Lexic energetic RP - entropie, variabilă de stare, tehnologie energetică, căldură, energie mecanică,
Definiție: o variabilă de stare în termodinamică care are legătură cu tulburarea microscopică a unui sistem
Creație originală: 28.02.2013; ultima modificare: 14.07.2020
Conceptul fizic de entropie a fost dezvoltat în legătură cu considerații destul de abstracte în termodinamică. Este o așa-numită variabilă de stare (cu simbolul formulă S. ), care, totuși, nu pot fi măsurate direct și nu pot fi ușor capturate. Entropia are legătură cu tulburarea microscopică a sistemelor, de exemplu cu mișcarea dezordonată a atomilor sau moleculelor dintr-un gaz.
Câteva reguli de bază
Deși este foarte dificil să descrieți și să înțelegeți în mod cuprinzător conceptul de entropie, pot fi date unele reguli relativ simple, pe baza cărora se pot explica bine o serie de conexiuni în ingineria energetică:
- Când un sistem izolat de lumea exterioară este în echilibru, entropia sa rămâne constantă. Starea sa macroscopică nu se modifică (în ciuda posibilelor modificări microscopice), deci niciuna dintre variabilele sale de stare.
- Dacă sistemul primește o cantitate de căldură din exterior Î este furnizat (într-un mod reversibil), entropia sa crește cu cantitatea Δ S. = Î/T unde T este temperatura absolută a sistemului. În schimb, entropia sa scade atunci când căldura curge spre exterior.
- Entropia totală a unui sistem închis poate crește în continuare dacă nu este încă în echilibru, dar nu poate scădea niciodată. (A doua lege a termodinamicii poate fi formulată în așa fel încât toate procesele care ar reduce entropia totală sunt imposibile.) O stare de echilibru are întotdeauna o entropie totală mai mare decât stările din care poate fi atinsă.
- Adăugarea de energie mecanică sau electrică la un sistem nu trebuie să mărească entropia; poate rămâne și constantă. Aceste forme de energie pot fi astfel privite ca „entropielos”; este pură exergie.
Consecințe
Conducerea
Dacă două corpuri la temperaturi diferite sunt în contact, poate avea loc conducerea căldurii: Căldura curge de la corpul mai cald la cel mai rece. Datorită conservării energiei, corpul mai rece primește la fel de multă căldură pe cât îl dă corpul mai cald. Entropia corpului mai rece crește mai puternic decât scade entropia corpului mai cald, deoarece pentru acesta din urmă valoarea Î/T este mai mică în cantitate. Prin urmare, entropia totală crește datorită conducerii căldurii.
Dacă conducerea căldurii ar avea loc în direcția opusă, aceasta ar însemna o scădere a entropiei totale, iar acest lucru este pur și simplu imposibil conform celei de-a doua legi a termodinamicii.
Pompa de caldura
Cu ajutorul unei pompe de căldură puteți cvasi „forța” un flux de căldură de la un răcitor la un corp mai cald, dar numai cu o anumită sursă de exergie (de exemplu, pentru o acționare mecanică). Această exergie (energie fără entropie) contribuie la generarea de căldură: aportul de căldură în corpul mai cald este mai mare cu această cantitate decât retragerea căldurii din corpul mai rece. Acest lucru duce la o creștere suplimentară a entropiei, iar această contribuție trebuie să fie suficient de mare încât entropia totală să nu scadă. Acest fapt duce la o limită teoretică pentru coeficientul de performanță realizabil al pompei de căldură. În cazul ideal, entropia totală rămâne neschimbată, alimentarea cu căldură a corpului mai cald este mai mare în raportul temperaturilor (absolute) decât retragerea căldurii din celălalt corp, iar diferența în cantitatea de căldură trebuie furnizată ca energie de acționare.
încălzire electrică
Un încălzitor electric transformă energia electrică, care este entropie, în căldură. Acest lucru creează inevitabil entropie - cu cât este generată mai multă căldură și cu atât este mai scăzut nivelul de temperatură. Procesul este ireversibil (ireversibil). Acest lucru se aplică într-o măsură mai mică generării electrice de căldură la temperaturi ridicate (de exemplu, în producția de oțel).
cazan
Și în cazane, căldura la temperaturi ridicate este inițial generată prin ardere, dar este apoi transformată imediat în căldură la temperatură scăzută - cu o creștere puternică a entropiei. Acest lucru indică faptul că trebuie să existe metode mai eficiente, de ex. B. pompe de căldură.
Motor termic
Un motor termic preia căldura dintr-un rezervor fierbinte, transformă o parte din aceasta în energie mecanică și furnizează restul ca căldură într-un rezervor mai rece. Conversia întregii călduri în energie mecanică este imposibilă, deoarece aceasta ar reduce entropia rezervorului mai fierbinte fără a crește entropia în altă parte. În mod ideal, mașina ar fi atât de eficientă încât scăderea entropiei rezervorului fierbinte este exact compensată de creșterea entropiei rezervorului mai rece; eficiența ar corespunde apoi cu eficiența Carnot.
