PORTALUS.RU → ВОПРОСЫ НАУКИ → Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law → Версия для печати
Постоянный адрес публикации (для научного и интернет-цитирования)
По общепринятым международным научным стандартам и по ГОСТу РФ 2003 г. (ГОСТ 7.1-2003, "Библиографическая запись")
По ГОСТу РФ 2008 г. (ГОСТ 7.0.5—2008, "Библиографическая ссылка")
Стекольщиков М.В., Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law // Москва: Научная цифровая библиотека PORTALUS.RU. Дата обновления: 16 ноября 2013. URL: https://portalus.ru/modules/science/rus_readme.php?subaction=showfull&id=1384552800&archive=1480160707&start_from=&ucat=& (дата обращения: 10.11.2026).
Найденный поисковой машиной PORTALUS.RU оригинал публикации (предполагаемый источник):
Стекольщиков М.В., Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law / http://portalus.ru.
По общепринятым международным научным стандартам и по ГОСТу РФ 2003 г. (ГОСТ 7.1-2003, "Библиографическая запись")Стекольщиков М.В., Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law [Электронный ресурс]: электрон. данные. - Москва: Научная цифровая библиотека PORTALUS.RU, 16 ноября 2013. - Режим доступа: https://portalus.ru/modules/science/rus_readme.php?subaction=showfull&id=1384552800&archive=1480160707&start_from=&ucat=& (свободный доступ). – Дата доступа: 10.11.2026.
По ГОСТу РФ 2008 г. (ГОСТ 7.0.5—2008, "Библиографическая ссылка")Стекольщиков М.В., Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law // Москва: Научная цифровая библиотека PORTALUS.RU. Дата обновления: 16 ноября 2013. URL: https://portalus.ru/modules/science/rus_readme.php?subaction=showfull&id=1384552800&archive=1480160707&start_from=&ucat=& (дата обращения: 10.11.2026).
Найденный поисковой машиной PORTALUS.RU оригинал публикации (предполагаемый источник):
Стекольщиков М.В., Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law / http://portalus.ru.
публикация №1384552800, версия для печати
Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law
Дата публикации: 16 ноября 2013 |
|
Основной текст публикации @Стекольщиков Михаил Вениаминович.
Ландау и Гиббс против «менталитета 2-го Закона»
(Расширенный вариант доклада на ХХII Мировом Энергетическом Конгрессе
(14 октября 2013)).
Executive Summary
Keywords: Теплоэнергетика, метод Гиббса, эксергия, анергия, эндотермические циклы.
1. Введение. Октябрьский (2012 г.) научный переворот в Москве.
2. Итоги развития термодинамики от Карно до Клаузиуса и Кельвина (ХIХ в.).
3. ХХ век: непонятая реформация технической термодинамики.
4. Вывод и решение уравнения эксергии для ТМС.
5. О недостаточности термодинамического подхода. Кинетический подход в теплоэнергетике.
6. Синтез термодинамических циклов, согласно корням уравнения эксергии для ТМС.
7. Оценка величины эксергетического вектора эндотермического двигателя.
8. Выводы.
Мировой экономический кризис отражает противоречие между состоянием современной энергетики и потребностями устойчивого развития. Необходимы технологии, способные произвести «прорыв» в энергетике и экологии. В Москве прошла конференция на тему: «Вечный двигатель: от научной фантастики к инновации века». Но на пути ррm-2 стоят противоречия между термодинамикой и статистической физикой. Поэтому «быть или не быть» вечному двигателю «инновацией века», решается только объединением законов аксиоматической термодинамики с законами движения в физике.
В работе анализируется ряд парадоксов, которые обозначил Ландау в курсе «Теоретической физики». Это парадоксы: «закона возрастания энтропии»; принципа «максимальной работы»; принципа « невозможности ррm-2».
Анализ уравнения Гиббса-Гельмгольца, позволил: вывести и решить уравнение эксергии для термомеханической системы; открыть и синтезировать эндотермические циклы адекватные этому уравнению; доказать необходимость использования кинетического метода в теплоэнергетике. В конечном итоге доказать существование прямых эндотермических циклов и возможность создания на их базе бестопливной теплоэнергетики.
Разработаны термодинамические схемы силовых эндотермических бестопливных циклов, в которых можно одновременно получать эксергию и глубокий холод из анергии. На базе новых циклов, разработаны технологические схемы бестопливного эксергетического холодильника (ЭХУ) и бестопливного эксергетического насоса (ЭНУ).
Расчётами показано, что эндотермические бестопливные электростанции из оборотной воды тепловых электростанций могут произвести 300% эксергии производимой ТЭС.
Объединение законов термодинамики с законами движения в статистической физике, доказало:
• невозможность одновременного запрета ррм-1 и ррм-2, так принцип запрета ррм-2 требует отказа от 1-го начала и одновременно разрешает ррм-1.
• невозможность существования принципа необратимости 2-го рода.
1. Введение. Октябрьский (2012 г.) научный переворот в Москве.
Мировой экономический кризис выявил противоречие между состоянием современной энергетики и потребностями устойчивого развития. Рост цен на углеводороды становится главным фактором стагнации мировой экономики и роста экологических проблем. Необходимы иные технологии, способные произвести революцию в энергетике. Экономический подъем на планете будет связан только с революционными переменами в энергетике, обеспеченными научными методами познания. Только так можно добиться снижения нагрузки на экономику и биосферу Земли, и обеспечат устойчивое развитие [1].
Эта драма, если не трагедия, развивается из противоречия между механизмами, обеспечивающими существование природы и существующей программой развития общества. Устойчивость биосферы основана на круговороте веществ, а существование людей подчинено законам поступательного развития потребления, путём использования не возобновляемых ресурсов и нарушения природного ландшафта.
Путин В.В. (07.02.2013): «Нам нужны, безусловно, проекты, сопоставимые с теми, которые уже были в нашей истории. Это и завоевание космоса, и освоение атомной энергии. Проекты, которые в свое время дали импульс практически всем научным дисциплинам и технологиям». Для самосохранения стране необходима «стратегия прорыва» [2].
25 октября 2012 года Фонд «Сколково» подготовил и пытался осуществить в Москве новый Октябрьский переворот (научный). Плавное вялотекущее движение научной мысли, должно было прерваться съездом, где планировалась дискуссия на прорывную тему «Вечный двигатель: от научной фантастики к инновации века».
«Прорывная» тема встряхнула псевдонаучное болото страны. В столицах поднялся шум, возбудились витии: "Черная метка для российской науки», это будто «конференция по отрицанию Холокоста», антинаучная «загадка», «…в утиль буржуазную лженауку…», «математически абсурдно, но и... свойственно лицам, не отягощенным интеллектом» и пр.
«Великой революции», анонсированной фондом «Сколково», не произошло, но она и не планировалась. Устроители дискуссии с самого начала заявили целью встречи не сиюминутный переворот в науке, а сдвиг в сознании обывателя: вернуть тему «вечного двигателя» (perpetuum mobile - ppm) из области фантастики в сферу разработок.
Результат состоявшейся дискуссии таков: российские ученые твердо стоят на развитии атомной энергетики, а европейцы - на развитии «зелёной» энергии, т.е. использовании энергии ветра и солнца и пр. [3].
Оба направлениям имеют принципиальные недостатки:
• Зелёная энергетика, экологически безопасна, но неустойчива. Она является маломощной, дорогой, зависимой от: места положения, времени дня и года, метеоусловий.
• Атомная энергетика – потенциально опасна и морально устарела, развитые страны отказываются от её использования. Так не решена проблема утилизации активных отходов (РАО и ОЯТ); безопасность и демонтаж увеличивают сроки окупаемости проектов.
Оптимальным направлением является бестопливная теплоэнергетика, обладающая устойчивостью, большой удельной мощью и минимальным экологическим следом. Это установки, работающей на даровой энергии окружающей среды. Возможность применения таких установок дискутируется со времён Карно, Клаузиуса и Томсона-Кельвина [4-6].
Развитие теплоэнергетики определяется законами термодинамики и статистической физики. А между ними существует непреодолимое препятствие: «принцип необратимости».
На начальном этапе развития термодинамики, Кельвин (1851) наложил сакральный запрет «Табу» на развитие бестопливной энергетики, опасность которой он видел в полном «исчерпании всей теплоты суши и моря или, в конце концов, всего материального мира». Этот подход привел к доктрине «необратимости реальных процессов» Клаузиуса.
Абсолютная необратимость течения реальных физических процессов противоречит молекулярно-кинетической теории (МКТ). Сама термодинамика оформилась только тогда, когда теплоту признала механическим движением. Этим движением, в конечном счете, является движение атомов и молекул. «Но для механического движения не существует никакой временной односторонности в их протекании. Оно обратимо. Как же может в природе появиться необратимость, если в основе её процессов лежат обратимые явления?» [7].
Вопрос «быть или не быть» perpetuum mobile «инновацией века», будет разрешён только после исчерпания проблемы «стыка наук» и объединения законов классической термодинамики с законами механического движения в статистической физике.
2. Итоги развития термодинамики от Карно до Клаузиуса и Кельвина (ХIХ век).
Проблема термомеханической системы (ТМС) занимает особое место в термодинамике. Именно она явилась той почвой, на которой термодинамика зародилась и прошла стадию становления. Под ТМС понимается система, посредством которой можно неограниченно долго осуществлять циклическое преобразование термического воздействия в механическое. ТМС делится на тепловые двигатели (ТД) и термомеханические установки (ТМУ). ТМУ включают в себя несколько ТД или комбинацию ТД и тепловых машин, например теплового насоса (ТН).
