СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ Вход или Регистрация	ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ	НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ	Научно-техническая библиотека

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО И МЕХАНИЗМ РЕАЛИЗАЦИИ ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ

© Косарев Александр Владимирович, инженер-теплоэнергетик, к.т.н.

Контакт с автором: akosarev@mailru.com

Адрес: 460038 г.Оренбург, ул.Конституции, д.24, кв.90
Тел.: (35-32) 36-31-26 дом.; (35-32) 52-84-09 служ.
Факс: (35-32) 52-83-73

В статье под диссипативной или многочастичной или тоже самое термодинамической средой (системой) понимается среда состоящая из огромного (не счётного) числа частиц конечных размеров. 

В учении о тепле факт равновесного состояния и неизбежности его наступления для замкнутой многомолекулярной системы имеет особое, основополагающее значение. Все фундаментальные выводы термодинамики и статистической физики построены на этом факте. Покажем что результирующий импульс всех частиц системы, находящейся в равновесии, равен нулю как вектор. где n-количество частиц в системе. Обоснование данного утверждения для газа легко провести с помощью выводов статистической физики, где показывается, что в равновесном состоянии для Максвеловского распределения по скоростям средняя проекция скорости хаотического движения на любое направление оказывается равной нулю. Следовательно равна нулю и проекция среднего импульса на любое направление и результирующий импульс равен нулю как вектор.

Теперь рассмотрим замкнутую систему из нескольких частиц, находящихся в покое. Этой замкнутой системе извне передадим импульс . Наиболее характерным свойством этой замкнутой системы, с точки зрения механики, будет, наряду с сохранением полной энергии, то что этот импульс будет сохраняться постоянным по величине и направлению, сколько бы частицы не сталкивались между собой, не зависимо от свойств системы. Теперь же рассмотрим замкнутую систему из не счётного числа частиц. Здесь положение коренным образом меняется. Наиболее характерным свойством этой системы является стремление к равновесию, при котором как было показано выше результирующий импульс всех частиц равен нулю как вектор. Таким образом с одной стороны для замкнутой механической системы имеем с другой, при увеличении числа частиц системы, имеем прямо противоположное свойство , направленное движение исчезает. Попытаемся выяснить, каким образом разрешается этот парадокс, т.е. рассмотрим механизм релаксации. Каким образом кооперативная кинетическая энергия направленного движения с переходит в кинетическую энергию хаотически движущихся частиц с как вектор? Взаимодействие молекул (шаров) будем описывать законами абсолютно-упругого удара. Так как молекулы имеют конечные размеры, то удар будет нецентральный. Обратим на это особое внимание. Вероятность центрального удара, согласно положениям статистической физики в системе свободных частиц стремится к нулю. Если не нравятся абсолютно-упругие шары будем понимать под ними силовые поля, имеющие форму шара. Причём шаровые силовые поля рассматриваем для упрощения модели, что бы заострить внимание на главном виновнике рассеяния кооперативной энергии – не центральном соударении.

Рис. 1

Пусть имеем замкнутую систему, состоящую из одинаковых шаров. Причем n шаров покоятся, а один шар движется и сталкивается с покоящимися шарами. До столкновения результирующий импульс системы: , т.е. равен импульсу движущегося шара, а кинетическая энергия равна кинетической энергии движущегося шара. Причем кинетическая энергия строго направлена по результирующему импульсу системы, вся переносима этим результирующим импульсом. Шар 1 (см. рис.1) сталкивается с покоящимися шарами, при этом должны выполняться закон сохранения результирующего импульса и закон сохранения кинетической энергии. Пишу закон сохранения кинетической, а не полной энергии, т.к. принято считать что при абсолютно-упругом соударении шаров потенциальная энергия проявляется только в момент непосредственного соприкосновения. Эта схема принимается мною с тем что бы в наибольшей простоте раскрыть механизм рассеяния кооперативной кинетической энергии. При рассмотрении последовательности столкновений будем следить не за траекториями отдельных частиц, которые экспоненциально разбегаются, а за поведением результирующего импульса. Шар 1 с импульсом после столкновения с первым шаром 2 будет иметь импульс , а шар 2 приобретет импульс которые в сумме (геометрической) дадут первоначальный импульс . Закон сохранения импульса соблюден. Разложим импульсы шаров 1 и 2 после столкновения на оси и . Проекции и дадут первоначальный импульс , а проекции , перпендикулярные первоначальному результирующему импульсу на его величину после столкновения не влияют и в сумме дают нуль-вектор. Равенство по абсолютной величине импульсов и легко видно из векторной диаграммы (рис.1) и вытекает из закона сохранения результирующего импульса. Однако эти два последних уравновешенных импульса (нуль-вектор) несут каждый на себе определенное количество кинетической энергии, полученной от кинетической энергии первоначального импульса .

