Varmeveksling av menneskekroppen med miljøet.

Fra analysen av uttrykk (1) følger det at i prosessen med dekomponering av komplekse hydrokarboner (mat) dannes en viss mengde biologisk energi. En del av denne energien, som et resultat av irreversibiliteten til prosessene som skjer i menneskekroppen, omdannes til varme, som må fjernes til miljøet.

Fjerning av varme fra menneskekroppen skjer i det generelle tilfellet på grunn av konveksjon, termisk (stråling) stråling og fordampning.

Konveksjon - (fra latin overføring, levering) - oppstår på grunn av bevegelsen av mikroskopiske partikler av mediet (gass, væske) og er ledsaget av overføring av varme fra en mer oppvarmet kropp til en mindre oppvarmet kropp. Det er naturlig (fri) konveksjon forårsaket av inhomogeniteten til mediet (for eksempel en temperaturendring i gasstetthet) og tvunget. Som et resultat av konvektiv varmeoverføring overføres varme fra menneskekroppens åpne overflater til omgivelsesluften. Varmeoverføring ved konveksjon for menneskekroppen er vanligvis liten og utgjør omtrent 15 % av den totale varmemengden som frigjøres. Med en reduksjon i omgivelsestemperaturen og en økning i hastigheten, intensiveres denne prosessen kraftig og kan nå opptil 30%.

Termisk stråling (stråling) - dette er spredning av varme til miljøet fra den oppvarmede overflaten av menneskekroppen, den har en elektromagnetisk natur. Andelen av denne strålingen overstiger som regel ikke 10%.

Fordampning - dette er den viktigste måten å fjerne varme fra menneskekroppen ved høye omgivelsestemperaturer. Dette skyldes det faktum at i prosessen med å varme opp menneskekroppen, utvides perifere blodkar, noe som igjen øker blodsirkulasjonshastigheten i kroppen og følgelig øker mengden varme som overføres til overflaten. Samtidig åpnes svettekjertlene i huden (området av huden til en person, avhengig av dens antropologiske størrelse, kan variere fra 1,5 til 2,5 m 2), noe som fører til intensiv fordampning av fuktighet (svette) . Kombinasjonen av disse faktorene bidrar til effektiv avkjøling av menneskekroppen.

Med en reduksjon i lufttemperaturen på overflaten av menneskekroppen oppstår fortykkelse av huden (gåsehud) og innsnevring av perifere blodårer og svettekjertler. Som et resultat avtar hudens varmeledningsevne, og blodsirkulasjonshastigheten i de perifere områdene reduseres betydelig. Som et resultat reduseres mengden varme som fjernes fra menneskekroppen på grunn av fordampning betydelig.

Det har blitt fastslått at en person kan jobbe svært produktivt og føle seg komfortabel bare ved visse kombinasjoner av temperatur, fuktighet og lufthastighet.

Den russiske vitenskapsmannen I. Flavitsky viste i 1844 at en persons velvære avhenger av endringer i temperatur, fuktighet og lufthastighet. Han fant at for en gitt kombinasjon av mikroklimaparametere (temperatur, relativ fuktighet og lufthastighet), kan man finne en slik verdi for temperaturen på stillestående og fullt mettet luft som skaper en lignende termisk følelse. I praksis, for å søke etter dette forholdet, er den såkalte metoden for effektive temperaturer (ET) og effektive ekvivalente temperaturer (EET) mye brukt. Vurderingen av graden av påvirkning av ulike kombinasjoner av temperatur, fuktighet og lufthastighet på menneskekroppen utføres i henhold til nomogrammet vist i figur 3.

På venstre ordinatakse er temperaturverdiene plottet i henhold til det tørre termometeret, og til høyre - i henhold til det våte termometeret. Familien av kurver som krysser hverandre på ett punkt tilsvarer linjer med konstant lufthastighet. De skrå linjene definerer verdiene for effektiv-ekvivalente temperaturer. Ved null lufthastighet faller verdien av de ekvivalente effektive temperaturene sammen med verdien av den effektive temperaturen.

Til reduksjon av varmeforbruk streng regnskap for varmetap i prosessutstyr og varmenett. Varmetap avhenger av type utstyr og rørledninger, deres riktige drift og type isolasjon.

Varmetap (W) beregnes med formelen

Avhengig av type utstyr og rørledning, er den totale termiske motstanden:

for en isolert rørledning med ett lag isolasjon:

for en isolert rørledning med to lag isolasjon:

for teknologiske apparater med flerlags flate eller sylindriske vegger med en diameter på mer enn 2 m:

for teknologiske apparater med flerlags flate eller sylindriske vegger med en diameter på mindre enn 2 m:

bærer til den indre veggen av rørledningen eller apparatet og fra den ytre overflaten av veggen inn i miljøet, W / (m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - henholdsvis termisk ledningsevne av materialet til rørledningen, isolasjon, veggene til apparatet, /-te laget av veggen, W / (m. K); 5 ST. — apparatets veggtykkelse, m.

Varmeoverføringskoeffisienten bestemmes av formelen

eller i henhold til den empiriske ligningen

Overføringen av varme fra veggene i rørledningen eller apparatet til miljøet er preget av koeffisienten a n [W / (m 2 K)], som bestemmes av kriterium eller empiriske ligninger:

i henhold til kriterieligninger:

Varmeoverføringskoeffisientene a b og a n beregnes i henhold til kriterium eller empiriske ligninger. Hvis den varme kjølevæsken er varmt vann eller kondenserende damp, så a in > a n, dvs. 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:

ved empiriske ligninger:

Termisk isolasjon av enheter og rørledninger er laget av materialer med lav varmeledningsevne. Velvalgt termisk isolasjon kan redusere varmetapet til det omkringliggende rommet med 70 % eller mer. I tillegg øker det produktiviteten til termiske installasjoner, forbedrer arbeidsforholdene.

