая энергия) и т. п., причем работа может быть получена непосредственно в виде энергии электрического тока, что имеет важное практическое преимущество, так как электрическая энергия — наиболее универсальная форма энергии. Устройства, служащие ДЛЯ непосредственного превращения различных видов энергии в электрическую энергию, называются электроэнергетическими преобразователями (иногда их называют прямыми преобразователями энергии). [c.144]

В природе и в промышленных установках протекают процессы обмена различных объектов энергией и массой (иногда применяют вместо термина обмен — перенос). Самым распространенным явлением тепло-и массопереноса в природе является испарение воды в океанах, протекающее за счет солнечной энергии химическое вещество Н2О покидает жидкую фазу (воду океана) и поступает в газообразную (воздух). Процесс сушки сырых материалов является типичным примером тепло- и мас-сообмена в промышленных процессах. Удаление влаги осуществляют в сушильных установках в результате теплообмена материала с горячим воздухом или горячей газо-воздушной смесью и при этом тепло- и массообмен протекают совместно. Тепло- и массообмен может происходить не только в физических процессах, по часто сопровождается и химическими реакциями. Процесс горения и газификации твердого топлива в промышленных топках и газогенераторах является примером тепло-и массообмена в таких устройствах. Процессы тепло- и массообмена сложны по своей природе, они связаны с движением вещества — конвективной (молярной) и молекулярной диффузией и определяются законами аэродинамики и газодинамики, термодинамики, передачи энергии в форме тепла, передачи лучистой энергии и превращением ее в теплоту и наоборот. [c.133]

Далее Р. Г. Геворкян указывает, что в этом случае одна из формул, применяемых для расчета энергии, должна быть выделена как основная,. ..а формулы, предназначенные для расчета других форм энергии, должны быть получены из условия dW = —dE >, где Е — эталонный вид энергии, а W классифицируемый. Однако, во-первых, подобное соотношение может означать не превращение энергии в энергию PF(или наоборот), а лишь выражение требований тех законов, из которых указанное соотношение было получено путем математических преобразований , а во-вторых, это условие является одной из формулировок закона сохранения и превращения энергии , а потому несколько урезывает значение этого закона . И он приходит к заключению, что необходимо иметь такое строгое определение понятия энергии, которое бы позволило сортировать различные физические величины, имеющие размерность энергии, и отделять те из них, которые являются энергией . Для того же, чтобы закон сохранения энергии мог рассматриваться как самостоятельный опытный закон природы, определение различных видов энергии и способы их измерений должны быть даны независимо друг от друга и независимо от соотношения dE = dWi>. Но и при указанном подходе... имеется опасность некоторого увлечения . [c.32]

Энергия не создается и не уничтожается, различные формы энергии могут превращаться друг в друга, но в строго эквивалентных соотношениях, т. е. определенному количеству одной формы энергии всегда соответствует вполне определенное количество другой формы энергии. Таким образом, закон сохранения и превращения энергии, устанавливая изменяемость форм движения материи, показывает единство явлений природы, их взаимосвязь и взаимообусловленность, определяемую особенностями и свойствами вечно движущейся и изменяющейся материи. [c.52]

Закон сохранения и превращения энергии устанавливает, что энергия не уничтожается и не создается вновь, а лишь переходит из одной формы в другую в различных физических, химических и других процессах. Переход энергии одного вида в другой происходит по закону эквивалентности, т. е. определенному количеству [c.23]

Закон сохранения материи, признающий неразрывность материи и ее различных форм движения при всех превращениях, является одним из важнейших естественнонаучных и философских устоев материалистического мировоззрения. Он включает в себя понятия о сохранении и превращениях всех основных свойств материи массы, энергии, заряда, количества движения и т. д. [c.37]