2.1. Революция С.Карно
Опыт эксплуатации ТД в экзотермическом цикле (на «силе огня») привел к пониманию необходимости существования наряду с высшим источником тепла (ВИТ) также и низшего источника (холодильника – НИТ). С. Карно (1824) рассматривает задачу ТД в самой общей форме: «повсюду, где имеется разность температур (∆Т), может происходить возникновение движущей силы (максимальной работы). Обратно: повсюду, где можно затратить эту силу, возможно образовать разность температур и нарушить равновесие теплорода»[5]. Он доказал, что эталонные обратимые ТД должны производить максимальную работу, а также невозможность производства работы в изотермическом цикле (Т = const → L= 0 ).
Карно своей работой дал более десятка инноваций в теплоэнергетике. В работе использованы следующие его принципы и решения:
• понятие термического равновесия;
• общее понятие о равновесных (обратимых) процессах;
• общее понятие о теплоэнергетических циклах в термодинамике;
• невозможность работы ТД без двух источников тепла Т1 и Т2;
• три цикла Карно: прямой, обратный и композитный (цкК) ;
• два метода построения циклов: статический и динамический
• метод внешней регенерации теплоты;
•метод искусственного охлаждения системы (- Q) и теплового насоса, производящего динамическую регенерацию теплоты (Q).
• принцип независимости максимальной работы (L) от термодинамического рабочего тела (ТРТ) – 1-я Теорема Карно.
Вместе с тем, Карно полагал что, производство работы происходит при сохранении количества теплоты. Исследуя квазистатические циклы, Карно вывел для них ряд правильных теорем, опираясь на принцип исключенного ррm-1.
В работе С.Карно, показано существование двух возможных способов реализации термодинамических циклов: статического (посредством двух тепловых резервуаров) и динамического (посредством двух тепловых машин: ТД и ТН). Цикл цкК, состоящий из прямого и обратного циклов Карно, используется для доказательства 1-й теоремы Карно. Цикл цкК по схеме Карно-Клузиуса [6,8], в разных вариантах, изображён на рис.1.
Рис.1. Термодинамическая схема композитного цикла Карно (цкК), из ТД и ТН, при Т1 > Т2: а); его модифицированные схемы: в) и с).
Современная запись процессов в цикле: Q1 = L12 + Q2 (2.1) и L21 + Q2 → Q1 (2.2).
Для осуществления цикла Карно, необходимо: два резервуара и ТД с рабочим телом. В качестве нагревателя используется топка, качестве холодильника – окружающая среда, работа осуществляется за счёт энергии резервуаров и разности температур – ∆Т. В цикле Карно применена внешняя регенерация: обмен работой между двумя адиабатами.
Цикл цкК осуществляют: тепловой двигатель и тепловой насос. Вместо резервуаров, в качестве и нагревателя и холодильника используется ТН, работающий по обратному циклу Карно и осуществляющий динамическое охлаждение/отопление. Цикл работает, за счёт внутренней энергии системы и ∆Т. В цикле «можно делать бесконечное число операций этого рода, так что, в конце концов, не будет ни произведенной движущей силы, ни перехода теплорода от одного тела к другому»[5, с.23]. Этот цикл является термомеханическим колебательным контуром [10]. Так как работа в цикле равна нулю, то горячий и холодный резервуары, в этом цикле не нужны, и могут быть заменены полюсами.
Композитный цикл Карно показывает аналогию между термохимическими и термомеханическими процессами. В цикле, применена внешняя регенерация теплоты: от холодного полюса, теплота передаётся к горячему, за счёт работы ТД, посредством ТН. Внутренняя работа в этом цикле производится за счёт внутренней энергии рабочего тела и наличия динамического стока теплоты. Цикл является обратимым: «Операции, которые здесь описаны, могут быть проведены в одном направлении или в обратном» [5].
Процессы, протекающие с выделением теплоты в окружающую среду, называются экзотермическими (∂L/∂T)р< 0, а обратные процессы, протекающие с поглощением теплоты из окружающей среды (∂L/∂T)р > 0, называются эндотермическими. Здесь (∂L/∂T)р – вектор релаксации системы, этот параметр относятся к существующему уровню знаний [11].
Система термомеханических уравнений Карно-Клаузиуса (2.1) и (2.2) подчиняется закону Лавуазье-Лапласа: тепловой эффект прямого процесса/реакции равен по абсолютной величине, но противоположен по знаку тепловому эффекту обратного процесса. Это означает, что в процессе образования нового продукта выделяется или поглощается столько же энергии, сколько поглощается/выделяется при его распаде на исходные продукты. Этот закон является следствием закона сохранения энергии.
Карно: «недостаточно создать теплоту, чтобы вызвать появление движущей силы: нужно еще добыть холод; без него теплота бесполезна». Таким образом, согласно Карно, ррm-2 представляется тепловым двигателем, работающим в изотермическом режиме.
2.2. Эпоха Клаузиуса и Кельвина, формирование аксиоматического менталитета.
А. Эйнштейн «Не существует никакого индуктивного метода, который мог бы вести к фундаментальным понятиям физики. Не зная этого обстоятельства, многие исследователи XIX в. стали жертвами серьезной философской ошибки»[12].
Классическая термодинамика представляет собой пример аксиоматически построенной науки. В основе ее лежат несколько фундаментальных аксиом, которые являются обобщением опыта и рассматриваются как законы. Задача аксиоматики: выявить такие основные принципы, на которых можно было бы построить логически непротиворечивую термодинамическую теорию [13]. Недостатками аксиоматического подхода, является неопределённость границ его применения, с чем постоянно и сталкивается классическая (феноменологическая) термодинамика.
Существующий менталитет 2-го начала термодинамики (2НТ) формировался с 1850 г. К этому времени идеи С.Карно были приняты в общие знания о теплоте и тепловых явлениях. Но теория Карно развита в рамках теории теплорода, и требовалось адаптировать её к требованиям механической теории теплоты, которая в то время существовала лишь в понимании, об эквивалентности теплоты и работы. Клаузиус формулирует «тепловую аксиому»: «Переход теплоты от более холодного тела к более теплому, не может иметь места без компенсации». Вопреки Карно, Клаузиус замечает, что не вся теплота, взятая у нагревателя, переходит в холодильник. Часть её превращается во внешнюю работу. В аксиоме сформулирован отказ от теории теплорода. Аксиома соответствует принципу эквивалентности, но она не однозначна по смыслу и допускает различные толкования.
Аксиома указывает на то, что обратный процесс идёт «сам собой», она справедлива только для цикла и подчёркивает что теплопроводность, необратима[6], рис. 2а. О вопросе абсолютной необратимости процессов, Клаузиус впервые печатно выступил в 1862 г.
Рис.2. а) Эквивалентная схема «тепловой аксиомы» Клаузиуса. б) Цикл, запрещённый постулатом Клаузиуса. в) Цикл, запрещённый постулатом Кельвина.
В этом случае Клаузиус удалил из композитного цикла Карно (рис.1а) тепловой двигатель, заменив его теплопроводящим звеном между Т1 и Т2. Он сделал то, что Карно прямо запрещал: «в телах, употребляемых для развития движущей силы тепла, не должно быть ни одного изменения температуры, происходящего не от изменения объема» [5].
В результате из цикла «колебательного контура», способного совершать циклическое движение, цкК превратился в необратимый процесс, требующий компенсации (работы) для своего движения. Это свое «изобретение» Клаузиус провозгласил «принципом, относящимся к теплоте». Аналогично, если из электрического колебательного контура убрать емкость или индуктивность и «закоротить» цепь, то он перестанет работать. А результат можно объявить «новым принципом электротехники», а затем и устройства мира, как это и сделал Клаузиус.
Томсон-Кельвин, усмотрел в этом пункте значительную трудность теории. «Если при непосредственном переходе теплоты от более высокой к более низкой температуре затрачивается действие теплоты, то что же тогда происходит с механическим эффектом, который мог бы быть получен благодаря этому переходу? В природе ничего не может быть потеряно, энергия неуничтожаемая; стало быть, спрашивается, каково же действие, которое возникает взамен перехода теплоты? Он считает этот вопрос запутанным (perplexing) и полагает, что последовательная теория теплоты должна дать на него удовлетворительный ответ» [14, с.27].
Энгельс отозвался о втором положении Клаузиуса ««Ad absurdum!» [15].
Клаузиус (1865), ввел понятие энтропия S как параметра состояния (δS =δQ/T) [13,16,17]. Термодинамическая функция состояния определяется как параметр, не зависящий от пути, по которому термодинамическая система переходит из одного состояния в другое. Это накладывает на систему требование к её голономности (однородности), иначе результат движения будет различен [18]. Неучёт этого требования, привел к паранаучной теории «Тепловой смерти Вселенной».
Клаузиус (1850), показал, что максимальная работа ТД описывается уравнением L = Q1 ─ Q2, а термический коэффициент преобразования энергии (КПЭт):
η1 = L/Q1 = (Т1 ─ Т2 )/Т1, при Т1 >Т2 [6]. Вывод состоял в том, что получаемая работа L всегда меньше подводимой к двигателю теплоты Q1, и избыток теплоты Q2 отдавался окружающей среде. Это очевидно, так как изначально исходный цикл (цикл Карно) экзотермический. Необратимость теплопередачи, трактуется как повод для запрета обратного процесса для цикла Карно, а значит и запрета эндотермического цикла. Запрет эндотермического цикла приводит к паралогизму: работа де-факто становится функцией параметров состояния (Т1 и Т2), а де-юре, остаётся функцией процесса. Это противоречит базовым физическим определениям.
Согласно Клаузиусу следует, что при Т1 = То, где То ─ температура окружающей среды (термостата) экзотермический цикл возможен: L21 + Q2 → Qо, а обратный цикл: Qо → L12 + Q2, невозможен, рис.1а. Где Qо = Q(То), теплота позже названная анергией.
Существующее толкование постулата Клаузиуса – это запрет прямого эндотермического цикла для получении работы Qо → L12 + Q2 при (∂L/∂T)р > 0 [19], и их эквивалентность с постулатом Кельвина.