Rørledningens varmeisolasjon består hovedsakelig av et enkelt lag, toppbelagt for styrke med et lag av metallplate (takstål, aluminium etc.), tørr puss fra sementmørtler osv. Hvis det brukes et dekklag av metall , kan dens termiske motstand neglisjeres. Hvis dekklaget er gips, avviker dets varmeledningsevne litt fra den termiske ledningsevnen til termisk isolasjon. I dette tilfellet er tykkelsen på dekklaget, mm: for rør med en diameter på mindre enn 100 mm - 10; for rør med en diameter på 100-1000 mm - 15; for rør med stor diameter - 20.

Tykkelsen på den termiske isolasjonen og dekklaget bør ikke overstige den begrensende tykkelsen, avhengig av massebelastningene på rørledningen og dens totale dimensjoner. I tabellen. 23 viser verdiene for maksimal tykkelse på isolasjonen til damprørledninger, anbefalt av standardene for utforming av termisk isolasjon.

Termisk isolasjon av teknologiske enheter kan være enkeltlag eller flerlags. Varmetap gjennom termisk

isolasjon avhenger av type materiale. Varmetap i rørledninger beregnes for 1 og 100 m rørledningslengde, i prosessutstyr - for 1 m 2 av apparatets overflate.

Et lag med forurensninger på de indre veggene av rørledningene skaper ytterligere termisk motstand mot overføring av varme til det omkringliggende rommet. Termiske motstander R (m. K / W) under bevegelse av noen kjølevæsker har følgende verdier:

Rørledninger som leverer teknologiske løsninger til apparater og varme varmebærere til varmevekslere har beslag hvor en del av strømningsvarmen går tapt. Lokalt varmetap (W / m) bestemmes av formelen

Koeffisientene for lokal motstand til rørledninger har følgende verdier:

Ved sammenstilling av tabellen. 24 beregning av spesifikke varmetap ble utført for sømløse stålrørledninger (trykk< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

lufttemperaturen i rommet ble tatt lik 20 °C; hastigheten under fri konveksjon er 0,2 m/s; damptrykk - 1x10 5 Pa; vanntemperatur - 50 og 70 ° C; termisk isolasjon er laget i ett lag asbestledning, = 0,15 W / (m. K); varmeoverføringskoeffisient а„ \u003d 15 W / (m 2 - K).

Eksempel 1. Beregning av spesifikke varmetap i en damprørledning.

Eksempel 2. Beregning av spesifikke varmetap i en uisolert rørledning.

Gitt forhold

Rørledningen er av stål med en diameter på 108 mm. Nominell diameter d y = 100 mm. Damptemperatur 110°C, omgivelsestemperatur 18°C. Termisk ledningsevne av stål X = 45 W / (m. K).

Dataene som er oppnådd indikerer at bruk av termisk isolasjon reduserer varmetapene per 1 m rørledningslengde med 2,2 ganger.

Spesifikke varmetap, W/m 2 , i teknologiske apparater for produksjon av lær og toving er:

Eksempel 3. Beregning av spesifikke varmetap i teknologiske enheter.

1. Giant-trommelen er laget av lerk.

2. Tørketrommelfirmaet "Hirako Kinzoku".

3. Langbåt for farging av basker. Laget av rustfritt stål [k = 17,5 W/(m-K)]; det er ingen termisk isolasjon. De totale dimensjonene til langbåten er 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Veggtykkelsen er 8 ST = 4 mm. Prosesstemperatur t = = 90 °С; luft i verkstedet / av = 20 °С. Lufthastighet i verkstedet v = 0,2 m/s.

Varmeoverføringskoeffisienten a kan beregnes som følger: a = 9,74 + 0,07 At. Ved / cp \u003d 20 ° C, er a 10-17 W / (m 2. K).

Hvis overflaten til kjølevæsken til apparatet er åpen, beregnes de spesifikke varmetapene fra denne overflaten (W / m 2) med formelen

Industritjenesten "Capricorn" (Storbritannia) foreslår å bruke "Alplas"-systemet for å redusere varmetap fra åpne overflater av kjølevæsker. Systemet er basert på bruk av hule flytekuler av polypropylen som nesten helt dekker overflaten av væsken. Eksperimenter har vist at ved en vanntemperatur i en åpen tank på 90 ° C, reduseres varmetapene ved bruk av et lag med kuler med 69,5%, to lag - med 75,5%.

Eksempel 4. Beregning av spesifikke varmetap gjennom veggene i tørkeanlegget.

Veggene til tørketrommelen kan være laget av forskjellige materialer. Tenk på følgende veggstrukturer:

1. To lag stål med en tykkelse på 5 ST = 3 mm med isolasjon plassert mellom dem i form av en asbestplate med en tykkelse på 5 And = 3 cm og termisk ledningsevne X og = 0,08 W / (m. K) .

Termisk forurensning refererer til fenomener der varme slippes ut i vannmasser eller til atmosfærisk luft. Samtidig stiger temperaturen mye høyere enn gjennomsnittsnormen. Termisk forurensning av naturen er assosiert med menneskelige aktiviteter og klimagassutslipp, som er hovedårsaken til global oppvarming.

