blog-vitalika.ru

  

Bästa artiklarna:

  
Main / Vad är oanvändbar energi

Vad är oanvändbar energi

Allt är termodynamik. Detta är ett vetenskapligt begrepp som väver sig in i livets vävnad. Termodynamik är studiet av livet. Ta till exempel processen att äta, du tar in den kemiska energin i maten och omvandlar den till en form som kan användas av din kropp. Nu när din kropp har fått energi från mat kan den gå om att träna i världen.

Denna utbytesprocess där energi omvandlas från ett tillstånd till ett annat sker inom en uppsättning system och omgivningar. Resten av köket, även resten av huset, det är omgivningen. När din vattenkokare börjar koka omvandlar den lite av vattnet till ånga som släpps ut från pipen högst upp. Denna omvandlade energi passerar en gräns från systemet i metallbehållaren till omgivningen utanför den.

Detta är termodynamik på jobbet, överföring av energi och materia mellan system och omgivning. Varje termodynamiskt system är omgivet av en gräns och omgivning. Bildkälla. System definieras av observatören, så för en person kan tekannan vara systemet. För en annan kan hela huset vara systemet, och grannskapet omgivningen, allt beror på ditt perspektiv. Poängen är att varje system inom termodynamik finns inom en definierad gräns, och på andra sidan gränsen finns omgivningen.

Det finns tre typer av system inom termodynamik: På hög nivå betraktas hela vårt universum som ett system, men vad är gränserna för vårt universum och vad är dess omgivning? Det här är några av de större frågorna vi ännu inte har svarat på. För elektronikdesignern presenterar termodynamiken en mer personlig verklighet med de vardagliga enheterna du designar. Den första lagen om termodynamik, även känd som lagen om bevarande av energi, säger att energi inte kan skapas eller förstöras, den kan bara ändra form.

Energi finns i massor av olika former, inklusive: Energi finns i en mängd olika former. Energi skapas eller förstörs inte; det ändras helt enkelt från en form till en annan. Att slå på en ljusbrytare skapar inte energi utan omvandlar helt enkelt elektrisk energi till strålningsenergiljus och värmeenergi. Praktiska exempel på omvandling av energi i handling.

Inom den första lagen finns tre relaterade begrepp - arbete, värme och intern energi. Värme är överföring av termisk energi mellan två system. Arbete är kraften som överför energi mellan ett system och dess omgivning. Genom att producera arbete antingen i ett system eller utanför det skapar du värme. När värme, arbete och intern energi samverkar omvandlas energi.

Du kan uttrycka detta förhållande matematiskt som: När ett system släpper ut värme eller gör något slags arbete minskar systemets interna energi. På samma sätt, om värme läggs till i ett system eller arbete utförs i ett system kommer systemets interna energi att öka.

Varje typ av energi som frigörs av ett system absorberas av dess omgivning, och någon form av energi som förloras av ett omgivande absorberas i ett system. Matematiskt uttryckt ser det ut så här: I vårt glödlampeexempel kan du förvandla elektrisk energi till en användbar form av ljusenergi, men under processen skapar du oanvändbar energi i form av värme. Denna välkända lag säger att mängden ström som kommer in i en nod är lika med mängden ström som lämnar en nod.

I bilden nedan har vi två strömmar som går in i en nod och tre strömmar som lämnar noden. Den andra lagen om termodynamik, även känd som lagen om ökad entropi, säger att över tid kommer tillståndet av desorganisering eller entropi i ett system alltid att öka.

Vad menar vi med detta? Ta detta exempel - varför blir ditt skrivbord alltid stökigare när veckan fortskrider? Detta är tidens pil inom termodynamik. I takt med att tiden ökar, så gör desorganisering också.

Detta fenomen händer i alla system. Med tiden kommer användbar energi så småningom att ge plats för oanvändbar energi. Även om energi inte kan skapas eller förstöras enligt den första lagen, kan den förändras från ett användbart tillstånd till ett mindre användbart tillstånd, som värmeenergi. Med tiden går varje system från ett tillstånd av låg till hög entropi.

I vårt glödlampeexempel, ju längre vi lämnar vår glödlampa, omvandlar elektrisk energi till strålningsenergi, desto mer användbar energi fortsätter vi att omvandla till oanvändbar energi i form av värme. När användbar energi inom ett system minskar och oanvändbar energi ökar, säger vi att entropin i ett system har ökat. Uttryckt matematiskt: För att hela tiden, på alla timmar på dygnet, omvandlas all energi från en form till en annan, och en av dessa former är oanvändbar energi.

