|
Энергия
| |
| rawgor | Дата: Пятница, 04.09.2015, 22:00 | Сообщение # 1 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 463
Статус: Offline
| Пожалуй единственное физическое определение понятия "энергия", в котором отсутствует тавтология, это определение Р.Феймана: "энергия это физическая величина, остающаяся неизменной при любых взаимодействиях в замкнутой системе". А наиболее общее определение понятия "энергия", используемое в философии: "энергия - количественная мера движения материи" непосредственного применения на практике не находит. Ведь даже если под «движением» понимать любое изменение, как это принято в философии, то понятие потенциальной энергии становится весьма туманным.
Допустим на вершине горы лежит камень. Относительно подножия горы он обладает потенциальной энергией, а относительно рядом лежащего камня не обладает. Кроме того, камень лежит без движения, а энергия есть. Конечно, здесь не обходится без влияния многозначности слов-терминов и сознательных или неосознанных умолчаний. Тем не менее, поскольку понятие «энергия» появляется из уравнений описания движения материи, то оно несет в себе следы математических абстракций. С точки зрения математики, энергия представляет собой функционал, составленный из определенных свойств материи таким образом, что он сохраняется неизменным в процессах изменения материи во времени.
Напомню, что функционал это математический понятие, первоначально возникшее в вариационном исчислении и означающее там переменную величину (число, скаляр), зависящую от функции (линии) или от нескольких функций. Например: площадь, ограниченная замкнутой кривой заданной длины, работа силового поля вдоль того или иного пути и т.д. С развитием функционального анализа функционалом стали называть числовую функцию, определённую на некотором линейном пространстве. Причиной появления таких функционалов в уравнениях, описывающих движение материи, является их инвариантность относительно выбора точки отсчёта и направления осей координат во времени и пространстве.
К таким же функционалам, как и энергия, относятся: количество движения (импульс) и момент импульса. Так функционал «энергия» и закон его сохранения определяют инвариантность уравнений движения материи относительно точки отсчёта времени и направления координаты времени. Функционал «импульс» и закон его сохранения определяют инвариантность относительно линейного переноса пространственных координат, а функционал «момент импульса» и закон его сохранения определяют инвариантность относительно поворота пространственных координат.
|
| |
| |
| rawgor | Дата: Вторник, 08.09.2015, 22:09 | Сообщение # 2 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 463
Статус: Offline
| При описании электромагнитного поля обычно используют тензор энергии-импульса, описывающий плотность потоков энергии и определяющий закон изменения этих величин при переходе от одной системы отсчета к другой. Ну а тензорное исчисление, или «абсолютное дифференциальное исчисление», позволяет формулировать и рассматривать общековариантные физические законы, остающиеся в силе при переходе от одной системы координат к другой. Обычно тензор энергии-импульса в замкнутой системе выражается через лагранжиан – функционал действия и представляет собой тензор энергии-импульса потока масс. В отличие от электромагнитного поля, которое является вещественным векторным полем, возможны и комплексные поля. Но это уже не столько физика, сколько математика. В настоящей физике, математический формализм подбирают с целью наиболее адекватного описания физических явлений, но иногда описание физических явлений подгоняют под конкретный математический формализм.
|
| |
| |
| rawgor | Дата: Среда, 09.09.2015, 13:43 | Сообщение # 3 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 463
Статус: Offline
| В итоге получаем – энергия не является мерой ДВИЖЕНИЯ (по прежнему понимая под «движением» любое изменение) материи. Энергия всегда относительна и представляет собой потенциал движения, т.е. предел, максимально возможную величину движения (изменения), которую можно получить при данных конкретных условиях. Эти условия и являются функцией, определяющей величину функционала «энергия». Следовательно, говорить об энергии объекта, не указывая внешние условия, некорректно. Например – некорректно говорить о потенциальной энергии камня на вершине горы, не указывая высоту горы, некорректно говорить о кинетической энергии объекта, не указывая скорость объекта и т.п. Обычно внешние условия учитываются путем деления энергии на виды, каждый из которых вычисляется по своей формуле, а переменные, входящие в эту формулу и учитывают внешние условия.
|
| |
| |
| rawgor | Дата: Суббота, 12.09.2015, 20:34 | Сообщение # 4 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 463
Статус: Offline
| В технике именно внешние условия являются определяющими в устройствах получения энергии. Для техники не важно, какова полная энергия объекта, вычисленная по той или иной формуле. Важна величина энергии, которую можно получить от этого объекта, как от энергоносителя. Сейчас основные энергоносители – ископаемые природные ресурсы, имеющие высокий коэффициент эффективности, т.е. затраты энергии на добычу этих ресурсов, а так же на получение и распределение полученной энергии, значительно меньше, чем величина полученной энергии. Иначе говоря, КПД энергосистемы, использующей преимущественно ископаемые природные ресурсы довольно высок.