Томсон-Кельвин (1851), доказательство 2НТ построил на невозможности получения работы за счёт охлаждения рабочего тела ниже температуры окружающей среды, обосновав это паралогизмом. Иначе «…можно ввести в действие автоматическую машину и получать путем охлаждения моря или земли механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания всей теплоты суши и моря или, в конце концов, всего материального мира». Как видно здесь присутствует прямое нарушение 1-го начала термодинамики.
Кельвин первым формализовал принцип невозможности прямого эндотермического цикла. Введение «табу» обосновано высокой эффективностью этого цикла, приводящего к «замораживанию мира». Эндотермический процесс Qо → L, при (∂L/∂T)р > 0, запрещён постулатом Кельвина [4]. «Последнее положение ...Томсон положил в основу своего доказательства невозможности вечного двигателя второго рода» [17]. Так произошла подмена принципа Карно (запрет изотермического цикла) на принцип Кельвина-Оствальда: запрет монотермического цикла. «Это уже новый принцип ...Процесс, в котором только один источник теплоты отдает (получает) теплоту, назван монотермическим процессом. Надо отличать монотермический процесс от изотермического процесса. Изотермический процесс, по необходимости, — монотермический процесс. Монотермический процесс в общем случае не является изотермическим процессом»[13, с.160].
Здесь произошло смешение понятий: теплового резервуара (как ёмкости) и источника теплоты, который согласно Карно, может быть и статическим и динамическим. Запрет эндотермического цикла и здесь приводит к паралогизму: энергия де-факто становится функцией процесса, а де-юре, остаётся функцией состояния. Таким образом, происходит нарушение 1НТ, согласно которому любая энергия является характеристической функцией состояния системы, что и отметил Ф.Энгельс[15].
Вводя запрет эндотермического цикла, Кельвин вводит необратимость 2-го рода в термодинамику (абсолютная необратимость процесса, никаким путём), не осознавая этого. Под «необратимостью элементарной», понимается невозможность прохождения процесса в обратном порядке [18]. Существующая формулировка гласит: «невозможен ррm-2, причем это утверждение не допускает обращения» [20]. Под «обращением» и подразумевается обратимость 2-го рода.
Постулаты Клаузиуса и Кельвина дезавуированы в 20 веке по формальным причинам [16,17], но запреты прямых эндотермических циклов остались [19].
В период 1890 – 1910 г.г., Оствальд отказался от атомистической теории строения материи, несмотря на то, свои научные достижения построил на ионной теории [21]. Он счёл возможным отказаться от механической теории теплоты, освободить энергию от какой либо связи с движением молекул, а затем и дезавуировал понятие «материя», оставив базой только энергию. В этот период, Оствальд и предложил наукообразную формулировку постулата Кельвина, придающую псевдонаучность запрету эндотермического цикла. Оствальд (1893): Тепловой двигатель, которая смог бы работать на энергии окружающей среды, будет perpetuum mobile второго рода: ppm-2. «Второй основной принцип ...получает следующую форму: ppm-2 невозможен…»[21]. Благодаря Оствальду, запрет приобрёл «смысл аналога закона сохранения энергии и приобретает черты особой глубины и значительности»[16]. В этом определении ррm-2, ошибочно смешаны разные понятия: энергия (возможность совершения работы) и работа (результат, движения системы по определенной траектории).
Следствием принципа Кельвина-Оствальда, является отказ от возможности самопроизвольного преобразования потенциальной энергии в кинетическую, а это меняет суть понятия энергии и приводит к ревизии этого понятия. Так, автор монографии о perpetuum mobile, заявляет: «…само по себе наличие энергии еще не говорит о том, что может быть получена работа: энергия может быть и неработоспособной. Поэтому определение энергии, которое еще встречается в некоторых книгах и даже учебниках, как «величины, характеризующей способности тела (или системы) производить работу», в общем случае неверно»!? [22, с.131]. Для сопоставления представим энергию по формуле Эйнштейна: Е = m0C2. Очевидно, что энергия является только функцией массы, а не разделяется: на массу урана, или – на массу мела в руке студента, не обладающую энергией.
Полагая, что возрастание энтропии в необратимых процессах отражает стремление природы к более вероятному состоянию, Л. Больцман пришёл к выводу, что зависимость между энтропией и термодинамической вероятностью состояния (w) - имеет вид: S = k•lnw, где k - константа, названная его именем. Это – так называемый закон возрастания энтропии, он был открыт Клаузиусом, а его статистическое обоснование, Н-теорема, было дано Л.Больцманом [16,17]. Таким образом, была определена стохастическая природа 2НТ. Стохастическая сущность закона, означает, что он соблюдается только для систем, где отсутствуют внутренние негеометрические взаимодействия (голономные системы). Как только материальные точки заменяются живыми организмами, ведущими борьбу за существование (Принцип Дарвина) или проводящими управляющие воздействия (кибернетика), система перестает быть голономной и 2НТ не соблюдается.
Выводы по п.2.2.
Сторонники аксиоматического метода в термодинамике – сформировали менталитет второго начала, как принцип необратимости 2-го рода, противоречащий физической картине мира, но действующий и в ХХI веке [8,9,13,16,17,19,20,23,28,32,33]:
§1. Закон возрастания энтропии: энтропия в реальных процессах возрастает: ∆S > 0.
«Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимуму». Энтропия первична, энергия вторична. «В гигантской фабрике естественных процессов принцип энтропии занимает место директора, который предписывает вид и течение всех сделок. Закон сохранения энергии играет лишь роль бухгалтера, который приводит в равновесие дебет и кредит» [25].
§2. «Любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым». Введение понятия необратимости тепловых процессов ставит теплоту в особое положение среди других видов энергии. Энергия в реальных процессах сохраняется количественно, но при этом якобы деградирует. «Тепловая смерть Вселенной» – неизбежна.
§3. Получение работы возможно только в экзотермических циклах: (∂L/∂T)р < 0. Поэтому КПДт (на самом деле КПЭт, или коэффициент Карно - KC; так как КПД – это отношение работ или мощностей) всегда меньше единицы, η < 1. Путь повышения η, только через увеличение Т1.
§4. Теплота состоит из эксергии (Æ) и анергии (Qо):
• Эксергия остаётся постоянной только при обратимых процессах.
• В реальных процессах эксергия превращается в анергию.
• Анергию в эксергию превратить невозможно.
Максимальная работа (эксергия), которую можно получить от системы (рабочего тела), полностью определяется состоянием рабочего тела в начале и конце процесса и не зависит от пути процесса. Эксергия неподвижного рабочего тела является функцией состояния параметров рабочего тела и окружающей среды [28].
§5. Прямые эндотермические циклы: (∂L/∂T)р > 0 – недопустимы. Они приведут к «замораживанию мира» (Кельвин). Оствальд: тепловой двигатель, использующий анергию для получения работы (Qо → L), является аналогом ррm и именуется ррm-2. Иначе, монотермический двигатель (ррm-2) невозможен, это «утверждение не допускает обращения». Произошла ошибочная подмена запретных циклов: изотермического (Карно), на эндотермический (Кельвин).
§6. «Эксергия может быть больше внутренней энергии!?» [23,с. 48; 28, с.164; 29, с.36]!? (Уряяя !!, долой 1-е начало термодинамики, здравствуй ррm-1?!).
Приведены основные паранаучные положения, создающие систему ложную систему взглядов. Сформирован образ 2НТ, как Цербера охраняющего покой теплоэнергетики: «Чудище обло, озорно, огромно, тризевно и лаяй», см. рис. 3.
Рис.3. Современные представления о 2-ом законе термодинамики [23].
3. ХХ век: непонятая реформация технической термодинамики.
3.1. Революция Гиббса.
В середине ХХ века термодинамика обратилась к использованию общего метода Гиббса в статистической физике.
Дж. В. Гиббс (1873 -1878) [24] разработал общую теорию статистического равновесия (метод потенциалов Гиббса). Ведущей идеей работы было определение роли энергии и энтропии при термодинамическом равновесии. Для обоснования возможности самопроизвольных эндотермических процессов, было осознано, что в теплоэнергетике одновременно действуют две тенденции - стремление к минимуму энергии, и стремление к доминирующему состоянию параметров (То и ро) [24, с.50]. Одновременно действуют энтальпийный и энтропийный факторы. Чтобы описать результат их совместного действия, нужны критерии, учитывающие сразу обе тенденции, т.е. нужно объединение первого и второго начал термодинамики. Это привело к открытию новых термодинамических функций состояния и изменению менталитета второго закона.
Гиббс вводит удобные фундаментальные уравнения (термодинамические потенциалы): G = Н – TS, где Н = U + рv и F = U – TS. Они отражают движущую силу термодинамического процесса, т.е. оба фактора: Н(U) – энтальпийный и TS – энтропийный. Условия равновесия системы: ∆G = 0 или ∆F = 0.
Фундаментальная форма выражения потенциалов, в виде уравнений Гиббса-Гельмгольца: F = U + T(∂F/∂T)v (3.1) и G = Н + T(∂G/∂Т)р (3.2). Особенностями уравнения (3.2), является, то, что температура в нём независимая переменная и в явном виде введён признак теплового эффекта процесса (∂G/∂T)р. Анализ уравнения показывает, что, значения энергетического и энтропийного слагаемых, придают различные направления течению процесса, как в экзотермическом, так и в эндотермическом направлениях.
Понятие эксергии (Æ) и анергии(Qо) де-факто введено Гиббсом [24], а де-юре Рантом исходя из метода Гиббса (1953). Согласно современной трактовке, эксергией термодинамической системы называется максимальная работа (изменение кинетической энергии рабочего тела или ротора), которую система производит при обратимом переходе в состояние полного равновесия с окружающей средой (ро и То).
Нернст (1926), рассматривает уравнения (3.1) и (3.2), как фундаментальные, объединяющее первое и второе начала термодинамики, и именно на них основывает все дальнейшие выводы, выводя «тепловую теорему», теперь 3-е начало термодинамики [25].