; ;

Так как и . Массы шаров для простоты все равны. Если, как было показано выше, результирующий импульс после столкновения сложится из двух проекций на ось и остался постоянным, то кинетическая энергия, переносимая этим импульсом после столкновения, т.е. проекциями и будет составлять только часть кинетической энергии, переносимой результирующим импульсом до столкновения. Другая часть кинетической энергии, переносимая взаимно уравновешенными импульсами и (нуль-вектором) переходит в хаотическую форму. После следующего соударения теперь уже двух движущихся шаров результирующий импульс сложится из 4-х шаров и произойдет дополнительное рассеяние направленной кинетической энергии и т.д. Таким образом

благодаря нецентральному соударению шаров в первоначальный направленный импульс лавинообразно вовлекается все большее и большее число шаров, а по мере вовлечения шаров происходит все большее рассеяние первоначально направленной кинетической энергии. Масса результирующего импульса постоянно растет, а скорость результирующего импульса, т.е. общего переноса падает. Но в кинетическую энергию скорость входит в квадрате, поэтому при увеличении массы и соответственно уменьшении скорости общего переноса кинетическая энергия общего переноса, т.е. та, которую несет результирующий импульс, уменьшается. Речь идет о кинетической энергии общего переноса (кооперативной энергии), переносимой результирующим импульсом, т.е. той энергии, которая совершает макроскопическую работу. Закон сохранения общей кинетической энергии системы не нарушается, т.к. адекватно увеличивается хаотическая составляющая кинетической энергии, переносимая нуль-вектором. Результирующий импульс, оставаясь постоянным по величине и направлению как вектор (сложившись из огромного числа микро импульсов вовлечённых частиц), вырождается как носитель кооперативной энергии, равносильно тому, что и система приходит в равновесное состояние. Вся кооперативная энергия переходит к нуль-вектору хаоса, складывающегося из пар взаимно уравновешенных импульсов. Отметим, что в случае центрального удара рассеяние вообще не происходит. Отметим также, что теория бильрдов Синая – частный случай эффекта вырождения импульса, когда стенка выступает по отношению к частице в качестве бесконечной массы.

Всесилие механизма релаксации, приводящего систему к равновесию, заключается в том, что материя имеет корпускулярное строение, т.е. частицы имеют конечные размеры, а значит соударение нецентральное. Частиц же великое множество (достаточно вспомнить число Лошмидта) и затухание происходит очень быстро. Обратим особое внимание на это стержневое свойство диссипативных сред, их способность качественно вырождать результирующий импульс и как следствие качественно изменять динамику, когда детерминизм динамики уступает место вероятности статистической механики. Закон роста энтропии есть следствие эффекта вырождения результирующего импульса в многочастичной (диссипативной) среде.

. При диссипации кооперативной энергии происходит увеличение хаотической энергии и температуры, которое может сопровождаться также расширением системы, что приводит к увеличению объема фазового пространства координат и импульсов, а стало быть термодинамической вероятности и энтропии.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ КООПЕРАТИВНЫХ ПОТОКОВ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В МНОГОЧАСТИЧНОЙ СРЕДЕ.

