Пояснення змісту основних понять і термінів

Основні природні закони збереження енергії та матерії

Закон збереження енергії – закон, який стверджує, що повна енергія в ізольованих системах не змінюється із часом, вона може перетворюватися з одного виду в інший.

Михайло Ломоносов у 1748 році дав своє формулювання закону збереження маси речовини: «Всі зміни, що трапляються в натурі, такого суть стану, що скільки чого в одного тіла відніметься, стільки додається до іншого, так, якщо де трохи зменшиться матерії, то збільшиться в іншому місці…».

1789 року Антуан Лавуаз’є (Antoine Lavoisier) зрозуміло й однозначно сформулював цей закон так: «маса (вага) речовин, що вступають у реакцію, завжди дорівнює масі (вазі) речовин, які утворюються в результаті реакції».

Під поняттям «баланс» розуміють результати розрахунків, виражені у вигляді рівнянь, таблиць, діаграм, які відображають кількість введених і отриманих у виробничому процесі матеріалів і енергії.

В основі складання матеріальних і енергетичних балансів лежать закони збереження матеріалів і енергії.

Матеріальний баланс є кількісним вираженням закону збереження маси.

У кожному матеріальному балансі кількість введених у виробництво матеріалів повинна дорівнювати кількості отрима­них основних і проміжних продуктів і відходів виробництва:

Енергетичний баланс є кількісним вираженням закону збереження енергії.

Кількість уведеної в технологічний процес енергії дорівнює кількості отриманої в результаті технологічного процесу енергії:

Стехіометричні рівняння ілюструють закон збереження матерії і є за своєю сутністю матеріальним балансом хімічної реакції:

Термодинаміка – це наука, що вивчає взаємні перетворення різних форм енергії (наприклад, теплоти й роботи), перехід енергії від одних частин системи до інших, енергетичні ефекти, якими супроводжуються різні фізичні та хімічні процеси, та їхня залежність від умов протікання.

Термодинаміка базується на експериментально визначених об’єктивних закономірностях, які виражені у двох основних законах термодинаміки.

Енергія – міра здатності системи здійснювати роботу. Роз­різняють потенціальну енергію, яка обумовлена положенням тіла в полі деяких сил, і кінетичну енергію, обумовлену рухом (зміною положення) тіла в просторі.

Внутрішня енергія системи – сума кінетичної і потенціальної енергії всіх частинок, які складають систему.

Перший закон термодинаміки є окремим випадком закону збереження матерії і є постулатом – він не може бути доведений логічним шляхом або виведений із будь яких загальних положень. Оскільки жоден наслідок із цього закону не вступає в протиріччя з дослідними даними, цей закон вважають істинним:

кількість теплоти Q, надана системі, дорівнює роботі L, яку система здійснила над зовнішніми силами, і зміні внутріш­ньої енергії системи ΔU:

Другий закон термодинаміки має багато формулювань, одне з найпоширеніших:

неможливо передати тепло від холодного тіла до гарячого, не затративши при цьому енергії.

Другий закон ілюструє термодинаміки тепловий баланс холодильної машини:

Схема парової компресійної машини зображена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема парової компресійної холодильної машини:

1 – компресор; 2 – конденсатор; 3 – ресивер; 4 – теплообмінник;
5 – терморегулюючий вентиль (дросель); 6 – випарник;
7 – охолоджувана камера; 8 – крани; 9 – електродвигун із вентилятором; 10 – трубопроводи.

Загальні висновки із застосування положень основних законів при розробці нових прогресивних технологій

1. Вічний двигун першого роду неможливий, тобто неможлива ситуація, коли:

Можна лише зменшувати нетехнологічні втрати за рахунок зменшення змін внутрішньої енергії системи Δ U й наближати η ₁ до 1.

2. Вічний двигун другого роду неможливий, тобто немож­лива ситуація, коли

Можна лише зменшувати нетехнологічні втрати за рахунок зменшення роботи на здійснення цього процесу L і наближувати η ₂ до 1.

