Упорядочить же хаос гораздо труднее

Перспективы теплоэнергетики

Теплоэнергетика остается актуальной темой. При развитии атомных электростанций, управляемом термоядерном синтезе, парогазовых установках, методах прямого преобразования тепловой энергии в электрическую может и не стоит говорить о теплоэнергетике? Такой взгляд ошибочный. Чтобы ответить на этот вопрос необходимо учесть такие показатели как: технико-экономические, ресурсное обеспечение (топливом), экологические.

Прежде всего, на базе изучения вопросов о тепловой энергии и ее взаимосвязи с другими видами энергии наука обогатилась законами Л. Больцмана (австрийский физик), А. Авогадро (итальянский учений), С. Карно, И. Ньютона, А. Эйнштейна.

Так А. Эйнштейн, установив взаимопревращаемость энергии и массы, расширил рамки закона сохранения энергии, показал, что тепловая энергия не может быть уничтожена или получена из нечего, а может быть только преобразована в любые другие виды энергии и что другие виды энергии могут быть преобразованы в тепловую энергию.

Проблема теплоэнергетики в том, что тепловая энергия имеет существенное отличие от других видов энергии, обусловленное тем, что в ее основе лежит неупорядоченное движение мельчайших частиц вещества.

порядок просто превратить в хаос,

Все виды энергии легко и полностью превращаются в тепловую (лучший пример – трение!!!). Тепловая энергия всегда не полностью превращается в другие виды энергии.

Термодинамикой установлено, что для непрерывного получения механической энергии из тепловой энергии необходимо иметь три основных элемента:

Ø резервуар тепла с более высокой температурой;

Ø резервуар тепла с более низкой температурой;

Ø рабочее тело, непрерывно совмещающее круговой процесс или цикл, с помощью которого тепловая энергия превращается в механическую.

Практически свойства рабочего тела только существенно влияют на КПД цикла, а сам тип рабочего тела не влияет на экономичность процесса преобразования энергии, т.п. рабочее тело возвращается в свое исходное состояние.

Наибольшее применение, в качестве рабочего тела, получили продукты сгорания топлива, в двигателях внутреннего сгорания (автомобиль, теплоход, самолет, ракета и др.) и водяной пар в энергетически тепловых установках. Реже используются углекислота и гелий (на АЭС), фреон и аммиак (в холодильниках). Однако главным производителем механической энергии является не рабочее тело, а источник тепла.

Из второго закона термодинамики следует:

ü источники тепла всегда должны иметь различную температуру:

· один из них – более высокую (горячий источник);

· второй – более низкую (холодный источник).

В каждом цикли от горячего источника передается рабочему телу определенное количество тепла, а от рабочего тела переходит к холодному, но количество тепла будет всегда меньше.

Так как, рабочее тело после завершения цикла возвращается в исходное состояние, то произведенная за один цикл механическая энергия обязательно должна быть равна разности двух количеств тепла: полученного от горячего источника и переданная холодному мину потери.

Для повышения тепла температура горячего источника должна быть как можно выше, а холодного – как можно ниже.

В качестве холодного источника всегда выступает окружающая среда – воздух и вода. В качестве горячего источника может выступать энергия Солнца или тепло глубинных слоев Земли, но в большинстве случаев – это искусственные, создаваемые человеком источники тепла: в результате сжигания органического топлива или как следствие проведения экзотермической (с выделением тепла) управляемой ядерной реакции в атомном реакторе. В первом случае температура может быть достигнута , во втором – неограниченно высокая.