Теперь наряду с процессом рассеяния направленной энергии (связанной с результирующим импульсом) в диссипативной среде рассмотрим противоположный ему процесс самоорганизации хаоса, возникновения диссипативных структур. В этом процессе диссипативная среда с , т.е. не имеющая выраженного направления движения, проходит стадию выравнивания в результате которой возникает диссипативная структура, обладающая кооперативным движением, движением общего переноса с , а стало быть возникает энергия общего переноса способная совершать полезную макроскопическую работу. Всякая неравновесность состояния термодинамической системы вызвана какой-либо разностью потенциалов (разность давлений, температур, разность химических или электрических потенциалов, разность энергетических уровней). Если в термодинамической системе есть неравновесность, т.е. разность потенциалов, то в этой системе имеется градиент потенциальной энергии. Если в системе есть градиент потенциальной энергии, то в этой системе действует сила, имеющая выделенное направление, против градиента потенциальной энергии:

( 1 )

где - потенциальная энергия, запасенная в системе, , F - сила, действующая в системе, r - расстояние на котором имеется разность потенциалов .

В этом природа термодинамических сил в диссипативной среде. Она едина с природой любых сил, рассматриваемых в любых средах и всех во областях физики. Так как разность потенциалов действует на всю многочастичную систему, то и сила действует на систему в целом, вызывая коллективное совместное движение частиц диссипативной системы. Возникают термодинамические потоки массы и энергии, потоки энергии Умова-Пойтинга. Осуществляется переход потенциальной энергии, запасенной в неравновесной системе, в кинетическую энергию общего переноса, имеющей результирующий импульс по направлению силы (-grad).

1) Кооперативная кинетическая энергия с (потоки энергии Умова-Пойтинга).

2)Тепловая форма кинетической энергии с

Но всегда и ;

1). Сохранение энергии. Сумма кинетической и потенциальной энергии замкнутой сиcтемы остается постоянной не зависимо от протекающих в системе процессов.

( 2 )

; ; ( 3 )

где: F - сила, - перемещение, - давление, - изменение объема.

Вернемся к рассмотрению событий в неравновесных диссипативных средах под влиянием совместного действия основного закона динамики и эффекта вырождения результирующего импульса. Неравновесность состояния диссипативной среды, согласно идей выдвинутых Брюссельской школой, служит источником упорядоченности. Это необходимое, но не достаточное условие возникновения кооперативного движения, возникновения потоков энергии Умова-Пойтинга с . Всё определяется мощностями двух прямо противоположных процессов, зависящих от состояния и свойств системы. Если мощность возникновения кооперативных потоков больше мощности процесса диссипации кооперативной энергии, то в системе наблюдаются кооперативные потоки, возникают потоки энергии Умова-Пойтинга, формируются диссипативные структуры Пригожина. Для возникновения кооперативного движения в диссипативной среде необходимо преодоление главного порогового соотношения. Назовём его диссипативным порогом.

где - энергия направленного кооперативного движения, переносимая результирующим импульсом и получаемая из потенциальной энергии неравновесности в единицу времени; - максимальная энергия направленного кооперативного движения, переносимая результирующим импульсом, которую данная многочастичная система способна в единицу времени переводить в хаотическую форму по причине эффекта вырождения результирующего импульса.

Величина диссипативного порога является важнейшей характеристикой данной многочастичной системы. Именно диссипативный порог, определяющий соотношение между мощностью процесса самоорганизации и мощностью процесса диссипации определяет направление событий, направление эволюции в неравновесной диссипативной среде: а) при - область линейной неравновесной термодинамики, когда мы говорим о локальном равновесии и не возникает потоков энергии с. В данной ситуации система под действием причин релаксации стремится к равновесию, к состоянию с и . Это область действия 2-го закона термодинамики. Потоки энергии образуются в микрообластях и тут же рассеиваются. В зоне локального равновесия также существуют потоки энергии от высшего потенциала к низшему, но из-за того что эти потоки не обладают кооперативным движением, т.е. у них , то эти потоки не способны совершать макроскопическую работу.

б) при - область нелинейной, сильно неравновесной термодинамики. При этом условии возникают потоки энергии Умова-Пойтинга с , происходит формирование диссипативных структур и появляется возможность совершать макроскопическую работу. Причём для получения кооперативного движения вовсе не обязательно чтобы в каждый момент времени мощность процесса возникновения кооперативного движения была больше мощности процесса вырождения результирующего импульса. Необходимо чтобы за наблюдаемый промежуток времени образовалось больше кооперативной энергии чем её диссипировало. ; где: - мощность производства кооперативной энергии в неравновесной системе. - это максимальная мощность кооперативной энергии, которую способна диссипировать данная термодинамическая система.

