Izmjena toplote ljudskog tijela sa okolinom.

Iz analize izraza (1) proizilazi da u procesu razgradnje složenih ugljovodonika (hrane) nastaje određena količina biološke energije. Dio ove energije, kao rezultat nepovratnosti procesa koji se odvijaju u ljudskom tijelu, pretvara se u toplinu, koja se mora ukloniti u okoliš.

Odvođenje toplote iz ljudskog tela u opštem slučaju nastaje usled konvekcije, toplotnog (radijacionog) zračenja i isparavanja.

Konvekcija - (od latinskog prijenos, isporuka) - nastaje zbog kretanja mikroskopskih čestica medija (plina, tekućine) i praćena je prijenosom topline sa više zagrijanog tijela na manje zagrijano tijelo. Postoje prirodna (slobodna) konvekcija uzrokovana nehomogenošću medija (na primjer, promjena temperature u gustoći plina) i prisilna. Kao rezultat konvektivnog prijenosa topline, toplina se prenosi sa otvorenih površina ljudskog tijela na okolni zrak. Prijenos topline konvekcijom za ljudsko tijelo je obično mali i iznosi približno 15% ukupne količine oslobođene topline. Sa smanjenjem temperature okolnog zraka i povećanjem njegove brzine, ovaj proces se uvelike intenzivira i može doseći i do 30%.

Toplotno zračenje (zračenje) - ovo je disipacija topline u okolinu sa zagrijane površine ljudskog tijela, ima elektromagnetnu prirodu. Udio ovog zračenja po pravilu ne prelazi 10%.

Isparavanje - ovo je glavni način odvođenja toplote iz ljudskog tijela na povišenim temperaturama okoline. To je zbog činjenice da se u procesu zagrijavanja ljudskog tijela šire periferne krvne žile, što zauzvrat povećava brzinu cirkulacije krvi u tijelu i, posljedično, povećava količinu topline koja se prenosi na njegovu površinu. Istovremeno se otvaraju znojne žlijezde kože (područje kože osobe, ovisno o njenoj antropološkoj veličini, može varirati od 1,5 do 2,5 m 2), što dovodi do intenzivnog isparavanja vlage (znojenja) . Kombinacija ovih faktora doprinosi efikasnom hlađenju ljudskog tijela.

Smanjenjem temperature zraka na površini ljudskog tijela dolazi do zadebljanja kože (guske) i sužavanja perifernih krvnih žila i znojnih žlijezda. Kao rezultat toga, toplinska provodljivost kože se smanjuje, a brzina cirkulacije krvi u perifernim područjima značajno opada. Kao rezultat toga, količina topline koja se uklanja iz ljudskog tijela uslijed isparavanja je značajno smanjena.

Utvrđeno je da osoba može raditi visoko produktivno i osjećati se ugodno samo pri određenim kombinacijama temperature, vlažnosti i brzine zraka.

Ruski naučnik I. Flavitsky je 1844. godine pokazao da dobrobit čoveka zavisi od promena temperature, vlažnosti i brzine vazduha. Otkrio je da se za datu kombinaciju mikroklimatskih parametara (temperatura, relativna vlažnost i brzina zraka) može naći takva vrijednost za temperaturu mirnog i potpuno zasićenog zraka koja stvara sličan toplinski osjećaj. U praksi, za traženje ovog omjera, široko se koristi tzv. metoda efektivnih temperatura (ET) i efektivnih ekvivalentnih temperatura (EET). Procjena stepena uticaja različitih kombinacija temperature, vlažnosti i brzine vazduha na ljudski organizam vrši se prema nomogramu prikazanom na slici 3.

Na lijevoj osi ordinata, vrijednosti temperature su ucrtane prema suhom termometru, a na desnoj - prema mokrom termometru. Familija krivulja koje se seku u jednoj tački odgovara linijama konstantne brzine vazduha. Kose linije određuju vrijednosti efektivnih ekvivalentnih temperatura. Pri nultoj brzini vazduha, vrednost ekvivalentnih efektivnih temperatura poklapa se sa vrednošću efektivne temperature.

Za smanjenje potrošnje toplote stroga obračun toplotnih gubitaka u procesnoj opremi i toplotnim mrežama. Toplotni gubici ovise o vrsti opreme i cjevovoda, njihovom pravilnom radu i vrsti izolacije.

Gubitak topline (W) izračunava se po formuli

Ovisno o vrsti opreme i cjevovoda, ukupni toplinski otpor je:

za izolirani cjevovod sa jednim slojem izolacije:

za izolirani cjevovod sa dva sloja izolacije:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika većeg od 2 m:

za tehnološke uređaje sa višeslojnim ravnim ili cilindričnim zidovima prečnika manjeg od 2 m:

nosač do unutrašnjeg zida cjevovoda ili aparata i od vanjske površine zida u okolinu, W/(m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - toplotna provodljivost, respektivno, materijala cjevovoda, izolacije, zidova aparata, /-ti sloj zida, W / (m. K); 5 ST. — debljina zida aparata, m.

Koeficijent prijenosa topline određuje se formulom

ili prema empirijskoj jednadžbi

Prijenos topline sa zidova cjevovoda ili aparata u okolinu karakterizira koeficijent a n [W / (m 2 K)], koji je određen kriterijem ili empirijskim jednadžbama:

prema jednadžbi kriterija:

Koeficijenti prolaza topline a b i a n se izračunavaju prema kriteriju ili empirijskim jednadžbama. Ako je vruća rashladna tekućina topla voda ili kondenzirana para, tada a in > a n, tj. R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

empirijskim jednačinama:

Toplotna izolacija uređaja i cjevovoda je izrađena od materijala niske toplinske provodljivosti. Dobro odabrana toplinska izolacija može smanjiti gubitak topline u okolni prostor za 70% ili više. Osim toga, povećava produktivnost toplinskih instalacija, poboljšava uslove rada.