Kilder til termisk forurensning av atmosfæren

Det er to grupper av kilder:

• naturlig - dette er skogbranner, vulkaner, tørre vinder, prosesser for nedbrytning av levende og planteorganismer;
• menneskeskapte er olje- og gassbehandling, industriell aktivitet, termisk kraftteknikk, kjernekraftteknikk, transport.

Hvert år kommer rundt 25 milliarder tonn karbonmonoksid, 190 millioner tonn svoveloksid, 60 millioner tonn nitrogenoksid inn i jordens atmosfære som et resultat av menneskelig aktivitet. Halvparten av alt dette avfallet tilføres som følge av aktivitetene til energiindustrien, industrien og metallurgien.

De siste årene har mengden avgasser fra biler økt.

Effekter

I storbyer med store industribedrifter opplever den atmosfæriske luften den sterkeste termiske forurensningen. Den mottar stoffer som har høyere temperatur enn luftlaget på den omkringliggende overflaten. Temperaturen på industrielle utslipp er alltid høyere enn det gjennomsnittlige overflatelaget av luft. For eksempel, under skogbranner, fra eksosrørene til biler, fra rørene til industribedrifter, ved oppvarming av hus, frigjøres strømmer av varm luft med forskjellige urenheter. Temperaturen til en slik strøm er omtrent 50-60 ºС. Dette laget øker den gjennomsnittlige årlige temperaturen i byen med seks til syv grader. "Øyer av varme" dannes i og over byer, noe som fører til økt overskyethet, samtidig som nedbørsmengden øker og luftfuktigheten øker. Når forbrenningsproduktene tilsettes fuktig luft, dannes fuktig smog (som London-smog). Økologer sier at i løpet av de siste 20 årene har gjennomsnittstemperaturen i troposfæren økt med 0,7ºC.

Kilder til termisk jordforurensning

Kildene til termisk jordforurensning i store byer og industrisentre er:

• gassrør fra metallurgiske bedrifter, temperaturen når 140-150ºС;
• varmenett, temperatur ca 60-160ºС;
• kommunikasjonsuttak, temperatur 40-50ºC.

Konsekvensene av termisk påvirkning på jorddekket

Gassrør, varmeledninger og kommunikasjonsuttak øker jordtemperaturen med flere grader, noe som påvirker jorda negativt. Om vinteren fører dette til snøsmelting og som et resultat frysing av overflatelagene i jorda, og om sommeren skjer den motsatte prosessen, det øverste jordlaget varmes opp og tørkes. nært knyttet til vegetasjon og levende mikroorganismer som lever i den. En endring i sammensetningen påvirker livet deres negativt.

Kilder til termisk forurensning av hydrologiske objekter

Termisk forurensning av reservoarer og kystnære havområder oppstår som følge av utslipp av avløpsvann til reservoarer fra atom- og termiske kraftverk og industribedrifter.

Konsekvenser av avløpsutslipp

Utslipp av kloakk fører til en økning i vanntemperaturen i reservoarene med 6-7 ºС, området med slike varme flekker kan nå opptil 30-40 km2.

Varme lag med vann danner en slags film på overflaten av vannmassen, som hindrer naturlig vannutveksling og ikke blandes med bunnlagene), oksygenmengden avtar, og organismenes behov for det øker, mens arten antall alger øker.

Den største graden av termisk vannforurensning utføres av kraftverk. Vann brukes til å kjøle ned NPP-turbiner og gasskondensat i TPP-er. Vannet som brukes av kraftverk varmes opp med omtrent 7-8 ºС, hvoretter det slippes ut i nærliggende vannforekomster.

En økning i vanntemperaturen i reservoarer påvirker levende organismer negativt. For hver av dem er det et temperaturoptimum der befolkningen føler seg bra. I det naturlige miljøet, med en langsom økning eller reduksjon i temperatur, tilpasser levende organismer seg gradvis til endringer, men hvis temperaturen stiger kraftig (for eksempel med et stort volum avløpsutslipp fra industribedrifter), har ikke organismene tid å akklimatisere seg. De får varmesjokk, som et resultat av at de kan dø. Dette er en av de mest negative konsekvensene av termisk forurensning for liv i vann.

Men det kan være andre, mer skadelige konsekvenser. For eksempel effekten av termisk vannforurensning på stoffskiftet. Med en økning i temperaturen i organismer øker stoffskiftet, og oksygenbehovet øker. Men når vanntemperaturen stiger, synker oksygeninnholdet i det. Dens mangel fører til døden til mange arter av levende organismer i vann. Den nesten 100 % ødeleggelsen av fisk og virvelløse dyr fører til at vanntemperaturen stiger med flere grader om sommeren. Når temperaturregimet endres, endres også atferden til fisk, naturlig migrasjon forstyrres, og det oppstår utidig gyting.

Dermed kan en økning i vanntemperatur endre artsstrukturen til vannforekomster. Mange fiskearter enten forlater disse områdene eller dør. Algene som er karakteristiske for disse stedene er erstattet av varmekjære arter.

Hvis sammen med varmt vann kommer organiske og mineralske stoffer (husholdningskloakk, mineralgjødsel vasket av fra åkrene) inn i reservoarene, formerer algene seg raskt, de begynner å danne en tett masse som dekker hverandre. Som et resultat av dette oppstår deres død og forfall, noe som fører til pest av alle levende organismer i reservoaret.

Termisk forurensning av reservoarer er farlig.De genererer energi ved hjelp av turbiner, eksosgassen må avkjøles fra tid til annen. Brukt vann slippes ut i reservoarene. På store når mengden 90 m 3. Dette betyr at en kontinuerlig varm strøm kommer inn i reservoaret.