; (4)

Назовем ( 4 ) соотношением стабильности. По причине того что в стационарных процессах действие причин релаксации ограничено (энергия передается на ограниченную массу, когерентность делает соударение близким к центральному удару, что также снижает рассеяние) по сравнению с условиями когда в процессе релаксации масса вовлекается лавинообразно, то становятся понятными принцип Онсагера о минимальном рассеянии энергии и принцип Пригожина о минимальном производстве энтропии в стационарных процессах. Вариант 2):

Здесь также возможны два случая: во-первых весь избыток направленной энергии, получаемый диссипативной структурой сверх необходимого для функционирования самой структуры, структура расходует на совершение внешней работы и может как и в варианте 1) существовать сколь угодно долго. Во-вторых, если внешняя работа не совершается, идет накопление кооперативной энергии в структуре и диссипативная структура идет к новой бифуркации, в результате которой формируется новое состояние, новая диссипативная структура. Принципиальный механизм бифуркации одной диссипативной структуры в другую заключается в следующем: при нарастании кооперативной энергии в диссипативной структуре, за счет увеличения мощности преобразования потенциальной энергии в направленную кинетическую возникает излишнее для данной диссипативной структуры кооперативное движение, способное совершать работу по преодолению оказывающихся на его пути потенциальных барьеров. Момент времени и совершаемая при этом работа и представляют собой бифуркацию: переход одной диссипативной структуры в другую. Если после бифуркации в новой диссипативной структуре устанавливается равновесие по варианту 1), то новая структура будет устойчивой. Если в новой диссипативной структуре вновь при определенных условиях с некоторого момента начинает накапливаться неравновесность, то система вновь готова к очередной бифуркации, к формированию последующей структуры. Описанное выше представляет собой механизм, динамику эволюции структур.

Вариант 3): ; Как только выполняется условие 3), то диссипативная структура начинает затухать и разрушаться или должна восстановить равновесие соответствующее данной диссипативной структуре.

Глава-2 

Рис. 2

Покажем что компенсация за преобразование тепла в работу связана с необходимостью производить работу против сил гравитации или тоже самое против давления окружающей среды, вызванного силами гравитации. Рассмотрим Рис. 2. Здесь - атмосферное давление, - удельный объём 1кг. рабочего тела (воздуха) на входе в тепловую машину, - удельный объём 1кг. рабочего тела на выхлопе тепловой машины в атмосферу. Для большей ясности физики компенсации будем понимать под тепловой машиной традиционную газотурбинную установку работающую по циклу Рис.- 3а. Хотя причина компенсации одна и та же и для газотурбинных и для паротурбинных установок и для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Природа компенсации за преобразование тепла в работу заключается в том что 1кг.рабочего тела на выходе из тепловой машины имеет больший объём , под воздействием процессов внутри машины, чем объём на входе в тепловую машину.

А это означает что прогоняя через тепловую машину 1 кг. рабочего тела мы расширяем атмосферу на величину , для чего необходимо произвести работу против сил гравитации, работу проталкивания:

(см. Рис.-2)

На это затрачивается часть механической энергии полученной в машине. Однако работа по проталкиванию это только одна часть затрат энергии на компенсацию. Вторая часть затрат связана с тем что на выхлопе из тепловой машины в атмосферу 1кг. рабочего тела должен иметь тоже атмосферное давление что и на входе в машину, но при большем объёме . А для этого, в соответствии с уравнением газового состояния , он должен иметь и большую температуру, т.е. . Мы вынуждены передать в тепловой машине килограмму рабочего тела дополнительную внутреннюю энергию: . Это вторая составляющая компенсации за преобразование тепла в работу. Таким образом общие потери энергии за преобразование тепла в работу в пересчёте на 1кг. рабочего тела и переданные окружающей среде составят:

