Entropia ca o măsură de energie de calitate scăzută

Prima lege a termodinamicii - legea conservării energiei - ca un contabil constiincios, care aduce un echilibru cantitativ fără a interfera cu deciziile luate de către proprietarul companiei și nu le evalua din punct de vedere, ca să spunem așa, calitatea capitalului. Cu toate acestea, toată lumea înțelege că schimbul de bani pentru o cantitate echivalentă de, să zicem, vechi galoși destul de ușor, dar operațiunea inversă ar necesita un efort și este puțin probabil să facă fără pierderi financiare. În ciuda faptului că costul de galoși poate fi echivalentă cu suma cheltuită, un indicator de calitate, lichiditatea, acestea sunt mult mai mici decât cea a banilor.

Diferite forme de energie au, de asemenea, o calitate diferită.

Pe o energie mai ușor de judecat prin ușurința de conversie în alte forme.

Fig. 4.6. Ierarhia formelor de energie pe baza calității

Nu este o problemă, de exemplu, transformarea energiei electrice într-un curent egal cu cantitatea de energie termică. Este suficient pentru a lua un dispozitiv simplu - un fier de călcat sau fierbător de apă - și introduceți ștecherul în priză. Conversia energiei electrice în energie termică va sută de eficiență la sută. Inversă sarcină - pentru a converti energia termică în energie electrică - mult mai dificilă. Pentru a rezolva aceasta, aveți nevoie pentru a construi o putere termică complexă și costisitoare. La putere termică eliberată în timpul arderii combustibilului este utilizat pentru a încălzi apa care este transformat în abur, care se transformă turbina care se rotește rotorul generatorului, care generează în final, un curent electric. Ca urmare, se pare că, chiar și cele mai bune transformă energie termică în energie electrică nu este mai mare de 40% din energia termică a arderii. Și nu e ingineri neglijență, design și de a construi stația, și că natura însăși nu permite să realizeze mai mult. Doar căldură de energie - energia de calitate mai puțin, mai puțin „un fel de fata-Nye“ decât cele electrice.

Este posibil să se construiască o ierarhie a diferitelor forme de energie pentru calitatea sa. Pe etapele superioare decât electrice, este, de exemplu, energie mecanică. Tocmai de aceea eficiența centralelor hidroelectrice, care utilizează energie mecanică de cădere de apă, deoarece este mult mai mare decât caldura - până la 98%. Puțin energie chimică de calitate inferioară a conținut, de exemplu, în benzină sau în baterii. Cea mai scăzută calitate posedă energie termică, iar calitatea acestuia este mai mică cu atât mai mică temperatura corpului.

entropia Deschiderea activat printr-o discuție generală despre calitatea energiei merge la caracterizarea sa cantitativă exactă. Sa constatat că, în cazul în care sistemul are o rezervă de putere de U. în lucru util nu se poate transforma toată această marjă, ci doar o parte din ea, care se numește energie liberă:

.

Energia liberă F și ar trebui să fie considerată ca o măsură a calității sistemului de rezervă de energie. Se poate observa că este mai mic, cu atât mai mare entropia S. Prin urmare,

Entropia este o măsură a sistemului de calitate scăzută a alimentării sale cu energie.

În acest sens, legea creșterii entropiei poate fi formulată după cum urmează:

Alimentarea cu energie a sistemului închis, Abiding cuantificat în timp se deteriorează în mod constant de calitate.

Problemele energetice ale civilizației nu este cum să găsească sursa de energie pentru a satisface nevoile umane, și pentru a găsi sursa de energie de înaltă calitate. Oricum, am putea trage literalmente energie din ocean. Într-adevăr, în oceanele Pământului este 1,3 x 21 octombrie litri de apă. După răcire, fiecare litru de apă cu un grad el trimite 4200 jouli de căldură. Acest lucru înseamnă că, dacă ai putea transforma complet energia termică în energie electrică, atunci ar fi suficientă pentru a răci ocean în fiecare an doar la 0,0002 ° C, pentru a acoperi pe deplin toate nevoile de energie actuale este în jurul valorii de 21 octombrie jouli pe an. Ideea pare a fi mai atractiv, care aproape toată energia electrică produsă, în cele din urmă transformată în căldură încălzește același ocean. Este, cu toate acestea, nu este posibil: stocurile energetice oceanice sunt într-adevăr mare, dar energia liberă, care poate fi transformată în căldură nu, dar în lucru util, este foarte scăzută datorită entropie ridicată. Prin urmare, construcția de putere complexe, costisitoare și poluante apare în cele din urmă, mult mai profitabile.