Именно метод термодинамических потенциалов Гиббса придал статистической физике современную форму. «Гиббс дал общий метод, применимый принципиально ко всем задачам, которые могут быть поставлены перед статистической физикой». Природа стремиться не к деградации энергии, а к её движению: потенциальная энергия → кинетическая энергия → потенциальная энергия. Работоспособность, можно получить только в движении (кинетическая энергия) [26].
3.2. Введение Нулевого Начала термодинамики.
Термодинамика, занимается изучением свойств физических систем в состоянии равновесия. Термодинамическое равновесие - это новое понятие, которого не было в классической механике. Для своего определения оно требует введения нового параметра - температуры.
В соответствии с этим, при помощи аксиомы введена температура: «Существует функция состояния – температура. Равенство температур во всех точках есть условие теплового равновесия двух систем или двух частей одной и той же системы.
Эта аксиома сформулирована аналогично формулировкам первого и второго начал термодинамики: это позволяет нам назвать ее, по предложению Фаулера (1931), «нулевым началом термодинамики» (0НТ)[25].
«В течение процесса установления равновесия система может совершать работу (над какими-либо внешними объектами)» [25]. Этот принцип уточняет принцип Карно: «Повсюду, где имеется разность температур (∆Т), может происходить возникновение работоспособности».
Введение нулевого начала, означает, что главной движущей силой процесса в технической термодинамике, отныне является разность температур. Энтропия становится координатой процесса релаксации (экстенсивной переменной, сопряженной с интенсивной величиной – температурой). Второе начало становится законом об энтропии.
3.3. Ландау: переформатирование 2-го Начала термодинамики.
В период 1938 – 1965г.г., Л.Д.Ландау, академик АН СССР, нобелевский лауреат 1962г., на основании своих лекций в МГУ, опубликовал курс классической статистической физики, основанный на методе Гиббса [26]. В своих работах Ландау сформулировал три парадокса, требующие разрешения, не аксиоматическими, а научными методами.
§ 1. Ландау о законе возрастания энтропии.
Ввиду того, что энтропия связана с вероятностью состояния, то 2НТ нельзя считать абсолютным законом. «Его следует формулировать в виде утверждения: весьма вероятно, что энтропия изолированной системы возрастает. Следовательно, возможны отступления от такого утверждения» [26]. Они были экспериментально обнаружены при изучении броуновского движения.
Ландау сформулировал закон возрастания энтропии следующим образом: «если в некоторый момент времени энтропия замкнутой системы отлична от максимальной, то в последующие моменты энтропия не убывает — увеличивается или в предельном случае остается постоянной». «Формулируя закон возрастания энтропии, мы говорили о наиболее вероятном следствии заданного в некоторый момент времени макроскопического состояния. Но это состояние само должно было возникнуть из каких-то других состояний в результате происходящих в природе процессов» [26].
«...классическая механика сама по себе полностью симметрична по отношению к обоим направлениям времени. Уравнения механики остаются неизменными при замене времени τ на – τ, поэтому, если эти уравнения допускают какое либо движение, то они же допускают и прямо противоположное, при котором механическая система проходит через те же самые конфигурации в обратном порядке. Естественно, что такая симметрия должна сохраниться и в основанной на классической механике статистике. Поэтому, если возможен какой-либо процесс, сопровождающийся возрастанием энтропии замкнутой макроскопической системы, то должен быть возможен и обратный процесс, при котором энтропия системы убывает» [26].
Для лучшего уяснения этой симметрии изобразим схематически кривую изменения энтропии системы, замкнутой в течение громадного промежутка времени (рис.4). В системе наблюдается макроскопическое состояние с энтропией S = S1 < Smах, возникшее в результате некоторой большой флуктуации. Можно утверждать, что с подавляющей вероятностью это будут точки типа 2,3 (∆S ≥ 0), а не типа 1 (∆S < 0).
С учётом закона Фурье: (q = – k•gradT), в установившемся режиме процесс релаксации системы идёт с замедлением, что отражено на рис. 4.
Рис. 4. Кинетика развития энтропии во времени.
1. Флуктуация: ∆S < 0; 2. Релаксация: ∆S > 0; Равновесие: ∆S = 0.
«Но такое утверждение, … не эквивалентно закону возрастания энтропии, согласно которому во всех реально осуществляющихся в природе замкнутых системах энтропия никогда не убывает …» [26]. Длинному периоду возрастания энтропии (S↑), всегда предшествует более короткий период падения энтропии (S↓). Поэтому закон статистического возрастания энтропии, подразумевает необходимость предшествующего падения энтропии (совершение в системе работы).
В этом заключается отличие статистического закона «неубывания энтропии» в замкнутой системе (только для голономной системы), от абсолютного закона «сохранения энергии», действительного в любой замкнутой системе. Термодинамика определяет условия равновесия системы (∆G = 0 или ∆F = 0), а траекторию движения к равновесию (а значит и работу), формирует кинетика.
При наличии в изолированной системе внутренних источников флуктуаций или работы (неголономность), например, автоколебательных систем, статистический закон о неубывании энтропии не соблюдается.
Это парадокс Ландау, его формулировка: в изолированной системе, возможно ∆S < 0 и ∆S≥0.
§ 2. Ландау о максимальной работе термомеханической системы.
Вопросу о максимальной работе системы (L), Ландау (1964) проявил особенное внимание. Он разделил процесс на два вида, в зависимости от граничных условий.
•Максимальная работа в теплоизолированной системе, состоящей из нескольких тел, не находящихся друг с другом в тепловом равновесии [26, §19].
•Максимальная работа, производимая телом, находящимся во внешней среде [26,§20].
Сама постановка вопроса в таком виде, доказывает неоднозначность принципа максимальной работы ТМС, что противоречит теории Клаузиуса – Кельвина. Например, Зоммерфельд: «Все обратимые машины имеющие тепловой контакт с окружающей средой только при двух температурах Т1 и Т2 обладают одинаковыми коэффициентами полезного действия» [25]. Ландау же, снимает запрет с прямого эндотермического цикла.
В теплоизолированной системе, состоящей из нескольких тел, не находящихся друг с другом в тепловом равновесии, в процессе установления равновесия система может совершать работу (над внешними объектами). И если начальная энергия системы Е0, а энергия в состоянии равновесия ES, то вследствие адиабатности системы произведенная ею работа равна просто изменению энергии: |L| =Е0 - ES..
Но в реальных условиях, максимальную работу кругового процесса, которую система может совершить над внешним телом, определяет изменение энергии Гиббса. Условие: начальные и конечные параметры системы (Tо, ро), совпадают с параметрами среды (Tо, ро) и теплообмен со средой происходит лишь при этих параметрах. При этом решение – многозначно.
Исследуя максимальную работу процесса, он выделили случай, когда внешняя среда (термостат) вместе с находящимися в ней телом и объектом работы, образует расширенную систему. «Если бы среды не было, то работа, произведенная телом над теплоизолированным объектом при заданном изменении состояния тела (т. е. заданных начальном и конечном состояниях), была бы вполне определенной величиной, равной изменению энергии тела. Наличие же среды, тоже участвующей в процессе, делает результат неоднозначным, и возникает вопрос о том, какова максимальная работа, которую может произвести тело при данном изменении его состояния…»:
L = – ∆(H – TоS) [26, §20].
Неоднозначность результата, означает, что имеется два различных экстремальных решения для эксергии, у одной и той же системы при существующих параметрах состояния. Это свойство возникает у систем работающих в термостате. Необходимое и достаточное условие термодинамического равновесия вещества, когда оно окружено средой с параметрами (ро и То), это уравнение в форме: ∆(U + роV – ТоS) = 0 [26]. «Полное изменение энергии тела ∆U при изменении его состояния складывается из трех частей: из произведенной над телом работы внешнего источника (нагревателя), из работы, произведенной средой (рoV), и из полученного от среды тепла Qо» [26].
Ландау показал (1964), что направление самопроизвольного процесса в термостатах определяется не уравнением работы Карно-Клаузиуса, а уравнением максимальной работы Гиббса (∆G < 0). Это означает существование зависимости максимальной работы от пути процесса (от кинетики), что соответствует физическим представлениям.
Второй парадокс Ландау: максимальная работа термостатированной ТМС — неоднозначна и зависит от траектории движения системы.
§ 3. Ландау о вечном двигателе.
Нулевое начало гласит: … «Равенство температур во всех точках системы является необходимым условием термодинамического равновесия» [27].
Ландау делает вывод: … «с помощью тел находящихся в тепловом равновесии, невозможно произвести никакой работы (в цикле), так как работа связана с механическим движением, т.е. с переходом энергии в кинетическую энергию. Это чрезвычайно важное утверждение о невозможности получения работы за счёт энергии тел, находящихся в тепловом равновесии, называется вторым законом термодинамики...» [27]. Или (Т = const, → L ≡ 0), а это возврат к принципу Карно.
«Двигатель, работающий только за счёт энергии находящихся в тепловом равновесии тел, был бы для практики своего рода «вечным двигателем. Второй закон термодинамики исключает возможность построения такого... вечного двигателя 2-го рода » [27]. Эта формулировка является всеобъемлющей и единственно адекватной представлениям статистической физики, для двигателя не производящего работу. Она адекватна принципу Карно, и опровергает принцип Кельвина-Оствальда о запрете эндотермического цикла. Метод Гиббса, даёт универсальный способ проверки любых принципов термодинамики. Условия равновесия термодинамической системы в термостатных условиях: ∆G = 0. Для изотермического цикла ∂G ≡ 0. Т.е. принцип Карно соответствует термодинамике и Ландау возвращает для ppm-2, принцип Карно.
Запрет эндотермического цикла не соответствует принципам термодинамики. Так как выходит за её пределы компетенции и относится к области кинетики.
Условием возможности процесса в термостатных условиях является ∆G < 0. Из (3.2) имеем ∆G = ∆H – To(∂∆G/∂Т)p, → ∆G = ∆H + To(∂L/∂Т)p (3.3).