(5)

Из этих двух составляющих и складывается природа компенсации. Обратим внимание на взаимозависимость двух составляющих компенсации. Чем больше объём рабочего тела на выхлопе из тепловой машины по сравнению с объёмом на входе, тем выше не только работа по расширению атмосферы, но и необходимая прибавка внутренней энергии, т.е. нагрев рабочего тела на выхлопе в сравнении с входом. И наоборот, если за счёт регенерации снижать температуру рабочего тела на выхлопе, то в соответствии с уравнением газового состояния будет снижаться и объём рабочего тела на выхлопе, а значит и работа проталкивания. Если провести глубокую регенерацию и снизить температуру рабочего тела на выхлопе до температуры на входе и тем самым одновременно сравнять объём килограмма рабочего тела на выхлопе до объёма на входе в тепловую машину, то компенсация за преобразование тепла в работу будет равна нулю. Что реально мешает достичь этого результата рассмотрим на циклах и процессах традиционной квазиравновесной термодинамики. Рассмотрим идеальный цикл простейшей газотурбинной установки с подводом тепла при постоянном давлении (см. Рис.- 3а). Здесь 1-2 - адиабатный процесс сжатия в компрессоре; 2-3 - изобарный процесс подвода тепла к рабочему телу в камере сгорания; 3-4 - адиабатный процесс расширения в турбине; 4-1 - изобарный процесс отвода тепла от рабочего тела к холодному источнику с целью вернуть цикл в исходную точку 1.

Используя температурную неравновесность между точками 4 и 2 мы организуем регенерацию тепла между процессами (4-1) и (2-3) при противотоке и снижаем количество тепла передаваемое холодному источнику, так как снижая температуру рабочего тела на выхлопе, снижаем в соответствии с уравнением газового состояния и объём рабочего тела на выхлопе. Однако на пути процесса регенерации тепла встает процесс предварительного сжатия рабочего тела (1-2) и перепад температур в регенераторе . Это приводит к повышенным потерям тепла с уходящими газами на выходе из газотурбинной установки, которые вызваны двумя причинами, ограничивающими передачу тепла от уходящих газов к воздуху в регенераторе (см. Рис. 3а):

Рис.-3а                                                                Рис.-3б 

1) потери, вызванные сжатием воздуха в компрессоре. Так как нельзя охладить уходящие газы в регенераторе ниже температуры воздуха на входе в регенератор, то сжимая предварительно воздух в компрессоре и тем самым повышая температуру воздуха на входе в регенератор, мы ограничиваем передачу тепла от газов к воздуху и получаем первую потерю, принципиально не устранимую в циклах с предварительным сжатием рабочего тела.

q_рег = k ­ F D Т_рег ¯ = const. ( 6 )

Именно из-за адиабаты 1-2 (процесса предварительного сжатия) мы не можем осуществить полную регенерацию тепла и вынуждены отдавать тепло холодному источнику. Потери тепла в окружающую среду за счет в принципе можно свести к нулю, увеличивая площадь поверхности регенератора (см. (6)). Причина появления процесса предварительного сжатия (1-2) в том что из практики замечено: для получения газового потока необходимо сжатие газа, необходим перепад давлений. Необходимо получить неравновесность, запасти потенциальную энергию (между точками 1 и 2), которую вновь можно превратить в энергию кооперативного движения, в механическую работу. Однако если сразу использовать эту неравновесность, то никакого эффекта не будет даже в идеале, а на практике, по причине релаксации (трения), будут потери кооперативной кинетической энергии, возникшей при преобразовании потенциальной (внутренней) энергии. Поэтому необходимо усиление неравновесности, полученной в точке 2. Для этого производится подогрев рабочего тела до точки 3 и в системе накапливается, за счет подведенного тепла, дополнительная потенциальная энергия (эксергия), дополнительная неравновесность. Благодаря процессу подогрева 2 - 3 точка 3, в сравнении с точкой 2, получила второй уровень неравновесности, дополнительную потенциальную энергию. Это и дает нам возможность в процессе адиабатного расширения 3-4 получить выигрыш в работе по сравнению с процессом сжатия 1-2.