Un motor termic care nu trebuie să furnizeze căldură uzată unui rezervor mai rece, adică transformă complet căldura în exergie, ar fi o mașină de mișcare perpetuă de al doilea tip. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, acest lucru este imposibil.
Minimizarea generării de entropie pentru o eficiență energetică ridicată
O creștere a entropiei într-un proces nu înseamnă neapărat o pierdere directă de energie. Cu toate acestea, înseamnă că procesul este ireversibil și, prin urmare, restricționează opțiunile viitoare de acțiune. De multe ori acest lucru duce apoi indirect la pierderi de energie.
Prin urmare, este important în multe situații să se desfășoare procese tehnice în așa fel încât să se genereze cât mai puțină entropie, adică H. că procesele rămân reversibile pe cât posibil (chiar dacă cineva nu vrea să le inverseze deloc). Câteva exemple în acest sens:
Întrebări și comentarii de la cititori
„O cantitate de stare în termodinamică care are legătură cu tulburarea unui sistem” - sunteți serios? Aceasta nu este o definiție. Fierbinte este o afecțiune legată de incendiu: așa apare definiția dvs.
Înțeleg criticile dvs., dar, din păcate, nu există o propunere convingătoare, mai bună. Entropia este un termen care se bazează pe un concept destul de complicat care nu poate fi explicat într-o singură propoziție. În orice caz, nu am văzut o definiție destul de scurtă, care să fie de înțeles și, prin urmare, utilă. Deci, din păcate, va trebui să citiți mai multe - de exemplu articolul meu - pentru a vă face o idee rezonabilă despre termenul „entropie”.
Această afirmație mă încurcă: „Dacă sistemul primește o cantitate de căldură din exterior Î este furnizat (într-un mod reversibil), entropia sa crește cu cantitatea Δ S. = Î/T la." Am crezut că nu există nicio schimbare în entropie în procesele reversibile.
Reversibil aici înseamnă că apar doar gradienți de temperatură neglijabili - că căldura furnizată este preluată dintr-un sistem care are practic aceeași temperatură. În această situație, creșterea entropiei într-un sistem este compensată de o scădere egală a entropiei în celălalt sistem; prin urmare, entropia totală rămâne neschimbată.
Aici puteți sugera întrebări și comentarii pentru publicare și răspuns. Autorul RP-Energie-Lexikon va decide acceptarea conform anumitor criterii. În esență, ideea este că problema prezintă un interes larg.
Dacă primiți ajutor aici, s-ar putea să doriți să vă întoarceți favoarea cu o donație cu care susțineți dezvoltarea în continuare a dicționarului energetic.
Protecția datelor: Vă rugăm să nu introduceți aici date personale. Nu le-am publica oricum și le-am șterge în curând. Consultați și politica noastră de confidențialitate.
Dacă doriți feedback personal sau sfaturi din partea autorului, vă rugăm să îi scrieți prin e-mail.
Prin trimiterea vă dați consimțământul de a publica intrările dvs. aici în conformitate cu regulile noastre.
Dacă vă place acest site web, vă rugăm să informați prietenii și colegii - e. B. prin intermediul rețelelor sociale făcând clic aici:
Aceste butoane de partajare sunt configurate într-o manieră prietenoasă pentru protecția datelor!
Cod pentru linkuri de pe alte site-uri web
Dacă doriți să plasați un link către acest articol în altă parte (de exemplu, pe site-ul dvs., pe rețelele sociale, pe forumurile de discuții sau pe Wikipedia), puteți găsi codul aici. Astfel de legături pot fi B. să fie foarte util pentru explicații de cuvinte.
Link HTML către acest articol:
Cu o imagine de previzualizare (vezi caseta direct deasupra):
Dacă credeți că este potrivit să puneți un link pe Wikipedia, de ex. B. sub „== Weblinks ==”:
Pompele de circulație pentru încălzire - pierderile de energie trecute cu vederea
Multe pompe vechi de circulație pentru încălzire risipesc multă energie electrică, deoarece sunt slab proiectate, au fost dimensionate inutil de mari sau funcționează inutil. Dar, deoarece nu îi întâlnești în viața de zi cu zi, nu atrag atenția.
Acest lucru poate fi foarte important: o pompă cu o putere de intrare de 100 W consumă 876 kWh pe an, ceea ce vă costă aproximativ 300 EUR. În 10 ani deja 3000 €!
Chiar dacă vechea dvs. pompă de circulație ar funcționa încă de ani de zile, înlocuirea acesteia cu o nouă pompă de înaltă eficiență poate, de asemenea, să dea roade financiare într-un timp scurt.