vagy

A A termodinamika első törvénye, amely megerősíti, hogy az energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, noha az egyik formából a másikba átalakulhat, ez a legszilárdabb és univerzálisabb az eddig felfedezett természeti törvények közül. Ennek ellenére ez az egyik legrosszabbul értelmezett törvény, amely tévhitek és félreértések sokaságát eredményezi, éppen azért, mert névértéken veszik, anélkül, hogy kicsit tovább mennének.

Magától értetődik, hogy az elv tökéletesen érvényes. A cikk célja nem más, mint megpróbálni kösse össze a modern motorok és hajtásláncok energiahatékonyságával, egy kicsit jobban megérteni, hogy mi történik az energiával a működése során, és a valóságban az energia miért "pusztul el" bennük, mint felhasználható energia, hogy használhatatlanná váljon a termodinamika kevésbé ismert és rosszabbul értelmezett második elve miatt.

A termodinamika első törvénye

A termodinamika első törvénye, amelyet néha hívnak az energia megőrzésének elve, Azt kell mondani, hogy az izolált rendszerben a kezdeti és a végső energia mennyiségben egyenlő, bár formátumukban eltérőek lehetnek. A lényeg az nincs energia létrehozása vagy megsemmisítése, hanem állandó transzformáció különböző transzformációs folyamatai.

Ezt az elvet szó szerint értelmezve valaki azt gondolhatja, hogy az autó mozgatásához szükséges energia lehet újra és újra felhasználják az energia felhasználásának és újrafelhasználásának megfelelő eszközeivel, így csak idő és technológia kérdése lehet, hogy ez megtörténhet, és az autóknak soha nem kell tankolniuk. Semmi sincs távolabb a valóságtól.

A modern dízelmotor energiahatékonysága nem haladja meg a 40% -ot. Ez azt jelenti, hogy az égéstérbe jutó gázolajban található kémiai energiából százból csak 40 rész átalakulnak mozgássá amely az autó áramellátására használható. A maradék hőként elvész a kipufogócsövön, a hűtőkörön, a motorblokk és a folyamatban részt vevő összes elem hővezető képességén keresztül. Ez a hőség a légkörbe kerül, minden egyes másodperccel egyre jobban eloszlik.

A következő kérdés a következő lenne: miért 40% és nem 100% kihasználtság? Mikor éri el a technológia a magasabb szintet?Mikor tudjuk kihasználni mindazt a hőt, hogy azt is mozgássá alakítsuk?

A válasz soha. Lássuk miért.

A termodinamika második elve

A termodinamika második törvénye kimondja, hogy "nincs olyan eszköz, amely ciklusokban működve egyetlen forrásból nyeli el a hőt, és teljes egészében munkává alakítja". Vagyis, szükségszerűen és elkerülhetetlenül bizonyos mennyiségű energiát veszítünk útközben. Ez az elveszített energia nem semmisült meg, de szétszórt és haszontalan formává alakult át, amely legalábbis teljes egészében nem járulhat hozzá az autó további mozgásához. Fontos megjegyezni, hogy ez a lehetetlenség nem korlátozza a technológiát, hanem egyetemes és megtörhetetlen fizikai törvény.

Természetesen sok olyan technológia létezik, amelyek megpróbálják a lehető legnagyobb mértékben kihasználni ezt az elveszett energiát, de a kulcs itt "amennyire lehetséges". Anélkül, hogy tovább haladna, a BMW számos legújabb projektje során megszállott módon a motorok hőenergiájának újrafelhasználására összpontosít: elektromos energiát állít elő a kipufogócső hőjéből, beburkolja a motort, hogy gyorsabban elérje az optimális hőmérsékletet ... de mindig alkotják részleges fejlesztések, a felhasználás soha nem lehet teljes.

Az elvesztett energia kihasználására tett kísérlet másik nagyon világos példája a regeneratív fékezés. Egy hibrid vagy elektromos autóban az elektromos motor fékezés közben elektromos generátorrá válik, és a jármű mozgási energiáját elektromos energiává alakítja, amely felhasználható a mozgásba helyezéséhez, ahelyett, hogy hőbe veszne. Ezek a rendszerek a fékezési energia körülbelül 15% - át és elítélik, hogy soha ne használják ki a 100% -ot (bár ebben az esetben nem hőmotorról van szó).

Az entrópia fogalma

Az eddig látottak alapján az autó belsejében zajló minden energia-átalakítási folyamat során átmegyünk egy formán "tömény" energia (mint egy csepp üzemanyag) kombinációjára mozgalom plusz egy másik formája „szétszórt” energia hogy hőnek hívjuk. A mozgás és a hő összege összesíti a kezdeti energiát, de ez kevéssé használható számunkra, mert úgy tűnik, hogy nem tudjuk visszanyerni és az egész hőt visszaalakítani mozgássá. Valamilyen oknál fogva arra van ítélve, hogy szétszéledjen, és ezért elveszíti önmagát mint hasznos energiaformát; nem pusztul el, de gyakorlati célokból elveszik.

De miféle "mondat" ez? Nem menekülhetünk előle és nem hozhatjuk vissza ezt az energiát hasznos módon? A "kárhoztatást" növekvő entrópiának nevezik, és ez a termodinamika második törvényének alapja, annak lényege. A világegyetem entrópiája mindig növekszik, és nem lehet visszaszorítani, hogy az energiaátalakítási folyamatok visszafordíthatatlanok legyenek és hajlamosak a hőt elvezetni, mint utolsó formát, a leghaszontalanabb formát. Nincs visszaút, csak további energiabevitelekkel amelyek mindig több hőt generálnak, mint amennyit el akarunk gyűjteni. Mindig mindig.

Hagyományosan az entrópiát rendellenességként, a növekvő entrópiát pedig növekvő rendellenességként magyarázzák. Valójában az történik a világegyetem az anyag és az energia eloszlásában visszafordíthatatlanul fejlődik a valószínűbb helyzetek felé, ami nagyon hasonlít mindennapi életünk rendetlenségére, bár a hasonlóság tudományosan nem pontos.

Könnyebb száz golyót szétszórni a szoba padlóján, mint összegyűjteni őket egy tökéletes 10x10-es mátrixba közvetlenül a közepén. A végső ok nem az, hogy középen vannak rendezve és a földön szétszórva rendezetlenek, hanem az, hogy vannak végtelen pozíciók, amelyeket "rendellenességnek" nevezünk, és csak olyanok, amelyeket "rendnek" nevezünk, így az utóbbi sokkal kevesebb valószínűleg minden rendetlen együtt. A rendetlen pozíciókat sem pontosan ismételjük meg, de mindannyian a rendellenesség mezőbe kapnak pontot.

Ebben a példában a rendezetlen pozíciók entrópiája nagyobb, mint az egyetlen rendezett helyzet és az entrópia fogalmát a rendellenességhez hasonlítanák, amely soha nem bomlik le spontán módon, csak további energiával járul hozzá. Természetesen ezek a további energiabevitelek (egy személy vagy egy gép, amely képes a golyókat igazítani) máshol több rendellenességet okoznának a golyók igazításakor (izom vagy mechanikai tevékenységből származó hő), és ez a rendellenesség csak nagyobb lehet, mint a kicsi generált sorrend. Ebben az értelemben Az entrópia mindig növekszik, és a diszperzió folyamata visszafordíthatatlan.

A) Igen, a diszpergált energia (hő) koncentrált energiákba történő összegyűjtése (rendezése) további bemenetre van szükség nagyobb, mint az az energia, amelyet helyre akarunk állítani. Zsákutca.

Következtetések

Semmi sem kerüli el a termodinamika törvényeit, még az autóipar sem.

Amikor arról beszélünk hatékonyság, Arról a technológiai kísérletről beszélünk, amely a lehető legtöbb energiát hasznosítja annak átalakítására hasznos munka. A lehető legnagyobb általában nem sok, és nem is lehet sok. Egy autóban égésű motor Ez a hatékonyság rendkívül alacsony, energiapazarlásnak mondhatnánk, de nincs menekvés és a hő diszperziója az üzemanyagban található kémiai energia fő rendeltetési helye, egyre kisebb, de áthidalhatatlan távolságban követte a kívánt mozgásgeneráció.

A elektromos autó, a motor hatékonysága az sokkal öregebb. 90% -os teljesítményről beszélünk (szemben a modern dízel 40% -ával), vagyis több mint duplájával. De az akkumulátor elektromos energiája az ellátó hálózatról érkezik, ez hozza el hozzánk hő-, atomerőművek, vízerőművek, napenergia, szélerőművekből ... amelyek mindegyikében más-más energiatermelés és különböző hőhulladékok vannak. Nincs menekvés sem, de ebben az esetben, igen van még egyfajta remény.

Ha "elherdáljuk" nap- vagy szélenergia, vagy bármely megújuló hívás esetén mindig jobban járunk, mint hogy egyáltalán ne próbáljuk kihasználni őket. Nem olyan fontos, hogy minden folyamatban elveszítjük az energiát, ha ez az energia egyébként is elveszne, ha nem lennének napelemek vagy malmok, amelyek megpróbálnák összegyűjteni, még a nagyon korlátozott hozamuk mellett is.

Ez a nagy különbség, és azokban vagyunk.