Toplotna izolacija cjevovoda se sastoji uglavnom od jednog sloja, za čvrstoću premazanog slojem lima (krovni čelik, aluminij itd.), suhog žbuke od cementnih maltera i sl. Ako se koristi pokrivni sloj metala , njegova toplotna otpornost se može zanemariti. Ako je pokrivni sloj gips, tada se njegova toplinska provodljivost malo razlikuje od toplinske provodljivosti toplinske izolacije. U ovom slučaju, debljina pokrivnog sloja je, mm: za cijevi prečnika manjeg od 100 mm - 10; za cijevi promjera 100-1000 mm - 15; za cijevi velikog promjera - 20.

Debljina toplotne izolacije i pokrivnog sloja ne bi trebalo da prelazi graničnu debljinu, u zavisnosti od masenog opterećenja cevovoda i njegovih ukupnih dimenzija. U tabeli. 23 prikazane su vrijednosti maksimalne debljine izolacije parovoda, preporučene standardima za projektiranje toplinske izolacije.

Toplotna izolacija tehnoloških uređaja mogu biti jednoslojni ili višeslojni. Gubitak topline kroz toplinu

izolacija ovisi o vrsti materijala. Toplotni gubici u cjevovodima izračunavaju se za 1 i 100 m dužine cjevovoda, u procesnoj opremi - za 1 m 2 površine uređaja.

Sloj zagađivača na unutrašnjim zidovima cjevovoda stvara dodatni toplinski otpor prijenosu topline u okolni prostor. Toplotni otpori R (m. K/W) tokom kretanja nekih rashladnih tečnosti imaju sljedeće vrijednosti:

Cjevovodi koji dovode tehnološka rješenja aparata i toplih nosača topline u izmjenjivače topline imaju spojeve u kojima se gubi dio protočne topline. Lokalni gubitak topline (W/m) određuje se formulom

Koeficijenti lokalnog otpora fitinga cjevovoda imaju sljedeće vrijednosti:

Prilikom sastavljanja tabele. 24 proračun specifičnih toplinskih gubitaka proveden je za čelične bešavne cjevovode (pritisak< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

temperatura vazduha u prostoriji je uzeta na 20 °C; njegova brzina tokom slobodne konvekcije je 0,2 m/s; pritisak pare - 1x10 5 Pa; temperatura vode - 50 i 70 ° C; toplotna izolacija je izrađena u jednom sloju azbestne gajtane, = 0,15 W/(m. K); koeficijent prijenosa topline a„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Primjer 1. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u parovodu.

Primjer 2. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u neizoliranom cjevovodu.

Dati uslovi

Cjevovod je čelični prečnika 108 mm. Nazivni prečnik d y = 100 mm. Temperatura pare 110°C, temperatura okoline 18°C. Toplotna provodljivost čelika X = 45 W / (m. K).

Dobijeni podaci pokazuju da korištenje toplinske izolacije smanjuje toplinske gubitke po 1 m dužine cjevovoda za 2,2 puta.

Specifični gubici toplote, W/m 2 , u tehnološkim aparatima za proizvodnju kože i filca su:

Primjer 3. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka u tehnološkim uređajima.

1. Giant bubanj je napravljen od ariša.

2. Firma za sušenje veša "Hirako Kinzoku".

3. Barka za farbanje beretki. Od nerđajućeg čelika [k = 17,5 W/(m-K)]; nema toplotne izolacije. Ukupne dimenzije dugog čamca su 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Debljina stijenke je 8 ST = 4 mm. Temperatura procesa t = = 90 °C; vazduh u radionici / av = 20 °S. Brzina zraka u radionici v = 0,2 m/s.

Koeficijent prolaza toplote a može se izračunati na sledeći način: a = 9,74 + 0,07 At. Na / cp = 20 ° C, a je 10-17 W / (m 2. K).

Ako je površina rashladnog sredstva uređaja otvorena, specifični gubici toplote sa ove površine (W / m 2) izračunavaju se po formuli

Industrijska služba "Capricorn" (Velika Britanija) predlaže korištenje "Alplas" sistema za smanjenje toplotnih gubitaka sa otvorenih površina rashladnih tečnosti. Sistem se zasniva na upotrebi šupljih polipropilenskih plutajućih kuglica koje gotovo u potpunosti pokrivaju površinu tečnosti. Eksperimenti su pokazali da se pri temperaturi vode u otvorenom spremniku od 90 ° C gubici topline pri korištenju sloja kuglica smanjuju za 69,5%, dva sloja - za 75,5%.

Primjer 4. Proračun specifičnih toplinskih gubitaka kroz zidove sušare.

Zidovi sušilice mogu biti izrađeni od različitih materijala. Razmotrite sljedeće zidne strukture:

1. Dva sloja čelika debljine 5 ST = 3 mm sa izolacijom koja se nalazi između njih u obliku azbestne ploče debljine 5 And = 3 cm i toplotne provodljivosti X i = 0,08 W / (m. K) .

Termičko zagađenje se odnosi na pojave u kojima se toplina oslobađa u vodena tijela ili u atmosferski zrak. Istovremeno, temperatura raste mnogo više od prosječne norme. Toplotno zagađenje prirode povezano je s ljudskim aktivnostima i emisijom stakleničkih plinova, koji su glavni uzrok globalnog zagrijavanja.

Izvori toplotnog zagađenja atmosfere

Postoje dvije grupe izvora:

• prirodni - to su šumski požari, vulkani, suhi vjetrovi, procesi razgradnje živih i biljnih organizama;
• antropogene su prerada nafte i gasa, industrijska delatnost, termoenergetika, nuklearna energetika, saobraćaj.

Svake godine oko 25 milijardi tona ugljen monoksida, 190 miliona tona sumpornog oksida, 60 miliona tona azotnog oksida uđe u Zemljinu atmosferu kao rezultat ljudskih aktivnosti. Polovina svega ovog otpada nastaje kao rezultat aktivnosti energetske industrije, industrije i metalurgije.

Poslednjih godina povećana je količina izduvnih gasova iz automobila.