Но у нас еще остается неравновесность точки 4 по отношению к точке 2 и, используя эту температурную неравновесность, мы частично используем (регенерируем) тепло отходящих газов в процессе 4-1 на подогрев рабочего тела в начале процесса 2-3. На пути полной регенерации встал процесс предварительного сжатия 1-2, который поднял температуру рабочего тела в точке 2. Обратим внимание на то что процесс предварительного сжатия 1-2 является обязательным элементом всех используемых ныне тепловых циклов: и газотурбинных, и ДВС, и Ренкина.

Предлагается отказаться от процесса предварительного сжатия. Это становится возможным при работе газотурбинной установки по циклу изображенному на Рис.-3б. Здесь отсутствует процесс предварительного сжатия в компрессоре (1-2), а значит в принципе устранена причина №1 потерь тепла с уходящими газами. Подвод тепла и повышение давления производится в изохорном процессе 1-3. По такому циклу могут работать только установки пульсирующего типа.

Однако в рамках принятых воззрений при рассмотрении предложенного регенеративного цикла возникают противоречия. Энергия, аккумулированная уходящими газами больше тепла переданного в регенераторе воздуху даже в идеальном случае на величину , Рис.- 3б, т.к. отвод тепла от газов производится при постоянном давлении, а подвод тепла к воздуху осуществляется при постоянном объеме. Но здесь нет противоречия.

Когда мы пишем , мы должны четко понимать что это не энергия. Работа в общефизическом смысле это сила действующая на пути, численный эквивалент энергии превратившейся из потенциальной в кинетическую или наоборот. Это необходимо учитывать при составлении балансов энергии. Если в системе не действуют силы или нет перемещений под действием силы или против действующих сил, то нет и работы, а значит нет превращения одного вида энергии в другой. Силы в системе возникают только если есть градиент потенциальной энергии , т.е. если есть неравновесность в системе.

Вот теперь с учетом изложенного о понятии компенсации рассмотрим и проанализируем регенеративный цикл без процесса предварительного сжатия. Цикл, изображен на Рис.-3б. В цикле: 1-3- процесс изохорного подвода тепла к рабочему телу с целью получения неравновесности в точке 3 по отношению к точке 1. В процессе 1-3 подводимое тепло вызывает рост температуры и давления. И неравновесность, а стало быть потенциальная энергия (градиент которой и вызывает "движущие силы огня") накапливаются в заданном объеме рабочего тела в виде перепада давления в точках 1 и 3, а также между изохорным процессом в точке 3 и изобарным процессом в точке 4. Причем все тепло в процессе 1-3 затрачивается на увеличение внутренней энергии рабочего тела: Теперь, имея перепад давления между точками 3 и 4, мы можем получить полезную работу (механическую энергию) в процессе адиабатного расширения 3-4. Учитывая, что в адиабатном процессе работа расширения совершается только за счет убыли внутренней энергии рабочего тела, имеем:

(в соответствии с (3))

где - увеличение скорости потока рабочего тела в процессе 3-4.

В точке 4 мы опять имеем температурную неравновесность по отношению к точке 1, позволяющую нам осуществлять регенерацию тепла между процессами 4-1 и 1-3 в противотоке. Тепло, отдаваемое окружающей среде, будет зависеть от перепада температур в регенераторе - и будет тем меньше чем меньше .

где - увеличение внутренней энергии рабочего тела на выходе из цикла в сравнении с внутренней энергией на входе. Эта энергия необходима для поддержания давления - после расширения рабочего тела от до и содержится эта энергия именно в рабочем теле на выхлопе из регенератора тепловой машины.

- это часть кооперативной энергии потока полученной в процессе 3-4 и затрачена на работу по преодолению сил гравитации на выходе из установки (канала), работа проталкивания. Эта энергия аккумулируется в атмосфере, в окружающей среде. Причем как уже отмечалось ранее между теплотами и существует прямая зависимость. Уменьшая за счет передачи тепла в регенераторе и тем самым уменьшая температуру рабочего тела на выходе из регенератора, мы добиваемся уменьшения объема рабочего тела на выхлопе тепловой машины в соответствии с уравнением газового состояния Уменьшение объема на выхлопе снижает работу проталкивания и тем самым увеличивается техническая работа на величину И чем меньше температурный напор в регенераторе тем меньше тепло, отдаваемое окружающей среде. 