Skader fra forurensning av akvatiske økosystemer

Alle konsekvensene av termisk forurensning av vannforekomster forårsaker katastrofal skade på levende organismer og endrer habitatet til personen selv. Forurensningsskader:

• estetisk (utseendet til landskap er forstyrret);
• økonomisk (avvikling av konsekvensene av forurensning, forsvinningen av mange fiskearter);
• økologisk (arter av akvatisk vegetasjon og levende organismer blir ødelagt).

Volumene av varmt vann som slippes ut av kraftverk vokser stadig, derfor vil temperaturen i vannforekomster også øke. I mange elver vil det ifølge miljøvernere øke med 3-4 °C. Denne prosessen er allerede i gang. For eksempel, i noen elver i Amerika er vannoveroppheting omtrent 10-15 ° C, i England - 7-10 ° C, i Frankrike - 5 ° C.

Termisk forurensning av miljøet

Termisk forurensning (termisk fysisk forurensning) er en form som skyldes en økning i omgivelsestemperaturen. Årsakene er industrielle og militære utslipp av oppvarmet luft, store branner.

Termisk forurensning av miljøet er assosiert med arbeidet til bedrifter innen kjemisk industri, papirmasse og papir, metallurgisk industri, trebearbeidingsindustri, termiske kraftverk og kjernekraftverk, som krever store mengder vann for å avkjøle utstyr.

Transport er en kraftig forurensning av miljøet. Omtrent 80 % av alle årlige utslipp kommer fra biler. Mange skadelige stoffer er spredt over betydelige avstander fra forurensningskilden.

Når gass brennes ved termiske kraftverk, oppstår det i tillegg til den kjemiske påvirkningen på atmosfæren også termisk forurensning. I tillegg, omtrent innenfor en radius på 4 km fra fakkelen, er mange planter i deprimert tilstand, og innenfor en radius på 100 meter dør vegetasjonsdekket.

Hvert år genereres det rundt 80 millioner tonn forskjellig industri- og husholdningsavfall i Russland, som er en kilde til forurensning av jorddekke, vegetasjon, grunn- og overflatevann og atmosfærisk luft. I tillegg er de en kilde til stråling og termisk forurensning av naturlige gjenstander.

Landvann er forurenset med en rekke kjemisk avfall som kommer dit når mineralgjødsel og plantevernmidler vaskes av jorda, med kloakk og industriavløp. Termisk og bakteriell forurensning forekommer i reservoarer, mange arter av planter og dyr dør.

Enhver utslipp av varme til det naturlige miljøet fører til en endring i temperaturen til komponentene, de nedre lagene i atmosfæren, jord og hydrosfæreobjekter er spesielt påvirket.

I følge økologer er termiske utslipp til miljøet ennå ikke i stand til å påvirke planetens balanse, men de har en betydelig innvirkning på et spesifikt område. For eksempel er lufttemperaturen i store byer vanligvis litt høyere enn utenfor byen; det termiske regimet til elver eller innsjøer endres når avløpsvann fra termiske kraftverk slippes ut i dem. Artssammensetningen til innbyggerne i disse områdene er i endring. Hver art har sitt eget temperaturområde der arten er i stand til å tilpasse seg. For eksempel er ørret i stand til å overleve i varmt vann, men er ikke i stand til å formere seg.

Dermed påvirker termiske utslipp også biosfæren, selv om dette ikke er på planetarisk skala, men det er også merkbart for mennesker.

Temperaturforurensning av jorddekket er full av at det er et nært samspill med dyr, vegetasjon og mikrobielle organismer. Med en økning i jordtemperaturen endres vegetasjonsdekket til mer varmekjære arter, mange mikroorganismer dør, ute av stand til å tilpasse seg nye forhold.

Termisk forurensning av grunnvann oppstår på grunn av inntrengning av avrenning i akviferer. Dette påvirker kvaliteten på vannet, dets kjemiske sammensetning og termiske regime negativt.

Termisk forurensning av miljøet forverrer livsvilkårene og menneskelig aktivitet. I byer, ved høye temperaturer kombinert med høy luftfuktighet, opplever folk hyppig hodepine, generell ubehag og blodtrykkshopp. Høy luftfuktighet fører til korrosjon av metaller, skade på kloakk, varmerør, gassrør og så videre.

Konsekvenser av miljøforurensning

Det er mulig å spesifisere alle konsekvensene av termisk forurensning av miljøet og fremheve hovedproblemene som må løses:

1. Varmeøyer dannes i store byer.

2. Smog dannes, luftfuktigheten øker og det dannes permanent uklarhet i megabyer.

3. Problemer oppstår i elver, innsjøer og kystområder i hav og hav. På grunn av temperaturøkningen blir den økologiske balansen forstyrret, mange arter av fisk og vannplanter dør.

4. Endre de kjemiske og fysiske egenskapene til vann. Den blir ubrukelig selv etter rengjøring.

5. Levende organismer i vannforekomster dør eller er i en deprimert tilstand.

6. Økende grunnvannstemperaturer.

7. Jordens struktur og dens sammensetning blir forstyrret, vegetasjonen og mikroorganismene som bor i den blir undertrykt eller ødelagt.

Termisk forurensning. Forebygging og tiltak for å forhindre det

Hovedtiltaket for å forhindre termisk forurensning av miljøet er gradvis oppgivelse av bruken av drivstoff, en fullstendig overgang til alternativ fornybar energi: sol, vind og vannkraft.