Движение материи лежит в основе всех явлений природы. Это относится также и к физическим явлениям (механическое движение, тепловое движение, электромагнитные, атомные и ядер-ные процессы и движение микрочастиц), сущность которых заключается в изменениях и взаимных превращениях друг в друга различных форм физического движения. Общая мера материального движения при его превращении из одного вида в другой называется энергией. Какие бы процессы в мире ни происходили, какие бы превращения форм движения ни совершались, всегда общее количество энергии остается неизменным. Энгельс впервые дал этому закону полное название закона сохранения и превращения энергии. Закон сохранения и превращения энергии играет важнейшую роль во всем естествознании. Закон сохранения и превращения энергии имеет две стороны количественную и качественную. Количественная сторона закона состоит в утверждении, что энергия системы является однозначной функцией ее состояния и при любых процессах в изолированной системе сохраняется качественная сторона закона состоит в возможности превращения различных форм движения друг в друга, отражает их взаимную связь. [c.19]

Как в процессе движения такой системы происходит непрерывное превращение ее кинетической энергии в потенциальную и обратно. В этом отношении закон сохранения (8.9) является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии различных форм движения материи. [c.64]

Энергия, переданная системой с изменением ее внешних параметров, также (Называется работой-W (а не количеством работы), а энергия, переданная системе без изменения ее внешних параметров, — количеством теплоты Q. Как видно из определения теплоты и работы, эти два рассматриваемых в термодинамике различных способа передачи энергии не являются равноценными. Действительно, в то время как затрачиваемая работа W может непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии (электрической, магнитной, упругой, потенциальной энергии системы в поле и т. д.), количество теплоты Q непосредственно, т. е. без предварительного преобразования в работу, может пойти только на увеличение внутренней энергии системы. Это приводит к тому, что при преобразовании работы в теплоту можно ограничиться только двумя телами, из которых одно тело (при изменении его внешних параметров) передает при тепловом контакте энергию другому (без изменения его внешних параметров) при превращении же теплоты в работу необходимо иметь по меньшей мере три тела первое отдает энергию в форме теплоты (теплоисточник), [c.23]

Термодинамика изучает закономерности превращения энергии в результате взаимодействия тел и силовых полей. Отличительной особенностью термодинамики является возможность рассмотрения всех без исключения разнообразных видов энергии, которые могут проявляться при взаимодействии тел и полей, а также всех превращений различных видов энергии. При этом каждое из тел и силовых полей или их совокупность в термодинамике считается макроскопической системой, обладающей присущей ей специфической по форме энергией. [c.5]

При различных термодинамических процессах изменения состояния рабочих тел последние могут получать от внешней среды или, наоборот, отдавать ей энергию в форме тепла (Q) и в форме работы ( ), в результате чего полная энергия тела (Э) будет изменяться. Тогда согласно закону сохранения и превращения энергии можем записать [c.28]

Г. Первый закон термодинамики (П.4.5.2°) не позволяет определить, в каком направлении может происходить термодинамический процесс. Например, основываясь на законе сохранения и превращения энергии, нельзя предвидеть, в каком направлении будет происходить теплообмен между двумя телами, нагретыми до различных температур с точки зрения первого закона термодинамики одинаково возможен как переход энергии в форме теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, так и обратный переход. Первый закон термодинамики допускает создание вечного двигателя второго рода. Так называется двигатель, в котором рабочее тело, совершая круговой процесс, получало бы энергию в форме теплоты от одного внешнего тела и целиком передавало бы ее в форме работы другому внешнему телу. Примером такого двигателя могло бы служить периодически действующее устройство, выкачивающее внутреннюю энергию океанов и передающее ее в форме работы другим телам. [c.149]

В прошлом веке считали, что общая масса Вселенной всегда постоянна. При этом руководствовались законами сохранения массы и энергии. Однако в 1905 году Альберт Эйнштейн (1879—1955) сформулировал свою знаменитую теорию относительности, в которой показал, что масса и энергия в действительности взаимосвязаны и что они, подобно различным формам энергии, превращаются друг в друга по определенному закону. Так, если закон преобразования тепла в механическую энергию можно записать следующим образом тепло в (к яор лт)—механическая энергая(ъ джоулях)Х ,/9, то закон превращения массы в энергию змяеывается аналогично энергия в(эртах) масса в (г]1а.ммах) X с , где с — скорость света в вакууме (сантиметры в секунду), с — скорость света я вакууме (сантиметры в секунду), то есть, короче говоря, Е = Мс Таким образом, если рассматривать энергию как одну из форм массы (и наоборот), тогда оба закона сохранения можно объединить общим законом если исчезает какое-то количество массы, то появляется зквивалеытмое количество энергии (и наоборот). [c.34]

НОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА — потеря энергии световым пучком, проходящим сквозь вещество, вследствие превращения ее в различные формы внутр. энергии вещества или в энергию вторичного излучения иных панравлений и спектрального состава. П. с. может приводить к нагреванию вещества, ионизации или возбуждению атомов или молекул, фото-химич. процессам и т. д. Потери эпер1 ии рассматриваемым пучком могут происходить также из-за рассеяния света в стороны, к-рое не сопровождается указанными процессами с другой стороны, при прохождении света через вещество может возникнуть индуцированное излучение, тождественное с первичным по спектральному составу и направлению. Поэтому количество поглощенной энергии И оглон опред( ляется экспериментально как И попющ [c.70]

После крушения теории теплорода теплота окончательно рассматривается как энергия движения составляющих тело материальных частиц (атомов, молекул). Но между теплотой и механической энергией вскоре обнаружились принципиальные отличия. Например, при торможении автомобиля его тормозные колодки нагреваются, но обратный процесс абсолютно невозможен — сколько бы мы ни нагревали колодки, автомобиль все равно останется на месте. Закон сохранения и превращения энергии, раскрывая количественную сторону превращений энергии, ничего не говорит о принцигшальных качественных отличиях между ее различными формами. Можно указать на другие принципиальные особенности тепловых явлений. Одним из самых очевидных наблюдений является то, что при различных видах работы часть энергии выделяется в виде теплоты. В природе существует тенденция к необратимому превращению различных видов энергии в теплоту, поскольку обратное превращение тепла в работу, за исключением изотермических процессов, невозможно. Другой, не менее очевидной особенностью тепловых явлений является то, что нагретые тела всегда стремятся прийти в равновесие с окружающей средой. Но и в этих процессах передачи теплоты существует односторонность, которую Р. Клаузиус сформулировал в качестве тепловой аксиомы Теплота не может сама собой переходить от тела холодного к телу горячему . Значение этого положения оказалось настолько важным, что его стали рассматривать как одну из формулировок второго начала термодинамики. Л. Больцман писал Наряду с общим принципом (законом сохранения и превра]цения энергии. — О. С.) механическая теория тепла установила второй, малоутешительным образом ограничивающий первый, так называемый второй закон механической теории тепла. Это положение формулируется следующим образом работа может без всяких ограничений превращаться в теплоту обратное превращение тепла в работу или совсем невозможно, или возможно лишь отчасти. Если и в этой формулировке второй принцип является неприятным дополнением к первому, то благодаря своим последствиям он становится гораздо фатальнее . [c.79]

Установление обш,ности и количественной эквивалентности различных форм движения, а затем точное формулирование на этой основе первого закона термодинамики было необходимо, но недостаточно. Нужно было установить условия, определяющие возможности перехода одних форм энергии в другие и прежде всего теплоты в работу. Практика показывала, что представление о всеобщей превратимости, эквивалентности (т. е. равноценности) различных видов энергии нуждается в уточнении даже применительно к таким ее формам, как теплота и работа. Действительно, почему переход работы в теплоту совершается очень просто, не вызывая никаких затруднений Еще на заре цивилизации человек добывал огонь трением, производя безо всякой науки именно такое преобразование. Однако превратить теплоту в работу удалось (если не считать античных паровых игрушек вроде эолопила Герона) с большим трудом только во второй половине XVIII в., когда были созданы паровые машины. И дело было здесь не в технической сложности этих машин (хотя это тоже сыграло свою роль), а в принципиальной трудности такого превращения, неясности условий, необходимых для него. [c.119]