Efekti

U metropolitanskim gradovima sa velikim industrijskim preduzećima, atmosferski vazduh doživljava najjače toplotno zagađenje. Prima tvari koje imaju višu temperaturu od zračnog sloja okolne površine. Temperatura industrijskih emisija je uvijek viša od prosječnog površinskog sloja zraka. Na primjer, tokom šumskih požara, iz izduvnih cijevi automobila, iz cijevi industrijskih preduzeća, prilikom grijanja kuća, oslobađaju se tokovi toplog zraka s raznim nečistoćama. Temperatura takvog toka je otprilike 50-60 ºS. Ovaj sloj podiže prosječnu godišnju temperaturu u gradu za šest do sedam stepeni. U gradovima i iznad njih formiraju se "ostrva vrućine", što dovodi do povećanja oblačnosti, uz povećanje količine padavina i povećanja vlažnosti zraka. Kada se produkti sagorevanja dodaju vlažnom vazduhu, nastaje vlažni smog (poput Londonskog smoga). Ekolozi kažu da je u proteklih 20 godina prosječna temperatura troposfere porasla za 0,7ºC.

Izvori termičkog zagađenja tla

Izvori termičkog zagađenja tla u velikim gradovima i industrijskim centrima su:

• plinske cijevi metalurških preduzeća, temperatura dostiže 140-150ºS;
• grijanje, temperatura oko 60-160ºS;
• komunikacijske utičnice, temperatura 40-50ºC.

Posljedice termičkog utjecaja na zemljišni pokrivač

Plinske cijevi, grijanje i komunikacijski izlazi povećavaju temperaturu tla za nekoliko stupnjeva, što negativno utječe na tlo. Zimi to dovodi do topljenja snijega i, kao rezultat, smrzavanja površinskih slojeva tla, a ljeti se događa suprotan proces, gornji sloj tla se zagrijava i suši. blisko povezan sa vegetacijom i živim mikroorganizmima koji žive u njoj. Promjena njegovog sastava negativno utječe na njihov život.

Izvori toplotnog zagađenja hidroloških objekata

Toplinsko zagađenje akumulacija i obalnih morskih područja nastaje kao rezultat ispuštanja otpadnih voda u rezervoare od strane nuklearnih i termoelektrana i industrijskih poduzeća.

Posljedice ispuštanja otpadnih voda

Ispuštanje kanalizacije dovodi do povećanja temperature vode u rezervoarima za 6-7 ºS, a površina takvih toplih mjesta može doseći i do 30-40 km2.

Topli slojevi vode formiraju svojevrsni film na površini vodene mase, koji onemogućava prirodnu izmjenu vode i ne miješa se s donjim slojevima), smanjuje se količina kisika, a potreba organizama za njim povećava, dok vrsta povećava se broj algi.

Najveći stepen zagađenja termalne vode vrše elektrane. Voda se koristi za hlađenje turbina NEK i gasnog kondenzata u TE. Voda koju koriste elektrane zagrijava se za oko 7-8 ºS, nakon čega se ispušta u obližnja vodna tijela.

Povećanje temperature vode u rezervoarima negativno utiče na žive organizme. Za svaku od njih postoji temperaturni optimum na kojem se stanovništvo osjeća odlično. U prirodnom okruženju, uz polagano povećanje ili smanjenje temperature, živi organizmi se postupno prilagođavaju promjenama, ali ako temperatura naglo poraste (na primjer, s velikom količinom otpadnih voda iz industrijskih preduzeća), organizmi nemaju vremena da se aklimatizuju. Dobivaju toplotni šok, zbog čega mogu umrijeti. Ovo je jedna od najnegativnijih posljedica termičkog zagađenja za vodeni svijet.

Ali mogu postojati i druge, štetnije posljedice. Na primjer, utjecaj zagađenja termalne vode na metabolizam. Sa povećanjem temperature u organizmima, brzina metabolizma se povećava, a potreba za kisikom se povećava. Ali kako temperatura vode raste, sadržaj kisika u njoj se smanjuje. Njegov nedostatak dovodi do smrti mnogih vrsta vodenih živih organizama. Gotovo 100% uništenje ribe i beskičmenjaka uzrokuje porast temperature vode za nekoliko stupnjeva ljeti. Promjenom temperaturnog režima mijenja se i ponašanje riba, narušava se prirodna migracija i dolazi do neblagovremenog mrijesta.

Dakle, povećanje temperature vode može promijeniti strukturu vrsta vodnih tijela. Mnoge vrste riba ili napuštaju ova područja ili uginu. Alge karakteristične za ova mjesta zamjenjuju se vrstama koje vole toplinu.

Ako zajedno s toplom vodom, organske i mineralne tvari (domaća kanalizacija, mineralna gnojiva isprana s polja) uđu u rezervoare, alge se brzo razmnožavaju, počinju formirati gustu masu, prekrivajući jedna drugu. Kao rezultat toga dolazi do njihove smrti i propadanja, što dovodi do kuge svih živih organizama rezervoara.

Opasno je toplotno zagadjenje rezervoara koji generišu energiju uz pomoć turbina, a izduvni gasovi se moraju povremeno hladiti. Iskorišćena voda se ispušta u rezervoare. Na velikim količinama doseže 90 m 3. To znači da kontinuirani topli tok ulazi u rezervoar.

Šteta od zagađenja vodenih ekosistema

Sve posljedice termičkog zagađenja vodnih tijela uzrokuju katastrofalnu štetu živim organizmima i mijenjaju stanište same osobe. Štete od zagađenja:

• estetski (poremećen je izgled pejzaža);
• ekonomski (likvidacija posljedica zagađenja, nestanak mnogih vrsta riba);
• ekološki (uništene su vrste vodene vegetacije i živi organizmi).

Količina tople vode koju ispuštaju elektrane stalno raste, pa će se i temperatura vodenih tijela povećati. U mnogim rijekama, prema ekolozima, porast će za 3-4 °C. Ovaj proces je već u toku. Na primjer, u nekim rijekama u Americi, pregrijavanje vode je oko 10-15 ° C, u Engleskoj - 7-10 ° C, u Francuskoj - 5 ° C.

Termičko zagađenje životne sredine

Toplinsko zagađenje (termalno fizičko zagađenje) je oblik koji nastaje povećanjem temperature okoline. Njegovi uzroci su industrijske i vojne emisije zagrijanog zraka, veliki požari.