For å beskytte vannområdene mot termisk forurensning i turbinens kjølesystem, er det nødvendig å konstruere reservoarer - kjølere, hvorfra vann etter kjøling igjen kan brukes i kjølesystemet.

De siste tiårene har ingeniører forsøkt å eliminere dampturbinen i termiske kraftverk, ved å bruke den magnetohydrodynamiske metoden for å konvertere termisk energi til elektrisk energi. Dette reduserer termisk forurensning av området rundt og vannforekomster betydelig.

Biologer søker å identifisere grensene for stabiliteten til biosfæren som helhet og individuelle arter av levende organismer, så vel som grensene for likevekten til biologiske systemer.

Økologer studerer på sin side graden av påvirkning av menneskelig økonomisk aktivitet på naturlige prosesser i miljøet og søker å finne måter å forhindre negative påvirkninger på.

Beskytter miljøet mot termisk forurensning

Det er vanlig å dele termisk forurensning inn i planetarisk og lokal. På planetarisk skala er ikke forurensningen særlig stor og utgjør bare 0,018 % av solstrålingen som kommer inn på planeten, det vil si innenfor én prosent. Men termisk forurensning har en sterk innvirkning på naturen på lokalt nivå. For å regulere denne påvirkningen i de fleste industrialiserte land er det innført grenser (grenser) for termisk forurensning.

Som regel er grensen satt for regimet til vannforekomster, siden det er hav, innsjøer og elver som i stor grad lider av termisk forurensning og får hoveddelen.

I europeiske land bør vannforekomster ikke varmes opp med mer enn 3 ° C fra deres naturlige temperatur.

I USA, i elver, bør vannoppvarming ikke være hvitere enn 3 ° C, i innsjøer - 1,6 ° C, i vannet i hav og hav - 0,8 ° C.

I Russland bør vanntemperaturen i reservoarene ikke stige med mer enn 3 °C sammenlignet med gjennomsnittstemperaturen i den varmeste måneden. I reservoarer bebodd av laks og andre kuldeelskende fiskearter kan ikke temperaturen økes med mer enn 5 °C, ikke mer enn 20 °C om sommeren og 5 °C om vinteren.

Omfanget av termisk forurensning nær store industrisentre er ganske betydelig. Så, for eksempel, fra et industrisenter med en befolkning på 2 millioner mennesker, fra et atomkraftverk og et oljeraffineri, sprer termisk forurensning seg 120 km unna og 1 km i høyden.

Økologer foreslår å bruke termisk avfall til husholdningsbehov, for eksempel:

• for vanning av jordbruksland;
• i drivhusindustrien;
• å opprettholde det nordlige farvannet i en isfri tilstand;
• for destillasjon av tunge produkter fra oljeindustrien og fyringsolje;
• for oppdrett av varmekjære fiskearter;
• for bygging av kunstige dammer, oppvarmet om vinteren, for ville vannfugler.

På planetarisk skala påvirker termisk forurensning av det naturlige miljøet indirekte global klimaoppvarming. Utslipp fra industribedrifter påvirker ikke temperaturøkningen direkte, men fører til at den øker som følge av drivhuseffekten.

For å løse miljøproblemer og forhindre dem i fremtiden, må menneskeheten løse en rekke globale problemer og rette all innsats for å redusere luftforurensning, termisk forurensning av planeten.

Miljøet rundt oss - luft, vann, jord inneholder en enorm mengde varme. Termisk energi er assosiert med den kaotiske bevegelsen til molekylene i mediet og er lik null bare ved null absolutt temperatur (T = 0 K). Ved vanlige temperaturer T ~ 300 K er det lik W = mCT, der m er massen til mediet, C er dets spesifikke varme. Med tanke på den enorme massen er denne energien tilstrekkelig til å dekke alle menneskehetens behov. Det er dette de prøver å bruke i enheter som kalles evighetsmaskiner av den andre typen.

Evigbevegelsesmaskiner av den andre typen bryter ikke loven om bevaring av energi (den første loven om termodynamikk), siden de ikke tar den fra ingenting, men fra miljøet. De motsier en annen grunnleggende naturlov - termodynamikkens andre lov, ifølge hvilken arbeid i en varmemotor bare kan oppnås hvis det er en temperaturforskjell. Tilstedeværelsen av energi er en nødvendig, men ikke tilstrekkelig betingelse for praktisk bruk. For eksempel, hvis det er en alpin innsjø fylt med vann, men det er ingen mulighet for å drenere den inn i et reservoar med et lavere nivå, så kan du ikke bygge et vannkraftverk her, siden det er umulig å få en vannføring som roterer turbiner. Hvis det er en leder med positivt elektrisk potensial, er det nødvendig med en andre leder med lavere eller negativt potensial for å få strømmen som tenner pæren. Tilsvarende, i varme: For at en varmemotor skal kunne jobbe fra miljøets energi, er det nødvendig å "tømme" dens termiske energi, som det trengs en gjenstand med lavere temperatur, kalt kjøleskap.

I følge termodynamikken kan den maksimale effektiviteten til en varmemotor oppnås i Carnot-syklusen, der den er

Effektivitet = (Tn - Tx) / Tn. (en)

Her er Tn og Tx temperaturene på varmeapparatet og kjøleskapet. Fra (1) følger det at effektiviteten alltid er mindre enn enhet. Under likevektsforhold, når det ikke er noen temperaturforskjell i omgivelsene, dvs. Tn = Tx, effektivitet = 0. Derfor kan ingen varmemotor arbeide under forhold med termisk likevekt, til tross for tilstedeværelsen av en tilstrekkelig mengde varme som spres rundt. Turbiner av kraftverk, dampmaskiner, forbrenningsmotorer og andre eksisterende termiske energikilder produserer arbeid ved å varme opp gass til høye temperaturer Tn og slippe den ut i miljøet med en lavere temperatur Tx, men for oppvarming er vi tvunget til å brenne drivstoff. Oppfinnerne av evighetsmaskiner streber etter å oppnå miljøvennlig, gratis og ubegrenset energi uten å brenne drivstoff, med samme Tn og Tx. Hva regner de med?

Mange er overbevist om at den andre loven er feil. Formann i det russiske fysiske foreningen V.G. Rodionov kalte artikkelen sin "The collapse of the second law of thermodynamics", og E.G. Oparin boken hans - "Fysisk grunnlag for drivstofffri energi. Begrensning av termodynamikkens andre lov". De fleste av dem prøver å konsentrere den spredte interne termiske energien til miljøet på ett sted, og omgå det andre prinsippet. Samtidig siterer de F. Engels, som kritiserte konklusjonene fra den andre loven om det uunngåelige ved universets termiske død, argumenterte: å fungere aktivt» (Dialectics of Nature, 1975, s. 22).

Siden evighetsmaskiner av den andre typen ikke motsier marxismens dialektikk og klassikere, begynte de offisielt å bli behandlet den 10. juni 1954, etter ordre fra presidiet til USSR Academy of Sciences. Arbeidet ble betrodd ledet av P.K. Oshchepkov.

Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992) på 1930-tallet var engasjert i radiodeteksjon av fly, der Marshal M.N. Tukhachevsky. Imidlertid gjorde deteksjonsmetoden valgt «på grunnlag av den kreative anvendelsen av den marxistiske dialektiske metoden» (s. 88) ved signalfading under flyvningen til et fly mellom en radiosender og en mottaker (slik A.S. Popov en gang gjorde) ikke skiller seg til det bedre fra den nye impulsradarmetoden. Aktivitetene til ingeniør Oshchepkov og Marshal Tukhachevsky skadet forsvarsevnen til landet vårt. Derfor ble Oshchepkov i 1937 dømt til 10 år for vraking, og sjefen hans ble dømt til dødsstraff. I en fengselscelle, mens han drømte om varme, oppdaget Oshchepkov, med hans ord, loven om energikonsentrasjon, ifølge hvilken "konsentrasjonen og dekonsentrasjonen av energi i naturen må eksistere i en dialektisk enhet."

Etter løslatelsen ble Oshchepkov foretrukket av Khrusjtsjov-ledelsen, ble doktor i tekniske vitenskaper, professor, æret arbeider for vitenskap og teknologi ved RSFSR, direktør for Institute of Introscopy ved Vitenskapsakademiet, men fortsatte å engasjere seg i vrakingsaktiviteter . Ved å betrakte ordene til F. Engels som en indikasjon på handling, opprettet han i 1967 ved hans institutt en avdeling for evighetsbevegelsesmaskiner av den andre typen og Public Institute of Energy Inversion (ENIN), i hvis arbeid han involverte tusenvis av forskere og ingeniører fra forskjellige byer. Oshchepkov satte en spesifikk oppgave: "Å finne slike prosesser som ville tillate direkte og umiddelbar konvertering av den termiske energien i det omkringliggende rommet til elektrisk energi ... Oppdage måter for kunstig konsentrasjon, konsentrasjon av spredt energi for å gi den nye aktive former ... ". Kollega av Oshchepkov M.P. Krivykh formulerte denne oppgaven i vers:

Her trengs en veldig dristig måte,
Så den likevektsvarmen
Rolig og dyktig
Konsentrasjonen rant.

Selvfølgelig ble ingen energikonsentrasjon oppnådd av instituttet (og kunne ikke ha blitt det). For arbeidet til Oshchepkov, sanksjonert av Vitenskapsakademiet og vanære over sovjetisk vitenskap, blir ledende akademikere tvunget til å rettferdiggjøre seg overfor verdens vitenskapelige fellesskap i avisen Pravda (21. og 22. november 1959, 22. juni 1987). Kanskje den eneste operative evighetsbevegelsesmaskinen var apparatet, som ble demonstrert for oppsiktsvekkende journalister av Oshchepkov selv. Her er hvordan korrespondenten til Moskovsky Komsomolets-avisen S. Kashnikov beskriver ham. "Det er en liten installasjon på bordet: en tynn ledning, knapt synlig for øyet, er koblet i den ene enden til en elektrisk måleenhet, og i den andre enden til ingenting. Ingen strømkilder ... Og enheten viser: strømmen flyter! Energi tas direkte fra luften. Varmen fra miljøet omdannes til energien fra elektronenes bevegelse, og uten temperaturfall.» Faktisk fungerte ledningene som en antenne som mottok signaler fra radiostasjoner, TV-sentre, industriell støy og nettverksforstyrrelser. Det er usannsynlig at professoren ikke visste dette, men han klarte å lure en journalist som var analfabet i fysikk.

Om effektivitetsfaktoren som hates av ham, skriver Oshchepkov: "Verdien av denne koeffisienten kan i prinsippet ikke være lavere enn 100% - dette ville bety at energien som tilføres apparatet forsvinner" (, s. 264). Faktisk, sammen med nyttig arbeid, er en del av den brukte energien alltid bortkastet ubrukelig.

Entusiaster fortsetter å jobbe med å lage evighetsmaskiner av den andre typen i det 21. århundre. De åpnet til og med sitt eget vitenskapsakademi, kalt International Academy of Energy Inversions. PC. Oshchepkova. Et fullverdig medlem av dette akademiet E.G. Oparin skriver at «Verden er ikke ordnet i det hele tatt slik vi ser den gjennom prismet til termodynamikkens dogmer, som P.K. Oshchepkov stilte korrekt problemet med konsentrasjonen av miljøenergi. Løsningen på dette problemet er ikke forbudt av naturen og vil åpne en kvalitativt ny æra med drivstofffri energi." Og teoretikeren av evighetsmaskiner av den andre typen, kandidat for tekniske vitenskaper N.E. Zaev mener: "Energioverflod ... kommer kanskje ikke fra overflod av ild i det hele tatt, men på den annen side ... Konsentratorer av miljøenergi (ECs, cassors) på en rekke prinsipper - dette er grunnlaget for energien av overflod." I 1991 uttalte han at "en effektiv produksjon av forskning (cassors) vil bli gitt om 3 til 5 år." Siden den gang har det gått mer enn 20 år, men av en eller annen grunn var det ingen virkelig operative enheter, og nei.

Naturen lar seg ikke lure. Termodynamikkens andre lov sikrer stabiliteten. Energi forsvinner bare av seg selv. Hvis en spontan konsentrasjon av kosmisk, vakuum, luft eller annen energi var mulig, ville uventet oppstått her og der energiklumper for lenge siden ha brent alt liv, inkludert oss.
Imidlertid jobber oppfinnerne. Og som de sier, det du søker, vil du alltid finne. IKKE. Zaev skapte evighetsmaskiner av den andre typen på ferroelektrikk og ferritter, og ifølge ham handlet og patenterte dem. Økningen i utgangseffekt i forhold til inngangen nådde ham opptil 10 ganger. The Russian Physical Society klassifiserer Zaevs "cassors" som tekniske prosjekter "av prioritert nasjonal økonomisk betydning innen energi", og forfatteren deres ble vinner av dette samfunnets pris. Imidlertid klarte han å oppnå det annonserte resultatet ved å analfabet måle utgangseffekten til en ikke-sinusformet strøm.

Det gjøres søk etter driftssyklusen til en varmemotor av den beste Carnot-syklusen, der effektiviteten ikke vil være lavere, ifølge formel (1), men høyere enn enhet. Dette ble gjort av kandidaten for fysiske og matematiske vitenskaper fra Moskva-senteret til State Meteorological Service B.V. Karasev. Effektiviteten til varmemotorsyklusen bør være 3 eller enda mer, noe som sikrer drift uten drivstoff til det enkleste apparatet som inneholder sylinder 1 fylt med vanlig luft 3 og selvgående stempel 2 i den (fig. 1). Det sier seg selv at det også finnes en veivmekanisme, en veivaksel og et svinghjul. Det positive resultatet av beregningen ble oppnådd på grunn av at forfatteren gjorde en elementær feil ved beregning av effektiviteten, som her faktisk alltid er mindre enn én.

Ris. 1. Motor Karasev

Det viser seg at det er mulig å ikke finne opp nye sykluser, men å begrense oss til den gamle Carnot-syklusen og lage en evighetsmaskin basert på den. For å gjøre dette er det nok å erstatte effektiviteten i formel (1) ikke den absolutte temperaturen i Kelvin, men temperaturen som brukes i hverdagen i grader Celsius, slik oppfinneren fra Omsk V. Fedorov gjorde. For eksempel, ved å ta Tn = 20 °C, og Tx = -180 °C, fikk han en effektivitet = 10, dvs. 1000 %. Motordesignet er likt det forrige (fig. 1), og den samme luften brukes som arbeidsvæske. Nå, som forfatteren bemerker, kan vi omgå "all-planet oil mafia" og redde sivilisasjonen fra økologisk katastrofe. Imidlertid, hvis temperaturene på varmeren og kjøleskapet, som det burde være, er uttrykt i Kelvin i formel (1): Tn = 293 K, Tx = 93 K, vil sykluseffektiviteten være 68%. Følgelig vil vi ikke motta noen energi, og for å flytte stempelet blir vi tvunget til å gjøre arbeid eller brenne den samme oljen.

Fysikkens velkjente «refuter», kandidat i fysikk og matematikk, førsteamanuensis i SFU S.A. Gerasimov hevder i sine artikler at termodynamikkens andre lov "er preget av en lunefull karakter." «Nesten alle av oss har både kjøleskap og varmeovn hjemme, men ingen av oss la merke til at de begynte å bevege seg under jobb. Omvendt betyr ikke fraværet av kjøleskap eller varmeovn fravær av bevegelse i det hele tatt. På bakgrunn av dette foreslår han en gravilett i form av et ark, hvor den ene siden er glatt og den andre grov (fig. 2). Dette magiske teppet løftes ikke av en drivstoff-brennende motor, men av støt fra luftmolekyler, hvis kraft på den grove siden angivelig avviker med 10 prosent eller mer fra kraften som atmosfæren presser på en jevn overflate.

Ris. 2. Teppe Gerasimov

Som et resultat, ifølge Gerasimovs beregninger, kan en kvadratmeter "teppe" løfte 10 tonn last. Selv om forfatteren ikke laget en modell av et gravitasjonsfly, hevder han likevel at "alt som er mulig vil definitivt manifestere seg ikke bare på papir, men også i form av en passende teknisk enhet". Dessverre glemte (eller visste ikke) adjunkten skolefysikkkurset, ifølge hvilket lufttrykket på begge sider av arket er det samme.