Проследим, какие энергоносители и виды энергии использовались в различных технологических укладах. Технологический уклад — это совокупность освоенных обществом технологий промышленного производства на определенном этапе исторического развития. Согласно теории длинных волн Кондратьева техническое перевооружение развивается волнообразно, с циклами протяженностью примерно в пятьдесят лет. Известно пять технологических укладов (волн):
Первый технологический уклад характеризуется использованием энергии воды в текстильной промышленности, водных мельниц, механических приводов разнообразных механизмов.
Второй технологический уклад. Начало XIX – конец XIX века – использованием энергии пара и угля как энергоносителя: паровая машина, паровой двигатель, паровоз, пароходы, паровые приводы прядильных и ткацких станков, паровые мельницы, паровой молот.
Третий технологический уклад. Конец XIX – начало XX века. Использование электрической энергии, тяжелое машиностроение, электротехническая и радиотехническая промышленность, радиосвязь, телеграф, бытовая техника.
Четвертый технологический уклад. Начало XX – конец XX века. Использование энергии сгорания углеводородов. Широкое использование двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели, автомобили, тракторы, самолеты.
Пятый технологический уклад. Конец XX – начало XXI века. Использование природного газа и нефти, как основных энергоносителей, развивается атомная энергетика, информационные технологии, генная инженерия, интернет, сотовые телефоны. Происходит переход от разрозненных фирм к совокупности крупных и мелких компаний, объединенных в единую сеть.
Начиная со второго технологического уклада промышленное производство использует преимущественно тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании энергоносителей – ископаемых углеводородов. Доля электрической энергии, начиная с третьего технологического уклада, постепенно увеличивается.
Шестой технологический уклад. (Гипотетический)
Начало XXI – середина XXI века. Его называют постиндустриальным.
Существенных изменений в энергетике не ожидается. Ожидаются наноразмерные производства: новые медицина, бытовая техника, виды транспорта и коммуникаций, инженерия живых тканей и органов, восстановительная медицина.
|
| |
| |
| rawgor | Дата: Воскресенье, 13.09.2015, 19:34 | Сообщение # 5 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 463
Статус: Offline
| Одним из важнейших выводов, следующих из второго начала термодинамики, является то, что, хотя энергия сохраняется, она не может быть преобразована из одной формы в другую по одному лишь нашему усмотрению. Это наводит на мысль, что энергия характеризуется не только количеством, но и качеством. В прошлом веке физики разобрались с качеством тепловой энергии. Однако объективно и достаточно полно оценивать качество энергии тел, не находящихся в термодинамически равновесном состоянии, пока наука не умеет.
Не удивительно, что инженеры, как правило, лучше ощущают ограничения, связанные с качеством различных форм энергии, чем ученые, особенно — ученые, обсуждающие глобальные проблемы настоящего и будущего человечества. До сих пор сохраняется, например, тенденция оценивать развитость общества по количеству потребляемой энергии в топливных единицах. Это примерно тоже, что оценивать интеллект человека по силе его мышц. Пока известно только то, что энергия более высокого качества может быть преобразована в энергию низкого качества с меньшими потерями, чем энергия низкого качества в высококачественную. Ну и более высоким качеством обладает энергия, которую можно с меньшими; потерями концентрировать или передавать на большие расстояния.
Кстати, в наше время по-прежнему в моде к месту и не к месту употреблять различные научные термины, вне зависимости от контекста рассуждений. Так, например, в рассуждениях об энергии, частенько мелькает словосочетание «энтропия энергии». Если учесть, что энергия объекта - это функционал, т.е. число, вычисленное по определенной формуле, а энтропия – это функция состояния термодинамической системы, состоящей из множества однородных элементов, то смысл такого словосочетания теряется. Энтропия представляет собой вычисляемую (не измеряемую) физическую величину, определенную для термодинамической системы, состоящей из множества однородных элементов, а вот для системы, состоящей из одного объекта, формула для вычисления энтропии отсутствует, ну а энтропия числа – это вообще нечто загадочное.
Совсем другое дело – энергосистема, т.е. система, состоящая из множества элементов, основной целевой функцией которой является получение и транспортировка того или иного вида энергии (а точнее - энергоносителей). В этом случае вполне оправдано использование словосочетания «энтропия энергосистемы».
|
| |
| |
|