Toplotno zagađenje životne sredine povezano je sa radom preduzeća hemijske, celulozne i papirne, metalurške, drvoprerađivačke industrije, termoelektrana i nuklearnih elektrana, kojima su potrebne velike količine vode za hlađenje opreme.

Transport je snažan zagađivač životne sredine. Oko 80% svih godišnjih emisija dolazi od automobila. Mnoge štetne tvari su raspršene na značajnim udaljenostima od izvora zagađenja.

Sagorevanjem gasa u termoelektranama, pored hemijskog uticaja na atmosferu, dolazi i do toplotnog zagađenja. Osim toga, otprilike u radijusu od 4 km od baklje, mnoge biljke su u depresivnom stanju, a u radijusu od 100 metara vegetacijski pokrivač umire.

Svake godine u Rusiji nastane oko 80 miliona tona različitog industrijskog i kućnog otpada, koji je izvor zagađenja zemljišnog pokrivača, vegetacije, podzemnih i površinskih voda i atmosferskog vazduha. Osim toga, oni su izvor zračenja i termičkog zagađenja prirodnih objekata.

Kopnene vode su zagađene raznim hemijskim otpadom koji tamo dospevaju kada se mineralna đubriva i pesticidi ispiru sa tla, kanalizacijom i industrijskim otpadnim vodama. U rezervoarima dolazi do termičkog i bakterijskog zagađenja, mnoge vrste biljaka i životinja umiru.

Svako oslobađanje topline u prirodno okruženje dovodi do promjene temperature njegovih komponenti, a posebno su pogođeni niži slojevi atmosfere, tla i objekti hidrosfere.

Prema mišljenju ekologa, toplotne emisije u životnu sredinu još nisu u mogućnosti da utiču na ravnotežu planete, ali imaju značajan uticaj na određeno područje. Na primjer, temperatura zraka u velikim gradovima obično je nešto viša nego izvan grada, toplinski režim rijeka ili jezera se mijenja kada se u njih ispuštaju otpadne vode iz termoelektrana. Vrsni sastav stanovnika ovih prostora se mijenja. Svaka vrsta ima svoj temperaturni raspon u kojem se vrsta može prilagoditi. Na primjer, pastrmke mogu preživjeti u toploj vodi, ali se ne mogu razmnožavati.

Dakle, toplotna pražnjenja utiču i na biosferu, iako to nije na planetarnom nivou, ali je primetno i za ljude.

Temperaturno zagađenje zemljišnog pokrivača ispunjeno je činjenicom da postoji bliska interakcija sa životinjama, vegetacijom i mikrobnim organizmima. Sa povećanjem temperature tla, vegetacijski pokrivač se mijenja u vrste koje vole toplinu, mnogi mikroorganizmi umiru, nesposobni da se prilagode novim uvjetima.

Termičko zagađenje podzemnih voda nastaje zbog prodiranja oticaja u vodonosne slojeve. To negativno utiče na kvalitet vode, njen hemijski sastav i termalni režim.

Toplotno zagađenje životne sredine pogoršava uslove života i ljudske aktivnosti. U gradovima, na povišenim temperaturama u kombinaciji sa visokom vlažnošću, ljudi imaju česte glavobolje, opštu slabost i skokove krvnog pritiska. Visoka vlažnost dovodi do korozije metala, oštećenja kanalizacije, toplotnih cevi, gasovoda i tako dalje.

Posljedice zagađenja životne sredine

Moguće je precizirati sve posljedice toplotnog zagađenja okoliša i istaknuti glavne probleme koje je potrebno riješiti:

1. Toplotna ostrva se formiraju u velikim gradovima.

2. Nastaje smog, povećava se vlažnost vazduha i stvara trajna oblačnost u megagradima.

3. Problemi nastaju u rijekama, jezerima i priobalnim područjima mora i okeana. Zbog porasta temperature poremećena je ekološka ravnoteža, mnoge vrste riba i vodenih biljaka umiru.

4. Promijeniti hemijska i fizička svojstva vode. Postaje neupotrebljiv čak i nakon čišćenja.

5. Živi organizmi vodnih tijela umiru ili su u depresivnom stanju.

6. Povećanje temperature podzemne vode.

7. Struktura tla i njegov sastav su poremećeni, vegetacija i mikroorganizmi koji žive u njemu su potisnuti ili uništeni.

Termičko zagađenje. Prevencija i mjere za prevenciju

Glavna mjera za sprječavanje termičkog zagađenja okoliša je postepeno napuštanje upotrebe goriva, potpuni prelazak na alternativne obnovljive izvore energije: solarnu, vjetar i hidroenergiju.

Da bi se vodene površine zaštitile od termičkog zagađenja u sistemu za hlađenje turbine, potrebno je izgraditi rezervoare - hladnjake iz kojih se voda nakon hlađenja ponovo može koristiti u sistemu hlađenja.

Poslednjih decenija inženjeri pokušavaju da eliminišu parnu turbinu u termoelektranama, koristeći magnetohidrodinamičku metodu pretvaranja toplotne energije u električnu. Ovo značajno smanjuje termičko zagađenje okolnog područja i vodnih tijela.

Biolozi nastoje utvrditi granice stabilnosti biosfere u cjelini i pojedinih vrsta živih organizama, kao i granice ravnoteže bioloških sistema.

Ekolozi, zauzvrat, proučavaju stepen uticaja ljudske ekonomske aktivnosti na prirodne procese u životnoj sredini i traže načine za sprečavanje negativnih uticaja.

Zaštita životne sredine od toplotnog zagađenja

Uobičajeno je da se toplotno zagađenje deli na planetarno i lokalno. Na planetarnom nivou zagađenje nije jako veliko i iznosi samo 0,018% sunčevog zračenja koje ulazi u planetu, odnosno unutar jednog procenta. Ali, toplotno zagađenje ima snažan uticaj na prirodu na lokalnom nivou. Da bi se regulisao ovaj uticaj u većini industrijalizovanih zemalja, uvedene su granice (ograničenja) termičkog zagađenja.