Подводя итог подчеркнём, что динамика многочастичных сред отличается от хорошо изученной динамики малого числа взаимодействующих частиц тем, что в многочастичной среде на известные законы динамики накладывается эффект вырождения результирующего импульса. Следствием эффекта вырождения импульса становится присущий каждой многочастичной системе диссипативный порог, разделяющий динамику многочастичной среды на два направления эволюции: по Клаузиусу – в направлении равновесного состояния, соответствующего максимуму энтропии и по Дарвину – в направлении формирования и усложнения диссипативных структур Пригожина. Подходы Хакена к трактовке и исследованию диссипативных структур на основе когерентного взаимодействия есть частный случай структур Пригожина как общей термодинамической категории. Когерентное взаимодействие приводит к централизации соударения, что способствует уменьшению рассеяния кооперативной энергии. Диссипативный порог когерентно взаимодействующей системы стремится к нулю. Необходимо также отметить что механизм вырождения результирующего импульса позволяет обосновать гипотезу молекулярного хаоса, являющуюся исходной посылкой статистической механики. Таким образом эффект вырождения результирующего импульса является связующим звеном, обеспечивающим единство классической динамики. Динамика малого числа частиц (динамика Ньютона) и динамика несчётного числа частиц (термодинамика, гидродинамика, электродинамика токов, теплопередача, динамика биологических структур, включая их эволюцию, и даже классическая статистическая механика) базируются на одних и тех же исходных постулатах, из которых вытекает эффект вырождения результирующего импульса в многочастичной среде. Этих постулатов три: закон сохранения и превращения энергии, закон сохранения результирующего импульса, корпускулярный характер строения материи.

"Природа компенсации за преобразование тепла в работу" заключается в том что, забирая из атмосферы рабочее тело с одним объемом, мы выталкиваем в атмосферу рабочее тело с гораздо большим объемом. На это требуется затрата кооперативной энергии для совершения работы проталкивания против сил гравитации плюс затраты тепла на увеличение внутренней энергии рабочего тела для поддержания атмосферного давления на выхлопе при большем объеме. Понятие о "компенсации за преобразование тепла в работу" введено в термодинамику в связи с неправильным толкованием труда Карно. Во времена Карно ещё не существовало понятия регенерации тепла и поэтому было заострено внимание на необходимости передачи тепла холодному источнику. А главным в работе Карно является указание на наличие неравновесности системы для получения работы (кооперативной механической энергии). Необходимо также обратить внимание на тот факт, что формулировка Томпсона "о невозможности вечного двигателя второго рода" напрямую вытекает из понятия о "компенсации за преобразование тепла в работу".

Приложение исследований к технике позволило запатентовать две установки: газотурбинную установку, дающую по оценкам резкое увеличение КПД и термоэлектрический преобразователь (термопарную поверхность), позволяющий получать большие мощности экологически чистой энергии. 

1. Киттель, Рейф и др. Берклиевский курс физики. Т.1-5. Из-во “Наука”, 1972г.
2. Косарев А.В. Динамика эволюции неравновесных диссипативных сред. ИПК "Оренбурггазпромпечать", 2001г.
3. Косарев А.В. Патент на изобретение RU №2154181 “Газотурбинная установка”. Бюл. №22 от 10. 08. 2000г.
4. Пригожин И. От существующего к возникающему. Из-во “Наука”, 1985г.
5. Путилов К.А. Термодинамика. Из-во “Наука”, 1971г.

Защита интеллектуальной собственности и авторских прав Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения. Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков. Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр. Точные науки и дисциплины Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации. Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение. Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики. Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях. Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им. Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства. Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы. Мозговой штурм Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора. Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда. Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике. Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении. Взгляд в будущее и настоящее Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности. Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний. Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества... Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения. Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете. Гуманитарные науки и дисциплины Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий. Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран. Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными. Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить. Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Назад