Att köra i din bil använder mekanisk energi för att producera rörelseens kinetiska energi, men under processen omvandlar du också massor av energi till värme. Ett annat sätt att tänka på entropi är med sannolikhet. Ta en låda fylld med pusselbitar som ett exempel. Totalt kaos! Entropi får överhanden med sannolikhet.

I detta pusselexempel representerar den slumpmässigt placerade pusselbiten en högre form av oordning eller entropi. Det är därför däcken släpper ut luft när de punkteras, eller varför isungar som lämnas utanför rumstemperatur så småningom smälter, eller varför elektronerna i en krets flödar från negativ till positiv.

Visst, det kan vara möjligt för alla dessa åtgärder att ske i omvänd riktning, men sannolikheten för att de inträffar är så låg, och korten med ökande sannolikhet staplas så högt att de helt enkelt aldrig förekommer. Detta fenomen inträffar när värme appliceras på en av två ledare, vilket får uppvärmda elektroner att strömma mot kylarens ledare.

Om du ansluter detta par uppvärmda ledare i en krets, kommer uppvärmningseffekten att få en likström DC att strömma genom kretsen. I den här situationen har vi elektroner i ett lägre entropi-tillstånd i en kall ledare som når ett högre tillstånd av entropi genom applicering av värme, och så ökar oroligheten. Seebeck-effekten med värme för att generera en likström. Den tredje lagen om termodynamik säger att en perfekt kristallstruktur vid absoluta noll temperaturer har noll oordning eller entropi.

Men om det till och med finns den minsta antydan till ofullkomlighet i denna kristallstruktur, kommer det också att finnas en minimal mängd entropi. Oavsett, tillåter denna lag oss att förstå att när entropin i ett system närmar sig en temperatur av absolut noll minskar entropin som finns i ett system. Den tredje lagen om termodynamik. Zeroth-lagen om termodynamik säger att om två system är i termisk jämvikt med ett tredje system, så är de två första systemen också i termisk jämvikt med varandra.

Med hjälp av vår goda gamla Transitive Property of Equality: Denna lag låter dig definiera riktningen för värmeflöde mellan systemen. Termisk jämvikt etablerad mellan system. På 1700-talet när termodynamikens lagar definierades inkluderades endast de tre första.

Men forskare insåg att de behövde en fjärde lag som definierade temperaturens rörelse. I stället för att numrera om alla befintliga lagar och lägga till förvirring i befintlig litteratur, kom den engelska forskaren Robert Fowler med namnet Zeroth Law. Lagen om termodynamik upptäcktes inte av en person. Utvecklingen går tillbaka ända till 1600-talet när grundidén om värme och temperatur först formulerades. År 1824 var den franska fysikern Sadi Carnot den första som definierade termodynamikens grundläggande principer i sina diskussioner om effektiviteten hos en ideal maskin.

Sadi använde ursprungligen kalorisystemet för att beskriva värmen som går förlorad under en motors rörelse, som senare ersattes med entropi i termodynamikens andra lag. Termodynamikens far, Sadi Carnot. Lord Kelvin, en av de stora hjärnorna bakom termodynamikens lagar. Termodynamik är ett sätt att leva. För termodynamikens andra lag har vi Seebeck-effekten att observera i elektriska kretsar, där uppvärmd elektronik kommer att strömma mot en svalare och under processen skapa ström i en krets.

Här har vi entropi i aktion, vilket skapar ökande tillstånd av oordning varhelst det går. Känns det som om ingenjörskonst har fastnat på 1900-talet? Lär dig hur våra förutsägelser är för den postindustriella tidsåldern och varför det måste ske nu. Supercomputers fader har kommit och gått, men hans arv lever fortfarande. Lär dig mer om livet och arbetet i Seymour Cray.

Behöver du kontrollera strömflödet i applikationer med låg spänning? Det låter som om du behöver en Schottky-diod! Alla rättigheter förbehållna. Eagle Open Navigationsmeny. Relaterade artiklar. Seymour Cray superdatorer Fadern till superdatorn har kommit och gått, men hans arv lever fortfarande. Hur Schottky-dioder fungerar Behöver du kontrollera strömflödet i lågspänningsapplikationer?

(с) 2019 blog-vitalika.ru