Po pravilu, granica je postavljena za režim vodnih tijela, jer su mora, jezera i rijeke u velikoj mjeri pate od termičkog zagađenja i primaju njegov glavni dio.

U evropskim zemljama, vodena tijela ne bi se trebala zagrijati za više od 3 ° C od njihove prirodne temperature.

U Sjedinjenim Državama, u rijekama, zagrijavanje vode ne bi trebalo biti bjelje od 3 ° C, u jezerima - 1,6 ° C, u vodama mora i oceana - 0,8 ° C.

U Rusiji temperatura vode u akumulacijama ne bi trebala porasti za više od 3 °C u odnosu na prosječnu temperaturu najtoplijeg mjeseca. U akumulacijama u kojima živi losos i druge hladnoljubive ribe, temperatura se ne može povećati za više od 5 °C, ne više od 20 °C ljeti i 5 °C zimi.

Obim termičkog zagađenja u blizini velikih industrijskih centara je prilično značajan. Tako, na primjer, iz industrijskog centra sa populacijom od 2 miliona ljudi, iz nuklearne elektrane i rafinerije nafte, toplotno zagađenje se širi na 120 km i 1 km u visinu.

Ekolozi predlažu korištenje termalnog otpada za potrebe domaćinstva, na primjer:

• za navodnjavanje poljoprivrednog zemljišta;
• u industriji staklenika;
• održavati sjeverne vode u stanju bez leda;
• za destilaciju teških proizvoda naftne industrije i lož ulja;
• za uzgoj vrsta riba koje vole toplinu;
• za izgradnju vještačkih ribnjaka, grijanih zimi, za divlje vodene ptice.

Na planetarnoj skali, toplotno zagađenje prirodne sredine indirektno utiče na globalno zagrevanje klime. Emisije iz industrijskih preduzeća ne utiču direktno na povećanje temperature, već dovode do njenog povećanja kao posledica efekta staklene bašte.

Da bi riješio ekološke probleme i spriječio ih u budućnosti, čovječanstvo mora riješiti niz globalnih problema i usmjeriti sve napore na smanjenje zagađenja zraka, termičkog zagađenja planete.

Okolina oko nas - vazduh, voda, zemlja sadrži ogromnu količinu toplote. Toplotna energija je povezana sa haotičnim kretanjem molekula medija i jednaka je nuli samo pri nultoj apsolutnoj temperaturi (T = 0 K). Na uobičajenim temperaturama T ~ 300 K, jednako je W = mCT, gdje je m masa medija, C njegova specifična toplina. S obzirom na ogromnu masu, ova energija je dovoljna da zadovolji sve potrebe čovječanstva. To je ono što pokušavaju koristiti u uređajima koji se zovu perpetual motori druge vrste.

Perpetualni motori druge vrste ne krše zakon održanja energije (prvi zakon termodinamike), jer je uzimaju ne iz ničega, već iz okoline. Oni su u suprotnosti sa još jednim osnovnim zakonom prirode - drugim zakonom termodinamike, prema kojem se rad u toplotnom stroju može postići samo ako postoji temperaturna razlika. Prisustvo energije je neophodan, ali ne i dovoljan uslov za njeno praktično korišćenje. Na primjer, ako postoji alpsko jezero ispunjeno vodom, ali ne postoji mogućnost da se odvodi u rezervoar sa nižim nivoom, onda ovdje ne možete graditi hidroelektranu, jer je nemoguće dobiti tok vode koji rotira turbine. Ako postoji provodnik s pozitivnim električnim potencijalom, tada je za dobivanje struje koja svijetli žarulju potreban drugi provodnik s nižim ili negativnim potencijalom. Slično, u toplini: da bi toplinski stroj radio od energije okoline, potrebno je “odvoditi” svoju toplinsku energiju, za što je potreban objekt s nižom temperaturom, nazvan hladnjak.

Prema termodinamici, maksimalna efikasnost toplotnog motora može se postići u Carnot ciklusu, gdje je

Efikasnost = (Tn - Tx) / Tn. (jedan)

Ovdje su Tn i Tx temperature grijača i hladnjaka. Iz (1) slijedi da je efikasnost uvijek manja od jedinice. U ravnotežnim uslovima, kada ne postoji temperaturna razlika u okolini, tj. Tn = Tx, efikasnost = 0. Dakle, nijedan toplotni motor ne može raditi u uslovima toplotne ravnoteže, uprkos prisustvu dovoljne količine toplote koja se raspršuje okolo. Turbine elektrana, parne mašine, motori sa unutrašnjim sagorevanjem i drugi postojeći izvori toplotne energije proizvode rad tako što zagrevaju gas na visoke temperature Tn i ispuštaju ga u okolinu sa nižom temperaturom Tx, ali za grejanje smo primorani da sagorevamo gorivo. Izumitelji vječnih motora teže da dobiju ekološki prihvatljivu, besplatnu i neograničenu energiju bez sagorijevanja goriva, sa istim Tn i Tx. Na šta oni računaju?

Mnogi su uvjereni da je drugi zakon pogrešan. Predsjednik Ruskog fizičkog društva V.G. Rodionov je svoj članak nazvao "Kolaps drugog zakona termodinamike", a E.G. Oparin svoju knjigu - „Fizičke osnove energije bez goriva. Ograničenje drugog zakona termodinamike”. Većina njih pokušava koncentrirati rasutu unutrašnju toplinsku energiju okoline na jednom mjestu, zaobilazeći drugi princip. Istovremeno citiraju F. Engelsa, koji je, kritikujući zaključke iz drugog zakona o neizbježnosti termičke smrti Univerzuma, tvrdio: aktivno funkcionirati” (Dialectics of Nature, 1975, str. 22).

Pošto perpetualni motori druge vrste nisu u suprotnosti sa dijalektikom i klasicima marksizma, 10. juna 1954. godine, po nalogu Prezidijuma Akademije nauka SSSR-a, počeli su da se službeno bave njima. Posao je povjeren da vodi P.K. Oshchepkov.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) 1930-ih se bavio radio detekcijom aviona, u kojoj je maršal M.N. Tukhachevsky. Međutim, metod detekcije izabran „na osnovu kreativne primene marksističke dijalektičke metode“ (, str. 88) bledenjem signala tokom leta aviona između radio predajnika i prijemnika (kao što je jednom učinio A.S. Popov) ne razlikuje se na bolje od nove impulsne radarske metode. Aktivnosti inženjera Oščepkova i maršala Tuhačevskog naštetile su odbrambenoj sposobnosti naše zemlje. Stoga je 1937. godine Oščepkov osuđen na 10 godina zatvora, a njegov šef na smrtnu kaznu. U zatvorskoj ćeliji, sanjajući o toplini, Oščepkov je, prema njegovim riječima, otkrio zakon koncentracije energije, prema kojem "koncentracija i dekoncentracija energije u prirodi moraju postojati u dijalektičkom jedinstvu".

Nakon puštanja na slobodu, Oščepkov je bio favorizovan od strane rukovodstva Hruščova, postao je doktor tehničkih nauka, profesor, zaslužni radnik nauke i tehnologije RSFSR-a, direktor Instituta za introskopiju Akademije nauka, ali je nastavio da se bavi uništavanjem. . Smatrajući riječi F. Engelsa kao indikaciju za djelovanje, 1967. godine u svom institutu stvara odjeljenje za vječne motore druge vrste i Javni institut za energetsku inverziju (ENIN), u čiji rad je uključio hiljade naučnici i inženjeri iz različitih gradova. Oshchepkov je postavio konkretan zadatak: „Pronaći takve procese koji bi omogućili direktnu i neposrednu konverziju toplotne energije okolnog prostora u električnu energiju... Otkrivanje načina umjetne koncentracije, koncentracije raspršene energije kako bi se dobili novi aktivni oblici ... ". Kolega Oshchepkov M.P. Krivykh je ovaj zadatak formulirao u stihovima:

Ovde je potreban veoma hrabar način,
Dakle, ta ravnotežna toplota
Opušteno i vješto
Koncentracija je tekla.

Naravno, institut nije postigao (a nije ni mogao) koncentraciju energije. Za rad Oščepkova, sankcionisan od Akademije nauka i sramoteći sovjetsku nauku, vodeći akademici su primorani da se pravdaju svetskoj naučnoj zajednici u listu Pravda (21. i 22. novembra 1959, 22. juna 1987). Možda je jedini operativni perpetuum motor bio aparat, koji je senzacionalnim novinarima demonstrirao sam Oščepkov. Evo kako ga opisuje dopisnik lista Moskovsky Komsomolets S. Kašnjikov. “Na stolu je mala instalacija: tanka žica, jedva vidljiva oku, spojena je na jednom kraju na električni mjerni uređaj, a na drugom kraju na ništa. Nema izvora struje... A uređaj pokazuje: struja teče! Energija se uzima direktno iz vazduha. Toplina okoline se pretvara u energiju kretanja elektrona, i to bez pada temperature.” U stvari, ožičenje je služilo kao antena koja je primala signale od radio stanica, televizijskih centara, industrijske buke i mrežnih smetnji. Malo je vjerovatno da profesor to nije znao, ali je uspio prevariti novinara koji je bio nepismen u fizici.

O faktoru efikasnosti koji mu je mrzeo, Oščepkov piše: „Vrednost ovog koeficijenta u principu ne može biti niža od 100% - to bi značilo nestanak energije koja se isporučuje aparatu“ (, str. 264). Naime, uz koristan rad, dio potrošene energije uvijek se beskorisno troši.

Entuzijasti nastavljaju da rade na stvaranju vječnih motora druge vrste u 21. vijeku. Čak su otvorili i svoju vlastitu akademiju nauka, nazvanu Međunarodna akademija energetskih inverzija. PC. Oshchepkova. Redovni član ove akademije E.G. Oparin piše da „Svijet uopće nije uređen onako kako ga mi vidimo kroz prizmu dogmi termodinamike, koje je P.K. Oshchepkov je ispravno postavio problem koncentracije ekološke energije. Rješenje ovog problema nije zabranjeno po prirodi i otvorit će kvalitativno novu eru energije bez goriva." I teoretičar vječnih motora druge vrste, kandidat tehničkih nauka N.E. Zaev smatra: „Obilje energije... možda uopće ne dolazi od obilja vatre, ali s druge strane... Koncentratori energije okoliša (EC, kasori) na različitim principima - to je osnova energije obilja.” On je 1991. izjavio da će "efikasne rezultate istraživanja (kasori) biti date za 3 do 5 godina." Od tada je prošlo više od 20 godina, ali iz nekog razloga nije bilo stvarno operativnih uređaja, a ne.

Priroda se ne može prevariti. Drugi zakon termodinamike osigurava njegovu stabilnost. Energija se samo raspršuje. Da je moguća spontana koncentracija kosmičke, vakuumske, vazdušne ili neke druge energije, onda bi neočekivano nastali tu i tamo energetski ugrušci davno spalili ceo život, uključujući i nas.
Međutim, pronalazači rade. I kako kažu, ono što tražite, uvijek ćete naći. NE. Zaev je stvorio perpetual motore druge vrste na feroelektricima i feritima i, po njemu, glumio i patentirao ih. Povećanje izlazne snage u odnosu na ulaznu dostiglo ga je i do 10 puta. Rusko fizičko društvo svrstava Zaevove "kasore" u tehničke projekte "od prioritetnog nacionalnog ekonomskog značaja u oblasti energetike", a njihov autor je postao laureat nagrade ovog društva. Međutim, uspio je postići najavljeni rezultat nepismenim mjerenjem izlazne snage nesinusoidne struje.

Traže se radni ciklus toplotnog motora najboljeg Carnotovog ciklusa, u kojem efikasnost ne bi bila niža, prema formuli (1), već veća od jedinice. To je učinio kandidat fizičko-matematičkih nauka iz Moskovskog centra Državne meteorološke službe B.V. Karasev. Efikasnost ciklusa njegovog toplotnog motora treba da bude 3 ili čak više, obezbeđujući rad bez goriva najjednostavnijeg aparata koji sadrži cilindar 1 napunjen običnim vazduhom 3 i samohodni klip 2 u njemu (slika 1). Podrazumijeva se da postoji i koljenast mehanizam, radilica i zamašnjak. Pozitivan rezultat proračuna postignut je zbog činjenice da je autor napravio elementarnu grešku pri izračunavanju efikasnosti, koja je ovdje u stvari uvijek manja od jedan.