Сущность вторго закона термодинамики. Первый закон термодинамики устанавливает связь между изменениями внутренней энергии H TeiVibi, количеством теплоты процесса и количеством работы, происходящими при взаимных превращениях различных форм энергии, но не позволяет решить вопрос о возможности и направлении протекания того или иного термодинамического процесса. Между тем этот вопрос имеет большое практическое значение. Обычно превращение работы в теплоту не встречает никаких затруднений и ограничений. Например, работа сил трения или работа по сжатию газа может полностью переходить Б теплоту. Иначе обстоит дело с превраще11ием теплоты в работу. В прямом цикле Карно не вся подведенная теплота превращается в работу часть ее не используется и передается холодильнику. Другой пример теплота от нагретого тела к более холодному переходит сама собой, тогда как обратный процесс невозможен без дополнительной затраты работы. [c.118]

Установление эквивалентности различных видов энергии (различных форм движения материи), т. е. переход от идеи сохранения к идее сохранения при превраи ениях энергии является чрезвычайно важным этаном в истории развития естествознания. Энгельс по этому поводу пишет Количественное постоянство движения было высказано уже Декартом и почти в тех же выражениях, что и теперь (Клаузиусом, Робертом Майером). Зато превращение формы движения открыто только в 1842 г., и это, а не закон количественного постоянства, есть новое . [c.21]

При анализе найденных выражений (II, 7—И, 11) обрашает на себя вниман и е единообразие формы представления количеств воздействия различного рода — механического, электрического, химического и термического. Каждое количество воздействия получено умножением потенциала на изменение координаты состояния соответствующего рода. Единообразие количественных законов для различных форм движения материи имеет глубокий смысл в этом единообразии отражается единство природы окружающего нас материального мира. Наиболее характерные общие черты всех этих столь непохожих друг на друга разнородных явлений наглядно выступают при их изучении методами термодинамики. В термодинамике рассматриваемые явления объединяются законом сохранения и превращения энергии, уравнение которого содержит слагаемые, отвечающие формулам (11,7— II, 11). Выше ( 1) было отмечено, что это обстоятельство составляет основную особенность термодинамики как науки. Благодаря этой особенности выводы термодинамики отличаются исключительной обшностью и достоверностью. Этим же объясняется широкое проникновение термодинамики в самые различные области человеческого знания. [c.40]

Переходя к постановке в учебниках отдельных положений термодинамики, можно сказать, что в них большое внимание стало уделяться начала.м термодинамики и их значению как основам научного мировоззрения. Первый закон термодинамики в большинстве учебников трактуется как частный случай общего абсолютного закона природы — закона сохранения и превращения энергии, имеющего неограниченную применимость, устанавливающего общность и взаимо-преврашаемость различных форм двил<енпя, позволяющего явлення природы рассматривать как переход одних форм движения материи в другие, как закон, отрицающий возможность создания вечного двигателя первого рода, т. е. такого двигателя, который без затраты ка-кой-либо энергии. мог бы производить работу. [c.286]

Политропический процесс, или процесс, протекающий при переменных объеме, давлении, температуре и теплообмене, отражает часто встречающиеся на практике сложные случаи одновременного изменения не только всех основных параметров рабочего тела, но и происходящих превращений энергии этого тела как в форме работы, так и в форме тепла, причем с различным направлением этих -превращений и с различной степенью их интенсивности. Поэтому процесс и носит название, происходящее от греческих слов поли — много, тропос — путь, направление, т. е. процесс со многими путями изменения состояния термодинамической системы. [c.48]