1. Для экзотермических процессов ∆S = (∂L/∂Т) < 0, и значит ∆G < 0, при ∆Т > 0.
2. Для эндотермических процессов ∆S = (∂L/∂Т) > 0, и значит ∆G < 0, при ∆Т < 0.
Это означает термодинамическое равноправие обоих циклов (3.3), но их кинетическое различие. Диапазоны их действия при получении работы, различны относительно To. Поэтому эндотермический цикл не запрещаем и не является циклом ppm-2.
Термодинамическое условие Карно (Т = const, L ≡ 0), Кельвин и Оствальд подменяют кинетическим условием (∂L/∂Т)р > 0. Кроме того, введение ррm-2, обосновывают невозможностью построения эндотермического цикла, посредством экзотермического цикла Карно, что является очевидным софизмом.
Примечательно, что принцип ppm: (Т = const, L ≡ 0), Ландау отнёс к нулевому началу термодинамики (закону о температуре), а не ко 2-му началу (закону об энтропии).
Единственным ррм является тепловой двигатель, работающий при термическом равновесии, как работающий без прихода энергии ррm-1. Метод Гиббса, запрещает работу в изотермическом цикле и разрешает прямой эндотермический цикл, что опровергает постулаты Клаузиуса, Кельвина, Оствальда. Эндотермический двигатель – вне запрета. Это третий парадокс Ландау.
Выводы по 3.3.
Наличие парадоксов, Ландау объясняет следующим: Термодинамика – де-факто, это «термостатика». Её достижением, является определение условий равновесия: ∆F = 0 или ∆G = 0. Изучение механизмов движения, приводящих к равновесию, не входит в задачи термодинамики. Этим занимается кинетика. В условиях полного равновесия движущих сил (отсутствие неравновесностей), никакой двигатель работать не будет. «Теорию процессов, связанных с переходом в состояние равновесия, называют кинетикой, она не рассматривается собственно статистикой, изучающей системы, находящиеся в статистическом равновесии»[26].
4. Вывод и решение уравнения эксергии для ТМС.
Необходимое и достаточное условие термодинамического равновесия вещества, когда оно окружено средой с постоянным давлением ро и температурой То (расширенная система), это уравнение в форме: ∆(U + роV- ТоS) = 0 [26].
Значит эксергия термостатированной ТМС — неоднозначна. Это означает что, уравнение эксергии для термомеханических систем (тепловые двигатели и термомеханические установки), кроме решения Карно-Клаузиуса имеет и другие корни. Преобразуем фундаментальное уравнение Гиббса-Гельмгольца в уравнение эксергии.
Согласно Ландау, Æ = – ∆(U + рoV – TоS) = – ∆(Н – TоS), т.е. убыли энергии Гиббса.
Переходя к уравнению Гиббса-Гельмгольца в виде G = Н + T(∂G/∂T)р, с учётом того, что Æ = – ∆G(рo, Tо) = – ∆Gо. Так как, согласно Ландау, решения уравнения неоднозначно и имеет несколько решений, в водим индекс (i) для каждого корня уравнения.
Отсюда: Æi = – (∆Gо)i = Н1 – Но + Tо[∂(G1 – G0)i/∂T] р = Н– + Tо(∂Æi/∂T)р или
Æi = Н– – TоΔS i = Q1 + Tо(∂Æi/∂T)р, где:
•Tо(∂Æi/∂T)р = TоΔS i – тепловой эффект термостата, отрицательный (–) в экзотермических процессах и положительный (+) в эндотермических процессах.
• (ΔН–) = Q1 – экзотермический эффект рабочего тела (всегда отрицательный (–) для силовых ТМС).
Отсюда имеем два экстремальных решения Æ1= Н– – Tо(∂Æ/∂T)р= Q1 – Q0 (цикл Карно) и Æ2 = Н– + Tо(∂Æ/∂T)р = Q1 + Q0 (цикл Ландау).
Цикл Ландау примечателен тем, что позволяет кратно повысить производительность существующих тепловых электростанций (ТЭС).
Понятно, что если имеются два экстремальных значения для эксергии, то в интервале между ними можно получить множество промежуточных циклов. Выделим один базовый промежуточный холодильный цикл: Æ3 = Н– = Q1 (цикл 1 Ландау).
Циклы Ландау, подвергнем дальнейшему исследованию. Очевидно, что рост эксергии в них, производится за счёт использования бросовой теплоты - анергии Q0.
Решение уравнения эксергии, показало, что эксергия цикла определяется, алгебраической суммой тепловых эффектов рабочего тела (экзотермическая фаза цикла) и термостата (эндотермическая фаза цикла). При этом второе слагаемое представлено анергией, т.е. теплотой при температуре окружающей среды То.
Эффективность теплового цикла ТМС, согласно (3.2), определяется КПЭт: ηi = Æi/∆Н– = {1 –TоΔS i/∆Н– = (1 ± Qо/Q1)i, для каждого решения.
Эксергия циклов Ландау превышает эксергию цикла Карно на величины Q0 и 2Q0. Повышение эффективности достигается за счёт использования анергии Q0.
В соответствии с методом циклов, циклы Ландау можно представить композитными и провести их декомпозицию, с выделением цикла Карно и дополнительных циклов, без изменения итоговой суммы эксергии. Декомпозиция показала, что:
•Цикл 1 Ландау состоит из цикла Карно (Æ1 = Q1 – Qо) и цикла (Æ4 = Qо + Qо). КПЭт этого цикла: η4 = 2Qо/Qо = 2. Цикл Æ4 назовём циклом эксергетического насоса (Эксергетическая насосная установка – ЭНУ), по аналогии с тепловым насосом ТН. Цикл ЭНУ является антиподом постулатов Кельвина и Оствальда, или циклом анти-Кельвин.
Отсюда видны причины ошибочности вывода п.2.2.§6, эксергия в точности равна изменению внутренней энергии: Æ4 = Qо + Qо = 2Qо. Честь 1НТ – восстановлена! Значение η4 = 2Qо/Qо = 2, только отражает традицию сравнения эффективности любых циклов с эффективностью цикла Карно. Если обозначить эффективность η4 = 1, это бы уравняло эффективности эндотермического и экзотермического циклов, чего на самом деле нет.
•Цикл 2 Ландау состоит из цикла Карно Æ1 и цикла Æ5 = 2Qо + (– Qо), η5 = Qо/Qо = 1.
Цикл Æ5 производящий при работе эксергию Æ5 = Qо и холодопроизводительность (-Qо), назван циклом эксергетической холодильной установки ЭХУ. Цикл ЭХУ является антиподом постулата Клаузиуса или циклом анти-Клаузиус.
Таким образом, согласно Ландау, в расширенной системе должны существовать три базовых независимых обратимых цикла ТМС: цикл Карно (ТД), цикл ЭНУ (эксергетический насос) и цикл ЭХУ (эксергетический холодильник). При этом циклы ЭХУ и ЭНУ имеют термический КПД больший, чем у цикла Карно и используют анергию для получения эксергии (являются бестопливными). Этот парадоксальный вывод для современной теплоэнергетики, вытекает из парадоксов Ландау.
Постулаты Клаузиуса, Кельвина, Оствальда, в присутствии метода Гиббса, являются паралогизмами.
Полученные результаты иллюстрируются рис.5, откуда видно, что для современной теплоэнергетики возможны, по крайней мере четыре новых обратимых цикла, имеющие КПДт больше, чем у цикла Карно. Данные представлены для Т1 = 600К и То = 300К.
Рис.5. Решения уравнения эксергии для ТМС (Т1 = 600 К и То = 300 К).
а) Тепловые эффекты рабочего тела Q1 и термостата Qо;
б) КПЭт для пяти возможных циклов, согласно уравнению эксергии для ТМС. Четыре цикла имеют КПЭт больше, чем у цикла Карно.
Как очевидно для эксергии, КПДт композитных циклов больше чем цикла Карно, а использование анергии, делает их больше 1, что характерно для всех коэффициентов преобразования (КПЭ) использующих анергию (холодильный (ε) и отопительный (μ) коэффициенты). Это вызвано тем, что:
• При ∆Siо > 0 термодинамическое рабочее тело (ТРТ) поглощает тепло из окружающей среды. Во всех случаях, когда происходит использование энергии окружающей среды, коэффициенты эффективности процесса могут превышать единицу.
• Клаузиус и Кельвин в качестве базового цикла принимали цикл Карно, не учитывая особенности цикла Стирлинга. Их выводы базировались только на элементарных циклах, они упустили наличие более сложных композитных циклов. Хотя известно, что сложные структуры в природе, эффективнее примитивных.
5. О недостаточности термодинамического подхода. Кинетический подход в теплоэнергетике.
Классическая термодинамика - это область физики, которая занимается изучением общих свойств макроскопических систем в равновесии, а также общих закономерностей при установлении равновесия. Теорию процессов, связанных с переходом в состояние равновесия, называют кинетикой.
• Термодинамический подход.
Согласно термодинамике, состояние равновесия – это предел убыли энергии Гиббса. В состоянии истинного равновесия: ΔG = 0.
• Кинетический подход.
Согласно кинетике, равновесие – это такое состояние, в котором скорости процессов (ύ), прямого (ύ1) и обратного(ύ2), равны: ύ1 = ύ2.
Обобщённое условие равновесия системы: ΔG = 0 и ύ1 = ύ2. Соответственно, условие работоспособности системы: ΔG < 0 и ύ2 < ύ1.
Большим успехом термодинамики оказалась возможность точно определить положение равновесия и направление протекания процесса с помощью величины энергии Гиббса: G = H –TS. При этом, необходимо учитывать, что термодинамика формулирует необходимые условия протекания процесса в направлении равновесия, позволяя точно указать возможное направление процесса и равновесный состав компонентов, но ничего не говорит о путях процесса и стадиях его осуществления. Для протекания процесса недостаточно иметь запас энергии в системе - необходима возможность реального пути (механизма), который и реализует термодинамические возможности термомеханической системы.