Rice. 1. Motor Karasev

Ispostavilo se da je moguće ne izmišljati nove cikluse, već se ograničiti na stari Carnotov ciklus i na osnovu njega stvoriti vječni motor. Da biste to učinili, dovoljno je u formuli (1) zamijeniti efikasnost ne apsolutnu temperaturu u Kelvinima, već temperaturu koja se koristi u svakodnevnom životu u stepenima Celzijusa, kao što je to učinio pronalazač iz Omska V. Fedorov. Na primjer, uzimajući Tn = 20 °C, i Tx = -180 °C, dobio je efikasnost = 10, tj. 1000%. Dizajn motora je sličan prethodnom (slika 1), a kao radni fluid se koristi isti vazduh. Sada, kako napominje autor, možemo zaobići "naftnu mafiju svih planeta" i spasiti civilizaciju od ekološke katastrofe. Međutim, ako su temperature grijača i hladnjaka, kako treba, izražene u Kelvinima u formuli (1): Tn = 293 K, Tx = 93 K, tada će efikasnost ciklusa biti 68%. Posljedično, nećemo dobiti nikakvu energiju, a da bismo pomaknuli klip primorani smo raditi ili sagorijevati isto ulje.

Poznati "pobijač" fizike, kandidat fizike i matematike, vanredni profesor SFU S.A. Gerasimov u svojim člancima tvrdi da je drugi zakon termodinamike "kapricičan". „Skoro svako od nas kod kuće ima i frižider i grejalicu, ali niko od nas nije primetio da su počele da se pomeraju tokom posla. Nasuprot tome, odsustvo frižidera ili grijača ne znači uopće odsustvo kretanja. Na osnovu toga predlaže gravilet u obliku lima, čija je jedna strana glatka, a druga hrapava (sl. 2). Ovaj magični tepih ne podiže motor koji sagorijeva gorivo, već udari molekula zraka čija se sila na gruboj strani navodno razlikuje 10 posto ili više od sile kojom atmosfera pritiska glatku površinu.

Rice. 2. Tepih Gerasimov

Kao rezultat toga, prema proračunima Gerasimova, jedan kvadratni metar "tepiha" može podići 10 tona tereta. Iako autor nije napravio model gravitacione letelice, on ipak tvrdi da će se „sve što je moguće svakako ispoljiti ne samo na papiru, već i u vidu odgovarajućeg tehničkog uređaja“. Nažalost, docent je zaboravio (ili nije znao) školski predmet fizike, prema kojem je pritisak zraka na obje strane lista isti.

Naučnici sa Instituta za opštu fiziku Ruske akademije nauka S.I. takođe se ne mire sa drugim zakonom. Yakovlenko, S.A. Mayorov i A.N. Tkachev. Njihov kompjuterski eksperiment pokazao je da se termički izolirana Kulombova plazma zagrijava sama bez ikakvih vanjskih utjecaja. Iz nekog razloga nisu napravili "vječni" grijač na ovom principu, iako su mogli postati poznati i zaraditi novac.
Drugi zakon kaže da je nemoguće koncentrirati toplotnu energiju, tj. haotično mehaničko kretanje čestica medija i dobijanje rada zbog toga. Da li je moguće iskoristiti energiju elektromagnetnog zračenja koje nastaje u mediju kada se njegovi molekuli međusobno sudaraju? Ovo toplotno elektromagnetno zračenje zauzima širok frekventni opseg i leži u infracrvenom području spektra na sobnoj temperaturi, pomerajući se u vidljivo područje na temperaturi okoline iznad 500 - 1000 °C. Elektromagnetno zračenje se može koncentrirati pomoću sočiva, ogledala, difrakcionih rešetki od odgovarajući opseg talasnih dužina.

Inženjer E. Shu iz grada Noginska u "Tehnologiji za mlade" br. 2/2003 predložio je korištenje spinera poput onog koji je koristio P.N. Lebedev za merenje pritiska svetlosti. Jedna strana oštrica je napravljena kao ogledalo, a druga je zacrnjena. Prema autoru, spiner mora da se okreće, jer je pritisak elektromagnetnog zračenja na strani ogledala, od koje se reflektuju fotoni, dvostruko veći nego na crnoj strani sa koje se apsorbuju. Neoperabilnost uređaja je očigledna, jer pocrnjela strana lopatica sama emituje fotone i njihovim povratkom uravnotežuje pritisak.

Za razvoj uma radoznalog čitaoca, sam sam predložio trojstvo vječnih motora koji „koncentrišu“ elektromagnetno zračenje okoline. Jedan od njih je prikazan na sl. 3.

Rice. 3.

U termoizolovanoj prostoriji 1 nalazi se turbina 2 sa lopaticama ogledala 3. Na jednoj strani turbine je postavljen koncentrator elektromagnetnog zračenja - konkavno ogledalo 4, a sa druge neka je zid 5 prostorije. , farbano u crno. Sa strane lopatice 3, okrenute prema zidu 5, zračenje zida pada, a na suprotnoj strani - zračenje koncentrisano ogledalom 4. Pošto je pritisak elektromagnetnih talasa direktno proporcionalan gustini energije (ili broj upadnih fotona), tada ćemo, za razliku od Shu uređaja, pritisak na različitim stranama lopatica imati različit. Dakle, ako se prečnik ogledala uzme jednak 1 m, a lopatice - 1 cm, tada će gustina zračenja i, prema tome, pritisak sa strane ogledala biti 10.000 puta veći nego sa zadnje strane, gde pada nekoncentrisani tok. Kao rezultat toga, pojavljuje se diferencijalna sila, a turbina bi se trebala početi okretati. Da bi se pojačao učinak, slični koncentratori se mogu usmjeriti na druge oštrice. Naravno, rezultujuća sila je vrlo mala, ali P.N. Lebedev spinner se vrtio! I što je najvažnije, sama činjenica da se radi bez grijača i frižidera, zbog unutrašnje energije okoline!