3. Для технологічних процесів співвідношення речовин, які будуть брати участь у хімічних реакціях, повинне бути не меншим за стехіометричне.

Основні напрямки розвитку сучасних технологій і екологічний рівень виробництва:

- розробка й упровадження принципово нових технологіч­них процесів, реконструкція заводів, застосування наукомістких та малоенергомістких процесів;

- виконання вимог стандартів на викиди в навколишнє середовище;

- мінімізація використання енергії і матеріальних ресурсів у виробничих процесах;

- робота в безвідходному режимі;

- визначення місць побудови та вибір проектів реконст­рукції та розширення підприємств, споруд та інших об’єктів з урахуванням стану регіонів;

- вивезення відходів підприємств на спеціалізовані звалища та полігони.

Автор [Колотило Д. М. Технологічні процеси галузей промисловості: навч. посіб. / за наук. ред. Д. М. Колотила, А. Т. Соколовського. – К.: КНЕУ, 2003. – 380 с] стверджує, що в контексті поглиблення суспільно-реформаційних процесів перед Україною постало багато завдань. Серед головних є:

1. Визначення пріоритетів подальшого розвитку промисло­вості з урахуванням активізованих і потенційних національних ресурсів та перспективних технопромислових тенденцій.

2. Запровадження адекватної державної політики, спрямо­ваної на активізацію пріоритетних чинників постіндустріаль­ного прогресу та створення саморегульованих циклів іннова­ційного розвитку (за схемою: ідея – технологія – товар – стимул – ідея).

3. Забезпечення динаміки зростання промислового вироб­ництва нашої країни з урахуванням загальносвітового розвитку.

4. Об’єктивна потреба у свідомому регулюванні всього національного господарства; ідеться не просто про вплив на хід відтворення, як це було раніше, а про нове явище, коли свідомо й постійно здійснюється регулюючий вплив на все народне господарство.

5. Необхідно як найшвидше позбавити економіку від тих пут, які заважають розвиватися приватним виробникам.

6. Держава повинна стимулювати та контролювати розвиток ринкових інститутів-організацій усіма можливими економіч­ними, правовими й політичними засобами.

Необхідно зазначити, що перехідний період 1990–2000 р. характеризувався цілою низкою об’єктивних трансформаційних складнощів.

Це, по-перше, економічний спад, пов’язаний із модерніза­ційними процесами в усіх сферах суспільного життя, у тому числі й у всіх галузях промисловості.

По-друге, в успадкованій від старої системи промисловості домінували затратні,ресурсомісткі та екологічно шкідливі підприємства, панувала доведена до безглуздя мілітаризація виробництва.

По-третє, технологічна криза, застаріла (морально та фізич­но) техніко-технологічна база, енергетична криза, спричинена різким зростанням цін на енергоресурси, а також надмірним енерговитратним характером виробничого потенціалу.

Потужний машинобудівний комплекс та розвинений науко­во-технічний потенціал в основному були орієнтовані на забез­печення потреб військово-промислового комплексу. Вироб­ництво машинобудівної продукції на 80 % залежало від зов­нішніх поставок комплектуючих, матеріалів, сировини тощо.

Незважаючи на складну ситуацію, удалося зберегти науко­місткі високотехнологічні галузі промисловості: літако-, судно- та автомобілебудування, деякі підприємства оборонно-промис­лового комплексу, а також підприємства-виробники продукції для базових галузей економіки.

По-четверте, надзвичайна складність екологічної ситуації, великою мірою зумовлена Чорнобильською катастрофою, вики­дами чорної металургії, хімічної промисловості та ін.

По-п’яте, за роки кризи обсяг інвестицій скоротився майже в 5 разів, унаслідок чого реальне зношування основних фондів у промисловості нині становить 60–70 %. Тому назріла гостра проблема інноваційного оновлення техніки й технологій виробничого потенціалу країни.

Теми рефератів

1. Перспективні напрямки розвитку двигунів внутрішнього згорання.

2. Нові види холодильного обладнання.

3. Компресори холодильних машин. Перспективи розвитку.

4. Перспективи впровадження нових озонобезпечних фреонів.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: