Lexikón RP energie - entropia, stavová veličina, energetická technológia, teplo, mechanická energia,
Definícia: stavová premenná v termodynamike, ktorá súvisí s mikroskopickou poruchou systému
Originálna tvorba: 28.02.2013; posledná zmena: 14.7.2020
Fyzikálny koncept entropie bol vyvinutý v súvislosti s dosť abstraktnými úvahami v termodynamike. Je to takzvaná stavová premenná (so symbolom vzorca S. ), ktoré však nemožno merať priamo a nemožno ich ľahko zachytiť. Entropia má čo do činenia s mikroskopickou poruchou systémov, napríklad s neusporiadaným pohybom atómov alebo molekúl v plyne.
Niektoré základné pravidlá
Aj keď je veľmi ťažké komplexne opísať a pochopiť koncept entropie, je možné uviesť niekoľko relatívne jednoduchých pravidiel, na základe ktorých možno dobre vysvetliť niekoľko súvislostí v energetickom inžinierstve:
- Keď je systém izolovaný od vonkajšieho sveta v rovnováhe, jeho entropia zostáva konštantná. Jeho makroskopický stav sa nemení (napriek možným mikroskopickým zmenám), takže ani jedna z jeho stavových premenných.
- Ak systém prijíma množstvo tepla zvonka Q je dodávaný (reverzibilným spôsobom), jeho entropia sa zvyšuje o množstvo Δ S. = Q/T kde T je absolútna teplota systému. Naopak, jeho entropia klesá, keď teplo prúdi smerom von.
- Celková entropia uzavretého systému sa môže stále zvyšovať, ak ešte nie je v rovnováhe, ale nikdy sa nemôže znižovať. (Druhý zákon termodynamiky možno formulovať tak, že všetky procesy, ktoré by znižovali celkovú entropiu, sú nemožné.) Rovnovážny stav má vždy vyššiu celkovú entropiu ako stavy, z ktorých ho možno dosiahnuť.
- Pridanie mechanickej alebo elektrickej energie do systému nemusí zvyšovať entropiu; môže tiež zostať konštantný. Tieto formy energie možno považovať za „entropielos“; je to cista exergia.
Dôsledky
Vedenie
Ak sú dve telá pri rôznych teplotách v kontakte, môže dôjsť k vedeniu tepla: Teplo prúdi z teplejšieho do chladnejšieho telesa. Z dôvodu úspory energie prijíma chladnejšie telo toľko tepla, koľko teplo vydáva. Entropia chladnejšieho telesa rastie silnejšie, ako klesá entropia teplejšieho telesa, pretože pre druhé z nich je hodnota Q/T je menšieho množstva. Preto sa celková entropia zvyšuje v dôsledku vedenia tepla.
Ak by vedenie tepla malo prebiehať v opačnom smere, znamenalo by to pokles celkovej entropie a to je podľa druhého zákona termodynamiky jednoducho nemožné.
Tepelné čerpadlo
Pomocou tepelného čerpadla môžete kvázi „prinútiť“ tok tepla z chladiča do teplejšieho telesa, ale len s určitou dávkou energie (napr. Pre mechanický pohon). Samotná táto energia (energia bez entropie) prispieva k tvorbe tepla: tepelný príkon do teplejšieho telesa je o toto množstvo väčší ako odoberanie tepla z chladnejšieho telesa. To vedie k ďalšiemu zvýšeniu entropie a tento príspevok musí byť taký vysoký, aby sa celková entropia neznižovala. Táto skutočnosť vedie k teoretickému limitu pre údaj o výkone tepelného čerpadla. V ideálnom prípade zostáva celková entropia nezmenená, prísun tepla do teplejšieho telesa je vyšší v pomere (absolútnych) teplôt ako odber tepla z druhého telesa a rozdiel v množstve tepla je potrebné dodať ako pohonná energia.
elektrické kúrenie
Elektrický ohrievač premieňa elektrickú energiu, ktorou je entropia, na teplo. To nevyhnutne vytvára entropiu - čím viac sa vytvára viac tepla a tým nižšia je teplotná úroveň. Proces je nezvratný (nezvratný). To platí v menšej miere pre elektrickú výrobu vysokoteplotného tepla (napríklad pri výrobe ocele).
kotol
Aj v kotloch sa vysokoteplotné teplo pôvodne vyrába spaľovaním, ale potom sa okamžite premení na nízkoteplotné teplo - so silným zvýšením entropie. To naznačuje, že musia existovať efektívnejšie metódy, napr. B. tepelné čerpadlá.
Zahrejte motor
Tepelný motor odoberá teplo z horúceho zásobníka, premieňa časť z neho na mechanickú energiu a zvyšok dodáva ako teplo do chladnejšieho zásobníka. Premena všetkého tepla na mechanickú energiu je nemožná, pretože by to znížilo entropiu teplejšej nádrže bez toho, aby sa entropia inde zvýšila. V ideálnom prípade by bol stroj taký efektívny, že zníženie entropie horúceho zásobníka je presne vyvážené zvýšením entropie chladiaceho zásobníka; účinnosť by potom zodpovedala Carnotovej účinnosti.
Tepelný motor, ktorý nemusí dodávať odpadové teplo do chladnejšieho zásobníka, to znamená, že úplne premieňa teplo na exergiu, by bol strojom s permanentným pohybom druhého typu. Podľa druhého zákona termodynamiky je to nemožné.
Minimalizácia tvorby entropie pre vysokú energetickú účinnosť
Zvýšenie entropie v procese nemusí nutne znamenať priamu stratu energie. Znamená to však, že proces je nezvratný, a tým obmedzuje budúce možnosti konania. To potom často vedie nepriamo k stratám energie.
Preto je dôležité v mnohých situáciách uskutočňovať technické procesy tak, aby sa generovala čo najmenšia entropia, t.j. H. že procesy zostávajú v čo najväčšej miere reverzibilné (aj keď ich človek vôbec nechce zvrátiť). Niekoľko príkladov:
Otázky a komentáre čitateľov
„Množstvo stavu v termodynamike, ktoré súvisí s poruchou systému“ - myslíte to vážne? To nie je definícia. Horúca je podmienka súvisiaca s ohňom: takto narazíte na svoju definíciu.
Rozumiem vašej kritike, ale bohužiaľ neexistuje presvedčivý a lepší návrh. Entropia je pojem, ktorý je založený na dosť komplikovanom koncepte, ktorý sa nedá vysvetliť jednou vetou. V každom prípade som nevidel primerane krátku definíciu, ktorá by bola zrozumiteľná a teda užitočná. Takže, bohužiaľ, budete si musieť prečítať viac - napríklad môj článok -, aby ste získali rozumnú predstavu o termíne „entropia“.
Toto tvrdenie ma mätie: „Ak systém prijíma množstvo tepla zvonka Q je dodávaný (reverzibilným spôsobom), jeho entropia sa zvyšuje o množstvo Δ S. = Q/T o. “ Myslel som si, že v reverzibilných procesoch nedochádza k zmene entropie.
Reverzibilné tu znamená, že dochádza iba k zanedbateľným teplotným gradientom - že dodávané teplo sa odoberá zo systému, ktorý má prakticky rovnakú teplotu. V tejto situácii je nárast entropie v jednom systéme kompenzovaný rovnakým poklesom entropie v druhom systéme; celková entropia preto zostáva nezmenená.
Tu môžete navrhnúť otázky a komentáre na zverejnenie a zodpovedanie. Autor knihy RP-Energie-Lexikon rozhodne o prijatí podľa určitých kritérií. V podstate ide o to, že záležitosť je predmetom širokého záujmu.
Ak tu získate pomoc, možno budete chcieť láskavosť vrátiť darom, ktorým podporíte ďalší rozvoj energetického slovníka.
Ochrana údajov: Nezadávajte sem žiadne osobné údaje. Aj tak by sme ich nezverejnili a čoskoro by sme ich vymazali. Prečítajte si tiež naše pravidlá ochrany osobných údajov.
Ak potrebujete osobnú spätnú väzbu alebo radu od autora, napíšte mu ho e-mailom.
Odoslaním vyjadrujete súhlas so zverejnením svojich záznamov tu v súlade s našimi pravidlami.
Ak sa vám tento web páči, dajte o tom vedieť svojim priateľom a kolegom - napr. B. prostredníctvom sociálnych médií kliknutím sem:
Tieto tlačidlá zdieľania sú nastavené spôsobom, ktorý je priateľský k ochrane údajov!
Kód odkazov na iné webové stránky
Ak chcete umiestniť odkaz na tento článok inde (napr. Na svoje webové stránky, sociálne médiá, diskusné fóra alebo Wikipedia), kód nájdete tu. Takéto odkazy môžu napr. B. byť veľmi užitočné pre slovné vysvetlenia.
Odkaz HTML na tento článok:
S obrázkom ukážky (pozri rámček priamo nad týmto):
Ak si myslíte, že je vhodné umiestniť na Wikipédiu odkaz, napr. B. v časti „== Webové odkazy ==“:
Vykurovacie cirkulačné čerpadlá - prehliadaní energetickí škodcovia
Mnoho starých cirkulačných čerpadiel na kúrenie stráca veľa elektrickej energie, pretože sú zle navrhnuté, boli zbytočne veľké a zbytočne dlho vyrobené. Ale keďže sa s nimi v bežnom živote nestretnete, nevzbudzujú pozornosť.
To môže byť veľmi dôležité: Čerpadlo so vstupným výkonom 100 W spotrebuje ročne 876 kWh, čo vás stojí zhruba 300 EUR. Za 10 rokov už 3000 €!
Aj keď by vaše staré obehové čerpadlo fungovalo roky, jeho výmena za nové vysoko účinné čerpadlo sa vám môže v krátkom čase aj finančne vyplatiť.