Из химии известно, если процесс термодинамически возможен, “разрешен”, и механизм реализации процесса присутствует, скорость его может быть любой. С этим связано распространенное явление — каталитическое ускорение реакций веществами, не входящими в стехиометрическое уравнение реакции. Поэтому, с точки зрения уравнений материального баланса, как бы отсутствующих. Уравнение материального баланса суммирует результаты всех элементарных процессов, протекающих в системе, но не показывает реальные пути превращения исходных компонентов в продукты, так как промежуточные стадии могут взаимно сокращаться. Изучаемые процессы протекают по другим механизмам, чем это записано в уравнениях материального баланса.
Поэтому физическая химия, при исследовании реакций, оперирует триадой методов: термодинамика – кинетика – структура молекул [30,31].
Для дальнейшего развития теплоэнергетики необходимо освободиться от иллюзии, будто вопросы синтеза ТМС, можно только используя только метод потенциалов и метод циклов. Эти методы действительно важны и полезны, но сами по себе они не образуют полноценный научный метод анализа ТМС. На это указывают парадоксы Ландау.
Очевидно, что циклы ЭНУ и ЭХУ возможные с термодинамической точки (уравнение эксергии), тормозятся кинетикой процесса (отсутствием механизма процесса).
Сведем все кинетические принципы теплоэнергетики в одном месте.
1. Принцип Карно (1824). Повсюду, где имеется разность температур, может происходить возникновение работоспособности. Обратно: повсюду, где можно затратить работоспособность, возможно образовать разность температур и нарушить равновесие.
2. Принцип Фурье (1822). Направление вектора плотности теплового потока совпадает с направлением переноса энергии при теплопереносе: (q = – k•gradT). Самопроизвольный процесс при тепловом контакте таких тел идёт в направлении исчезновения потенциально возможной работы [32].
3. Принцип Стирлинга-Карно (1824, 1816): Повторное использование отработанной теплоты в цикле ТМС называется регенерация. Повышение потенциала теплоты для использования в цикле производится посредством ТН.
4. Принцип Оствальда (1900): Катализатор вещество, изменяющее скорость процесса, но отсутствующее в конечных продуктах. Каталитические процессы протекают через промежуточные соединения, не отражаемые в материальном балансе [31].
5. Принцип Гюи - Стодола: фактическая эксергия системы меньше максимальной на положительную величину, равную Tо∆S*, где Tо∆S* – потеря работоспособности системы), вследствие элементарной необратимости. Направление диссипации эксергии идёт в направлении термостатных условий (Tо, ро), т.е. образования анергии [33].
Используем озвученные принципы для синтеза новых циклов, полученных при решении уравнения эксергии Æ4 и Æ5.
6. Синтез термодинамических циклов, согласно корням уравнения эксергии для ТМС.
Выше было показано, что постулат «Обратимый процесс Карно имеет больший КПЭт, чем любой необратимый, происходящий между теми же тепловыми резервуарами», имеет границы применения и адекватен только для элементарных процессов описываемых циклами Карно и Стирлинга. Существуют композитные циклы, имеющие больший КПЭт, но эти циклы относятся к циклам ТМУ, а не к циклам ТД. Эти циклы, можно построить только основываясь на кинетическом подходе, так они работают используя анергию.
После математического определения корней уравнения эксергии, необходимо найти конкретные циклы, отвечающие найденным решениям. Это исследование будет проведено методом циклов. Метод включает описание всех циклов участвующих в процессе, поэтому он показывает и необходимые промежуточные стадии, не нашедшие отражения в итоговом материальном балансе. Метод основан на возможности декомпозиции любых сложных обратимых циклов, на элементарные статусные циклы.
Для построения новых циклов, использованы только статусные циклы [34]. К таким циклам относятся прямой и обратный циклы Карно, регенеративный и бинарный циклы. Для описания сложного процесса необходимо применение составных (композитных) циклов. В качестве исходного композитного цикла использована схема Клаузиуса-Карно из доказательства 1-й теоремы Карно [8, 33], рис. 1.
Метод заключается в том, что для установления закономерности того или иного явления рассматриваются исследуемый цикл и к нему применяются уравнения 0НТ, 1НТ и 2НТ: ∆Т ≠ 0(а), ∳∂Q =W (в) и ∳∂Q/T = 0 (с). С помощью уравнений (а, б, в) исследуют искомую закономерность. Уравнение (с) используется в виде 1-й теоремы Карно о независимости КПЭт цикла ТД от природы рабочего тела. Из полученного результата определяют изучаемую зависимость[20, 33].
В данном случае, синтез новых циклов, метод циклов совмещён с использованием, «кинетического подхода» для решения задачи.
Далее, возьмём стационарный процесс сжигания угля в котле по термохимической реакции: С + О2 → СО2 + Q1,
и полученную теплоту реакции направим в ТД, реализующий цикл Стирлинга. Работа цикла Стирлинга описывается уравнением Карно-Клаузиуса: Æ1 = Q1 ─ Qо. Так как, в теплоэнергетике процессы получения теплоты и эксергии разделены в пространстве, то не важно каким образом, химическим или механическим, получена теплота Q1.
В результате цикла ТД, мы получили эксергию Æ1 и анергию Qо. Применив к анергии некие новые эндотермические циклы ЭНУ и ЭХУ, мы должны получить Æ4 = 2Qо и Æ5 = Qо. Сложив эти циклы с циклом Карно, получим Æ2 = Æ1 + 2Qо = Q1 + Qо и
Æ3 = Æ1 + Qо = Q1. Тогда мы получим циклы, адекватные решению уравнения эксергии.
Для использования анергии Qо, используем «каталитический подход». Для этого разместим в установке криостат с криогенной жидкостью (воздух или азот, для примера). Получаем два теплоисточника ВИТ Qо(То) и промежуточный НИТ (криостат Q(Т2)), и возможность получить работоспособность (принцип Карно), согласно уравнению: Qо = Æо2 + Qо2. При этом получаем ТРТ при Т = Т2. Теперь имеем вновь теплоисточники: ВИТ (Т = То) и НИТ (ТРТ с Qо2 и Т =Т2), и возможность вновь получить Æ. Но для цикличности процесса, согласно каталитическому принципу Оствальда, необходимо удалить теплоту Q2 из криостата посредством ТН (принцип Стирлинга-Карно).
В упомянутом цикле цкК (рис.1а), отработанная теплота от Q2, регенерируется прямо в горячий теплоисточник Т1, на что потребляется максимальная работа: Q2 + Æ21 = Q1. Изменяем в схеме цкК тепловой двигатель, работающий по циклу Карно, на двигатель, работающий по регенеративному циклу, рис.6а. В рабочее тело этого ТД регенерируется отработанная теплота Q2 от теплоисточника Т2 (рис.6а).
Рис.6. Термодинамическая схема сопряженных тепловых машин, при смешанном регенеративном цикле основного двигателя:
а) – бестопливный цикл ЭХУ, с температурой охлаждения Т3;
б) – бестопливный цикл ЭНУ с температурой охлаждения Т4 (показана условно);
в) – работа циклов ЭХУ/ЭНУ совместно с циклом Карно (циклы Ландау) и раздельно.
В цикле возникает устойчивый сток теплоты в ТРТ с Т = Т3. Интегральный процесс принимает вид:
• Прямой процесс: Qо3 = Æ о2 + Q2;
• Обратный процесс: Q2 + Æ 23 = Q3.
Суммарный процесс: Qо3 → Æо3, где Æо3 = Æ о2 ─ Æ 23. Условие протекания процесса (Æо3 > 0): ΔG < 0 и Q3 < Æ о2.
При этом сосуществует внутренний компенсационный процесс: Q2 + Æ23 → Q3. Так как исходная теплота была Qо, то Qо3 = Qо. Таким образом, методом циклов мы нашли решение: η5 = 1, Æ5 = Q1 ─ Qо + Qо = Q1. Полученный новый эндотермический бестопливный цикл именуется ЭХУ (эксергетическая холодильная установка). Отметим, что это первый прямой эндотермический цикл, с теплоисточником при Т3, Т2 < Т3 < То.
Для нахождения решения Æ4 = Qо + Qо, построим на цикле ЭХУ, бинарный цикл (рис.6б). Получаем новый дополнительный процесс: Qо3 = Æ'03 + ΔQо3 и цикл ЭНУ (эксергетическая насосная установка). Итоговое значение для эксергии: Æ4 = Qо + Æ'03 и η4 = 1 + Æ'03/Qо > 1. Для получения максимально возможного η4, необходимо полностью «выработать» полученный в цикле ЭХУ холод, для чего построить полинарный цикл максимально возможной степени. В этом случае: Æ4 = Q1 + Æ'03 + Æо4 + Æо5 …+ ΣÆоi или в пределе Æ4 ≈ Qо + Qо, рис.6в. Так как в эндотермическом цикле Æ4 ≈ Qо + Qо, то в пределе имеем η4 ≈ (Qо + Qo)/Qo ≈ 2.
Таким образом, парадоксы Ландау разрешаются путём совместного использования в теплоэнергетике, метода Гиббса и кинетического метода.
Теперь вернёмся к понятию необратимость. Афанасьева-Эренфест[18] выделила «необратимость элементарную» и необратимость 2-го рода». «Необратимость элементарная» имеет «то обстоятельство, что этот нестатический путь не может быть найден в обратном порядке». «Необратимость 2-го рода» имеет «то обстоятельство, что не существует никакого обходного адиабатического пути для перевода газа из В в А», т.е. в первоначальное состояние. Различие понятий становятся очевидным на примере природного цикла воды. Несмотря на то, что вода самотеком движется только вниз, в природе есть процессы, возвращающие её в исходной состояние. При этом «элементарная необратимость» присутствует в виде трения, диффузии солей, диссоциации воды и пр. Но и обратимость 2-го рода, в качестве природного гидроцикла, так же присутствует.