Существование различных видов энергии вызывается разнообразием форм движений (кинетическая энергия например, упорядоченным движением тела как целого, термическая энергия - хаотическим движением молекул или атомов, электрическая - движением электронов или других заряженных частиц). Следовательно, работа производится при взаимном превращении различных форм движения различных тел. Иными словами, работа есть количественнй.я мера качественного взаимного превращения. Эти формы энергии могут превращаться друг в друга или переходить от одного тела к другим. Работа возникает лишь как следствие этих превращений. Кроме того работа, которая является результатом изменения состояния тела или системы тел, может изменить состояние других тел. В пределах, установленных законами природы границ, мы можем целесообразно управлять этими превращениями в нужном для нас направлении. Например, в водяных мельницах превратить кинетическую энергию речной воды во вращательную энергию жерновов и использовать ее для размола зерна или химическую энергию, освобождающююся при сжигании угля, нагревающего котел, - в механическую энергию и с помощью произведенной при этом работы изготовить из металлических болванок необходимые нам предметы, из нитей - ткани и т.д. Таким образом, работа становится средством для переработки природных материалов и тем самым важнейшим фактором для человека и общества в целом. Так как можно накапливать только энергию, а не работу, то важнейшая наша задача - найти вещества, содержащие такой вид энергии, который при производстве работы относительно просто превращается в другой вид энергии. Эти вещества мы называем источниками или носителями энергии (энергоносителями). [c.20]

Первый закон термодинамики есть закон сохранения и превращения энергии при любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее полная энергия не изменяется. Этот, по словам Ф. Энгельса, абсолютный закон природы свидетельствует о том, что движение материи нееотворимо и неуничтожаемо оно может лишь переходить из одних форм в другие. Различные [c.15]

Шуман провел металлографическое исследование механизма образования е-мартенсита и подробно описал различные стадии формирования е-фазы из аустенита, применив для этого специальный травитель (смесь натриевого тиосульфата с калиевым метатиосульфатом), который рекомендуется для сплавов с малой энергией дефектов упаковки [44, 45]. В пределах разрешающей способности оптического микроскопа, образование е-фазы начинается с того, что в зернах аустенита возникают короткие тонкие прямые линии — иглы, которые взаимно проникают друг в друга и скачкообразно распространяются до препятствий. До тех пор пока иглы не встречают препятствий, они свободно растут в обоих направлениях, заканчиваясь на кон-лах остриями. Наталкиваясь на какое-либо препятствие, игла не может его преодолеть и уширяется с этого конца. Проявляющиеся в плоскости шлифа рельефные иглы в действительности имеют форму линзовидных дисков, которые лежат в зерне аустенита по одной или нескольким октаэдрическим плоскостям (111). Причиной образования таких тонких пластин предполагается анизотропия сжатия объема при т->-8-превращении (1,47% в направлении оси с [c.30]

Выражение (116) no форме совпадает с (1), отличаясь от него использованием квантовомеханической плотности вероятностей Поэтому при фиксированных значениях и Яг для оценки Е] (ai, аг) можно использовать метод Метрополиса и др. В соответствии с вариационным принципом наилучшими значениями этих параметров являются те, при которых энергия минимальна. Выполнив серию расчетов с различными значениями и аг, Мак-Мпллан нашел оптимальные величины этих параметров при экспериментальном значении плотности жидкого Ще при О атм и О К. Эти значения составляют примерно = 2,6 А, Сг = 5 соответствующее минимальное значение ЕIf примерно на 18% превышает экспериментальное. При увеличении плотности вплоть до плотности при фазовом превращении жидкость — твердое тело при 25 атм и выше параметр оставался фиксированным и равным 5, а параметр варьировался таким образом, чтобы минимизировать дг при каждом значении плотности. Разрыв в полученной таким образом кривой зависимости ai от плотности интерпретировался как следствие превращения жидкость — твердое тело. На фиг. 1 и 2, взятых из статьи Мак-Миллана, изображены найденная кривая зависимости энергии от плотности и вычисленная радиальная функция распределения при экспериментальной плотности при нулевом давлении здесь же для сравнения приведены экспериментальные данные. Согласие весьма обнадеживающее, если учесть, насколько простая форма пробной волновой функции (114) использовалась в расчетах. Много подобных расчетов независимо проводилось различными авторами [81, 39] при этом были получены такие же результаты. [c.319]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...