Druga verzija takvog motora sadrži pocrnjeli parni kotao 1, na koji se sočivima 2 fokusira toplotno elektromagnetno zračenje zidova toplinski izolovane prostorije 3 (okolina) (sl. 4).

Rice. četiri.

Kotao 1 je cevovodima povezan sa parnom mašinom 4, čiji je frižider okruženje. Pošto je gustina fokusiranog fluksa toplotnog elektromagnetnog zračenja okoline koja pada na zidove kotla hiljadama puta veća od one nefokusiranog, temperatura kotla će početi da raste i postaje viša od temperature kotla. okruženje i zidove prostorije To. Termodinamička ravnoteža će nastupiti na temperaturi T, kada snaga zračenja zidova kotla postane jednaka upadnoj snazi. U ravnoteži, kotao ne troši energiju okoline. I sada punimo kotao tečnošću koja ključa na temperaturi Tk, koja se nalazi negde na sredini između To i T. Tečnost će početi da ključa, a njena para će pokretati mašinu 4. Tečnost koja ključa će održavati temperaturu kotla na nivou Tk, manjem od ravnotežnog T. Dakle, termodinamička ravnoteža neće biti postignuta, a energija zračenja koja upada na kotao će uvijek biti veća od energije koju emituje. Ovako izvedena kontinuirana opskrba energijom iz okoline u kotao će osigurati vječan rad parne mašine bez ikakve potrošnje goriva.
Nije li bolje koncentrisano elektromagnetno zračenje medija direktno pretvoriti u električnu struju, na primjer, pomoću fotonaponskih ćelija (slika 5)? Ovdje infracrveno zračenje medija 3 (na primjer, zidova prostorije) fokusirano ogledalom 4 pada na fotoćeliju 1, gdje se pretvara u električnu struju koja ide na opterećenje 2.

Rice. 5

Fotodetektori čak hvataju pozadinsko („relikt“) zračenje Univerzuma, iako je njegov nivo mnogo niži od našeg i odgovara zračenju crnog tijela sa temperaturom od samo 2,7 K. Stoga je moguće da će potonja opcija rade čak iu svemiru.
Ako su se nekome dopale ove moje "lude" ideje i on pravi prvi na svijetu radni model ovakvog perpetual motora, onda ovo, prema V.K. Oshchepkov, "u smislu praktičnih posljedica... može se uporediti samo s otkrićem primitivnog čovjeka načina da se vještački zapali vatra." Na moju veliku žalost, moji vječni motori su također neispravni, za što nije potrebno provoditi eksperimente radi provjere. Činjenica je da je elektromagnetno zračenje okoline izotropno - pada sa svih strana istim intenzitetom, pa ga je nemoguće fokusirati sočivom, ogledalom ili drugim uređajem.

Dakle, svi pokušaji da nas usrećite besplatnom energijom uzetom iz ravnotežnog okruženja su beskorisni i ostaće san pronalazača koji uzalud troše svoje radno vrijeme. Za dobivanje rada ili električne energije iz topline potrebna je temperaturna razlika, koja se postiže grijanjem ili se nalazi u prirodi, na primjer, u geotermalnim izvorima.

LITERATURA

1. V.G. Rodionov. Kolaps drugog zakona termodinamike. ZhRFM, 1996, br. 1 - 12, str. 5 - 16
2. Npr. Oparin. Fizičke osnove energije bez goriva. Ograničenje drugog zakona termodinamike. M., Uredništvo URSS, 2004
3. P.K. Oshchepkov. Život i san. M., Moskovski radnik, 1977, 1984
4. S. Kašnjikov. Običan perpetum motor. Moskva Komsomolec, 5.9.1980
5. N.E. Zaev. Bliski raspon energije. ZHRFM, 1991, br. 1, str. 12 - 21
6. N.E. Zaev. Uvjet za generiranje energije nelinearnim dielektricima i feritima. ZHRFM, 1991, br. 1, str. 49 - 52; Novi aspekti fizike. M., Javna korist, 1996, str. 73 - 77; Ruska misao, 1992, br.2, str. 7 - 28
7. Prijave za pronalaske br. 3601725, 3601726
8. ZHRFM, 1997, br. 1 – 12, str. 97-98
9. V. Petrov. Perpetualni motori XXI veka. Eter kao izvor energije. Inženjer, 2010, br. 8, str. 24 - 25
10. B.V. Karasev. Metode izvlačenja rada iz okoline sa konstantnom temperaturom (druga poruka). On Sat. “K.E. Ciolkovsky: naučna istraživanja. naslijeđe." Kaluga, 2008, str. 264 - 265
11. V. Petrov. Perpetualni motori XXI veka. Vazduh i pesak kao gorivo. Inženjer, 2010, br. 5, str. 22 - 23
12. V. Fedorov. Vodeni motori. Inženjer, 2003, br. 7, str. 12 - 14
13. V. Petrov. U vezi sa člankom V. Fedorova "Vodeni motori". Inženjer, 2003, br. 12, str. 5
14. S. Gerasimov. Levitacija: mit, stvarnost ili paradoks? Inženjer, 2009, br. 12, str. 6 - 9
15. S. Gerasimov. Difuzno rasejanje, sila dizanja i drugi zakon termodinamike. Inženjer, 2010, br. 10, str. 2-5
16. S.A. Gerasimov. O levitaciji i skriningu u gasnoj dinamici. Pitanja primijenjene fizike, 2005, br. 12
17. S.A. Gerasimov. Difuzno rasipanje i gasnodinamička levitacija. Savremene naučno-intenzivne tehnologije, 2010, br. 1
18. O. Lebedev. Može li se prekršiti drugi zakon termodinamike? Izumitelj i inovator, 1995, br. 1, str. osamnaest
19. V. Petrov. O crnom tijelu i ogledalu. Tehnika - omladina, 2004, br. 2, str. petnaest
20. V. Petrov. Korištenje topline okoline. Inženjer, 2011, br. 4, str. 24 - 26