В рамках концепции катализа, неадекватность паралогизмов аксиоматической термодинамики в части неработоспособности анергии, выглядит наиболее наглядной. Таким образом, принцип необратимости 2-го рода, противоречит 1НТ (п.2.2.§6), принципам Карно и Стирлинга-Карно, т.е. трём принципам физики.
Планк так высказался о проблеме ррm-2: «Такая машина могла бы быть использована одновременно и как мотор и как холодильная машина, без какой бы то ни было затраты энергии и материалов: она была бы, таким образом, самой выгодной машиной в мире. Правда, она не была бы равноценна perpetuum mobile, так как производила бы работу вовсе не из ничего, а из теплоты, заимствуемой ею из резервуара...
Однако она обладала бы наиболее важным для человечества достоинством perpetuum mobile -- способностью производить работу даром, так как тепло, которое содержится в почве, в воздухе, в океане, подобно кислороду воздуха, предоставляется в неисчерпаемом количестве в непосредственное распоряжение каждого. Это обстоятельство и побуждает нас начать с названного положения. Выводя из него второе начало термодинамики, мы обеспечиваем себе возможность практически очень выгодно использовать всякое, кем-либо открытое, отклонение явлений природы от требований второго начала.
Действительно, если будет открыто какое-либо явление, находящееся в противоречии хотя бы с одним из следствий второго начала, то противоречие это должно проистекать из какой-то неправильности основного предположения; поэтому можно было бы, следя за нитью рассуждений и идя шаг за шагом обратно, использовать это явление для построения названной машины» [39].
7. Оценка величины эксергетического вектора эндотермического двигателя.
7.1Сопоставление эндотермической электростанции с традиционной.
§1. Традиционные и перспективные теплосиловые установки предназначены для преобразования энергии топлива в эксергию, химической (нефть, уголь, газ) или ядерной (деление - АЭС или синтез - УТС). Все упомянутые энергетические процессы сводятся к трансформации энергии в эксергию, и это происходит согласно 1НТ. Трансформация энергии рассматривается как происходящая в некотором объеме, через поверхность которого выходит эксергия. Характеристикой интенсивности процессов в энергетике принят эксергетический вектор Умова-Пойнтинга (УП). Вектор УП определяет ту предельную мощность, которую может передать рабочее тело на поверхности поршня двигателя, лопаток турбины и т.д.
§2. Существует устойчивое мнение, что ВИЭ обладают низким вектором УП. Для сопоставимости оценим вектор УП (δÆ) эндотермического цикла (ЭНУ) реализованного в эндотермическом двигателе. Под эндотермическим тепловым двигателем (ЭТД), подразумевается двигатель, работающий от одного теплового резервуара, но в соответствии с принципами Карно. Методика оценки величины эксергетического вектора УП эндотермического двигателя работающего на природной воде Гидросферы, взята из работы [38, с.43-44]. При расчете приняты следующие параметры:
• ρ = 1000 кг/м3 – плотность воды;
• V = 4 м/с – максимальная скорость воды в теплообменнике;
• (С•t + λ) = (4,2•6 + 335)= 360 кДж/кг – энтальпия воды при 279 К (6°С);
• (∆Т/Т) = (273 – 80)/273 – температурная функция анергии, при НИТ = 80 К.
δÆ = ρV• (С•t + λ)•(∆Т/Т) - 103•4•360•103•193/273 = 1•10^9 Вт/м2.
Оценка показывает, что в силу высокого значения энтальпии воды плотность потока эксергии здесь примерно в 2000 раз выше, чем в хвостовой поверхности энергетического котла, и в 1000000 раз выше солнечной постоянной 1300 Вт/м2) — плотности потока солнечной энергии, падающего на нашу планету. «Оказалось, что океан — не только аккумулятор, но и концентратор солнечной энергии» [38].
Так как, принято считать, что возобновляемые источники энергии не конкурентоспособны относительно традиционных. Поэтому проведено сопоставление эндотермического цикла с традиционным для энергетики экзотермическим циклом, реализованным в конденсационных электростанциях КЭС: ТЭС или АЭС.
При всех экзотермических циклах теплоэнергетики, вода служит посредником между реактором и окружающей средой. При эндотермическом цикле, топливо не требуется, и вода служит источником производства эксергии. Поэтому целесообразно сопоставить оба производства по расходу воды. Так как в обозримый период эксергетический КПД теплосиловых установок не превысит ǽ = 0,5 то количество произведённой эксергии, будем считать совпадающим количеству произведённой анергии, в обоих случаях.
В экзотермических циклах, охладителем воды является градирня, где температурный перепад воды, равен ~12 К [40]. Тогда приход эксергии составит:
∆Æ =12•4,2•1000/3600 = 14 кВт∙ч/т, где: 3600 количество секунд в часе.
В эндотермических циклах, потребляемая энтальпия воды равна:
∆Н = 360•1000/3600 = 100 кВт∙ч/т, а приход эксергии составит ∆Æ = 0,5∆Н = 50 кВт∙ч/т.
Расчёты показали, что из оборотной воды КЭС можно произвести 300% эксергии производимой КЭС, без использования топлива. Это относится к любым тепловым электростанциям: в том числе ядерным и термоядерным. При этом не учитывается расход воды затрачиваемый на добычу и транспортировку топлива.
§3. Энтальпия холодной воды, позволяет сопоставить её энергию с напором воды на гидростанциях. Для этого разделим энтальпию воды на ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с2) получая эффективный тепловой напор воды: Н* =360/9,8 = 36,7 км. Таким образом, эффективный тепловой напор воды, примерно в 100 раз превышает напор плотинных ГЭС. Это означает, что для получения сопоставимой мощности в эндотермической ГЭС достаточно использовать 1% стока реки.
8. Выводы.
8.1. Предварительные выводы.
§1. Мировой экономический кризис выявил противоречие между состоянием современной энергетики и потребностями устойчивого развития. Рост цен на углеводороды становится главным фактором стагнации мировой экономики и роста экологических проблем. Необходимы иные технологии, способные произвести революцию в энергетике. Экономический подъем на планете будет связан только с прорывом в энергетике, обеспеченными научными методами познания.
§2. Существующее развитие теплоэнергетики основано экзотермических циклах, имеющих неустранимые недостатки. Это: химическое, тепловое, радиологическое и аэрозольные загрязнения, разрушение природных ландшафтов и биосферы, приводящие к деградации окружающей среды.
§3. Рост добычи сланцевого газа, внедрение биотоплива, использование полярных месторождений отражают кризис энергетики, а не пути его смягчения. Вне высоких цен на нефть, эти направления не получают развитие. Удешевления электрогенерации они обеспечить не в состоянии, а экологические проблемы, только усугубляют.
§4. Атомная энергетика не обеспечила удешевления электроэнергии. Установлено, что она сосуществует и конкурирует с углеводородной энергетикой как ее дополнение. Разнообразные планы вытеснения углеводородов альтернативными источниками оказались не состоятельны. Альтернативная энергетика выступает как дополнение к углеводородной энергетике, но не как ее замена. Биотопливо, геотермальная энергетика, гелиоэнергетика, ветроэнергетика и водородная энергетика не могут дать принципиального решения проблемы, управляемый термоядерный синтез остаётся на уровне научных исследований. Гидроэлектростанции исчерпали возможности для строительства в развитых странах и приносят серьезные экологические проблемы
§5. Главные черты новых решений в энергетике должны состоять в значительном
снижении стоимости генерации эксергии, возможности получения больших потоков эксергии, автономности и снятии географических ограничений генерации. Для роста производительности труда и создания рабочих мест обилие дешевой энергии имеет решающее значение [1].
§6. Подлинная инновационная теплоэнергетика сформируется на базе статистической физики, с использованием общего метода Гиббса, как научно- технологическое направление, в отличие от эмпирических методов Клаузиуса и Кельвина.
§7. Учитывая имеющиеся разработки, общество должно приступить к переустройству теплоэнергетики, создавая принципиально новые технологии когенерации эксергии и холода. Благодаря этому будет создано важнейшее условие выхода из тупика, как энергетической отрасли, так и экономики и экологии.
8.2. Теоретические выводы доклада.
§1. Существующее развитие теплоэнергетики основано на паралогизмах Клаузиуса и Кельвина ХIХ века, привёдших к принципу необратимости 2-го рода и запрету прямых эндотермических циклов. Принятие этого принципа, приводит не только качественному нарушению закона сохранения энергии (Ф.Энгельс), но и его количественному нарушению (п.2.2. §6), а также нарушению принципа Карно.
§2. Понятие ррм-2 естественным образом связывается с проблемой эффективного теплового двигателя в этом его практический смысл. Тепловые двигатели, работающие на прямых эндотермических циклах (∂Æ/∂Т)р > 0), были ошибочно причислены к ррм-2.
§3. Невозможен одновременный запрет ррм-1 и ррм-2, так принцип запрета ррм-2 требует ревизии 1НТ [22, с.131] и одновременно разрешает ррм-1 (п. 2.2. §6).
§4. Дж. Гиббс вывел фундаментальные уравнения термодинамики, учитывающие все возможные тепловые циклы. Ландау показал, что эксергия термомеханических систем определяется уравнением изменения энергии Гиббса, имеющим несколько решений, в том числе для эндотермических циклов.
§5. Вывод и решение уравнения эксергии: Æi = Н– – TоΔSi = Q1 + Tо(∂Æi/∂T)р, привело к математическому исчислению эксергии для прямых бестопливных эндотермических циклов. Это цикл ЭНУ: Æ4 = 2Qо и цикл ЭХУ: Æ5 = 2Qо + (– Qо). Указанные циклы обладают большей эффективностью, чем эффективность цикла Карно. Принцип термодинамики, «о невозможности ррм-2» –дезавуирован.
§6. Циклы ЭНУ и ЭХУ разрешённые термодинамикой, тормозятся кинетикой (отсутствием механизма процесса). Для синтеза новых циклов применены кинетические принципы для теплоэнергетики. Показано, что решение задач теплоэнергетики основано на триаде методов: метод Гиббса – кинетика – метод циклов. Принцип макроскопической обратимости тепловых процессов (циклы ЭНУ и ЭХУ), снимают противоречие между классической термодинамикой и статистической физикой, в пользу физики.
§7. На основе предложенного подхода разработаны термодинамические и технологические схемы новых эндотермических бестопливных циклов ЭНУ и ЭХУ. Эти циклы позволяют изменить парадигму развития теплоэнергетики, перейти от «силы огня» - к бестопливной солнечной гидроэнергетике [33 - 37].
§8. Разработан «принцип устойчивого неравновесия» для технических систем (цикл ЭХУ: Æ5 = Q + (-Qо)) аналогичный принципу Бауэра для биологических систем [42].
8.3. Практические выводы доклада: направления возможного промышленного использования инновации.
§1. Генерация эксергии за счёт использования анергии гидросферы Земли.
§2. Генерация эксергии за счёт тепловыделяющих объектов и устройств, с кратным увеличением производительности по эксергии, при том же расходе топлива, в том числе:
• переработка тёплых вод промпредприятий, ТЭС, АЭС, хранилищ РАО и ОЯТ;
•ликвидация тепловых загрязнений рек и водоёмов после городов и поселений;
• кондиционирование мощных компьютерных станций и т.п. устройств.
§3. Когенерация эксергии и холода за счёт тепловыделяющих объектов и сооружений:
• универсамов, концертно-спортивных комплексов, жилых домов, молочных ферм, холодильных комплексов и т.д;
• экологического охлаждения акваторий.
§4. Когенерация эксергии и тепла для круглогодичного тепличного выращивания сельскохозяйственных культур в закрытом грунте.
§5. Когенерация эксергии и холода за счёт солнечной энергии в маловодных жарких регионах, посредством искусственных водоёмов и «солнечных» прудов.
§6. Когенерация эксергии и холода при замораживании грунтов в строительстве:
• при строительстве фундаментов и подземных объектов;
• при строительстве в зонах деградирующей вечной мерзлоты;
• для стабилизации грунтов при эксплуатации зданий и сооружений.
§7. Генерация эксергии для водного транспорта и для объектов, расположенных в акваториях за счёт анергии:
• подводных городов, судов, энергетических островов, плавучих фабрик, платформ и аэродромов и пр.;
• энергоснабжения объектов, функционирующих без связи с атмосферой, глубоководных аппаратов, подводных лодок, специальных сооружений.
§8. Когенерация эксергии и холода для объектов использующих технику низких температур за счёт анергии:
• рефрижераторов и танкеров СПГ;
• заводов сжижения газов.
§9. Когенерация эксергии и холода для устройств использующих высокотемпературную сверхпроводимость за счёт анергии.
§10. Регенерация эксергии в замкнутых автономных системах.
§11. Генерация эксергии в анаэробных энергетических установках за счёт анергии.
§12. Использование эндотермических циклов в биотехнологиях.
§13. Опреснение морской воды холодом.
§14. Строительство отапливаемых крытых футбольных и иных стадионов и манежей с применением систем генерации и регенерации эксергии, за счёт анергии.
Список использованной литературы.
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.- Колташов В., Кагарлицкий Б. и др., ИГСО, М.: 2012.
2. НОВЫЙ КУРС: СТРАТЕГИЯ ПРОРЫВА.- Научный доклад//Глазьев С., Фетисов Г.
3. http://www.vesti.ru/videos?vid=457568&cid=700, http://commynity.sk.ru.
4. Томсон-Кельвин В.- О динамической теории теплоты с численными выводами, полученными на основе джоулевого эквивалента тепловой единицы и наблюдений Ренье над водяными парами.- с.с.161-174.//Второе начало термодинамики. Ред. А.К.Тимирязева — М.-Л. ГТТИ, 1934.
5. Карно С.- Размышление о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу.- с.с.17-61.//Второе начало термодинамики. Ред. А.К.Тимирязева — М.-Л. ГТТИ, 1934.
6. Клаузиус Р. Механическая теория тепла.- с.с. 71 – 157. //Второе начало термодинамики. Ред. А.К.Тимирязева — М.-Л. ГТТИ, 1934.
7. Спасский Б.И.- История Физики. Ч. 2. Уч. пос., М.: «Высшая школа», 1977.
8. Путилов К. А. Термодинамика. — М.: Наука, 1971. — 376 с.
9. Бурдаков В.П. и др. Термодинамика: уч. пос. для вузов. В 2 ч.М.: Дрофа, 2009.
10. Стекольщиков М. В., Стекольщикова Е.М. «Построение модели ячейки «Инь-Ян» методами циклов тепловых машин и теории колебаний». Сб. тр. Всерос. Науч. Конф.- «Гуманитарные и естественные науки: проблемы синтеза»//03.04.2012, М.: с.с.1314-1332.
11. Поль Р. В. Механика, акустика и учение о теплоте. — М.: ГИТТЛ, 1957. — 484 с.
12. ЭЙНШТЕЙН А.Физика и реальность. Принципы теоретической физики - М.: Наука, 1965.
13. Кричевский И. Р. Понятия и основы термодинамики /Изд. 2-е, пересмотр. и доп. — М.: Химия, 1970. — 440 с
14. Планк М. Принцип сохранения энергии. — М.: ОНТИ НКТП СССР, 1938. — 235 с.
15. Энгельс Ф. Диалектика природы. — М. : Госполитиздат, 1952. — 328 с.
16. Гухман А. А. Об основаниях термодинамики. — М.: Энергоатомиздат, 1986. - 384 с.
17. Гельфер Я. М. История и методология термодинамики и статистической физики: Учеб. пособие.— 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Высш. школа, 1981.— 536 с.
18. Афанасьева-Эренфест Т.А. Необратимость, односторонность и второе начало термодинамики.// // Журнал прикладной физики. — 1928. — Т. V, Вып. 3-4. — С. 3-28.
19. Howard DeVoe. Thermodynamics and Chemistry./University of Maryland, College Park, Maryland. Second Edition,Version 4, March 2012.
20. Базаров И. П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991, 376 с.
21. Оствальд В. Философия природы. 1-е бесплатное приложение к журналу «Вестник и библиотека самообразования» на 1903 г. — СПб.: Тип. АО Брокгауз-Ефрон, 1903. — 326 с.
22. Бродянский В.М. Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 264 с.
23. Лейтес И.Л. Второй Закон и его 12 заповедей. Популярная термодинамика и химическая энерготехнология. — М.: Изд-во МГУ, 2002.- 176 с.: ил.
24. Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука,1982, 584с.
25. Зоммерфельд А. - ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА.- М.: ИНЛ., 1955.
26. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Уч. пос.: Для вузов. 10 т., Т. V. Статистическая физика. Ч. I. — 5-е изд., стереот.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.-616с.
27. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика.- М.: МГУ, 1965, 405 стр.
28. Левченков С.И. Краткий очерк истории химии.
29. Полторак О. М. - Термодинамика в физической химии. Учебник для хим. вузов. — М.: В.Ш. 1991. — 319 с: ил.
30. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. — М.: Мир, 2002. — 461 с.
31. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. М., «Машиностроение.», 1972.
32. Термодинамика.// Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин. Сборник определений, в. 103 — КНТТ АН СССР —М.: Наука, —1984.
33. Стекольщиков М.В., Плугин А.И. и др. «Криогенная гидроэлектростанция». Патент РФ № 92110, 24.11.2009.
34. Стекольщиков М.В.,«СПОСОБ БЕСТОПЛИВНОЙ ЦИКЛИЧНОЙ ГЕНЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ И ХОЛОДА», RU, Заявка: 2010112796/06, 24.03.2010, Дата публикации: 27.09.2011.
35. STEKOLSCHIKOV M.V., METHOD FOR THE FUEL- FREE CYCLIC GENERATION OF MECHANICAL WORK AND COLD. WIPO Patent Application WO/2011/119074., RU2011/000206, Sept. 29, 2011.
36. Стекольщиков М. В., Стекольщикова Е.М. «Построение модели ячейки «Инь-Ян» методами циклов тепловых машин и теории колебаний». Труды Всерос. Научн. Конф. ─ «Гуманитарные и естественные науки: проблемы синтеза». ─ М.:2012, с.с.1314-1332
37. Stekolchtchikov M.V. //Landau mentalities against mentality Second Law. ─ Paper № 880, “Expert Forum” of 22nd World Energy Congress 2013, South Korea.
38. Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии.— М.: Наука, 1988.— 144 с.
39. Планк М. Введение в теоретическую физику. Часть пятая. Теория теплоты. — М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1935. — 228 с.
40. Пономаренко В. С., Арефьев Ю. И.- Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справ пос./ Ред. В. С. Пономаренко. - М.: Энергоатомиздат: 1998. - 376 с.: ил.
41. Игнатович В. Н. //Введение в диалектико-материалистическое естествознание:
Монография. — Киев: Издательство «ЭКМО», 2007. — 468 с.: ил.
42. Бауэр Э. Теоретическая биология, Изд. ВИЭМ М.- Л. , 1958, с. 151.
@Стекольщиков Михаил Вениаминович. mvs011@ya.ru
01. 06. 2013.
Опубликовано 16 ноября 2013 года Изображение к публикации:КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА (нажмите для поиска): Теплоэнергетика, метод Гиббса, эксергия, анергия, эндотермические циклы. → Полная версия публикации №1384552800 → © Portalus.ru Главная → ВОПРОСЫ НАУКИ → Landau and Gibbs against the mentality of the 2nd Law При перепечатке индексируемая активная ссылка на PORTALUS.RU обязательна!
|
|