Forskere fra Institutt for generell fysikk ved det russiske vitenskapsakademiet S.I. tåler heller ikke den andre loven. Yakovlenko, S.A. Mayorov og A.N. Tkachev. Dataeksperimentet deres viste at et termisk isolert Coulomb-plasma varmes opp av seg selv uten ytre påvirkninger. Av en eller annen grunn laget de ikke en "evig" varmeovn på dette prinsippet, selv om de kunne bli berømte og tjene penger.
Den andre loven sier at det er umulig å konsentrere termisk energi, dvs. kaotisk mekanisk bevegelse av partiklene i mediet, og oppnå arbeid på grunn av dette. Er det mulig å bruke energien til elektromagnetisk stråling som oppstår i et medium når dets molekyler kolliderer med hverandre? Denne termiske elektromagnetiske strålingen opptar et bredt frekvensområde og ligger i det infrarøde området av spekteret ved romtemperatur, og skifter til det synlige området ved omgivelsestemperaturer over 500 - 1000 ° C. Elektromagnetisk stråling kan konsentreres ved hjelp av linser, speil, diffraksjonsgitter av det tilsvarende bølgelengdeområdet.

Ingeniør E. Shu fra byen Noginsk i "Technology for Youth" nr. 2/2003 foreslo å bruke en spinner som den som ble brukt av P.N. Lebedev for å måle lystrykket. Den ene siden av bladene er laget speil, og den andre er svertet. Ifølge forfatteren må spinneren rotere, siden trykket av elektromagnetisk stråling på speilsiden, som fotoner reflekteres fra, er dobbelt så mye som på den svarte siden, hvorfra de absorberes. Ubrukbarheten til enheten er åpenbar, siden den svertede siden av bladene i seg selv avgir fotoner og, ved retur, balanserer trykket.

For utviklingen av sinnet til en nysgjerrig leser, foreslo jeg selv en treenighet av evighetsmaskiner som "konsentrerer" den elektromagnetiske strålingen fra miljøet. En av dem er vist i fig. 3.

Ris. 3.

I et varmeisolert rom 1 er det en turbin 2 med speilblad 3. På den ene siden av turbinen er det installert en elektromagnetisk strålingskonsentrator - et konkavt speil 4, og på den andre, la det være en vegg 5 i rommet , malt svart. På siden av bladet 3, vendt mot veggen 5, faller strålingen fra veggen, og på motsatt side - strålingen konsentrert av speilet 4. Siden trykket av elektromagnetiske bølger er direkte proporsjonalt med energitettheten (eller antall innfallende fotoner), så, i motsetning til Shu-enheten, vil trykket på forskjellige sider av skulderbladene ha forskjellig. Så hvis diameteren på speilet er lik 1 m, og bladene - 1 cm, vil strålingstettheten, og følgelig trykket fra siden av speilet være 10 000 ganger større enn fra baksiden, hvor den ukonsentrerte strømmen faller. Som et resultat vises en differensialkraft, og turbinen skal begynne å rotere. For å forsterke effekten kan lignende konsentratorer rettes mot andre blader. Selvfølgelig er den resulterende kraften veldig liten, men P.N. Lebedevs spinner snurret! Og viktigst av alt, selve det faktum å få jobb uten varmeapparat og kjøleskap, på grunn av miljøets indre energi!

Den andre versjonen av en slik motor inneholder en svertet dampkjele 1, på hvilken termisk elektromagnetisk stråling av veggene i et varmeisolert rom 3 (miljø) er fokusert av linser 2 (fig. 4).

Ris. fire.

Kjele 1 er forbundet med rør til dampmaskin 4, hvis kjøleskap er miljøet. Siden tettheten til den fokuserte fluksen av termisk elektromagnetisk stråling fra miljøet som faller inn på veggene til kjelen er tusenvis av ganger større enn den til den ufokuserte, vil temperaturen til kjelen begynne å stige og bli høyere enn temperaturen til kjelen. miljø og veggene i rommet Til. Termodynamisk likevekt vil komme ved en temperatur T, når strålingseffekten til kjeleveggene blir lik innfallseffekten. I likevekt bruker ikke kjelen miljøenergi. Og nå fyller vi kjelen med en væske som koker ved en temperatur Tk, som ligger et sted midt mellom To og T. Væsken vil begynne å koke, og dampen vil drive maskin 4. Den kokende væsken vil opprettholde temperaturen på kjelen på et nivå Tk, mindre enn likevekten T. Derfor vil termodynamisk likevekt ikke oppnås, og energien til strålingen som faller inn på kjelen vil alltid være større enn energien som sendes ut av den. Gjennomført på denne måten vil en kontinuerlig tilførsel av energi fra miljøet til kjelen sikre dampmaskinens evige drift uten drivstofforbruk.
Er det ikke bedre å konvertere den konsentrerte elektromagnetiske strålingen til mediet direkte til elektrisk strøm, for eksempel ved hjelp av solcelleceller (fig. 5)? Her faller den infrarøde strålingen til mediet 3 (for eksempel veggene i rommet) fokusert av speilet 4 på fotocellen 1, hvor den omdannes til en elektrisk strøm som går til lasten 2.

Ris. 5

Fotodetektorer fanger til og med bakgrunnsstrålingen ("relikvie") fra universet, selv om nivået er mye lavere enn vårt og tilsvarer strålingen fra en svart kropp med en temperatur på bare 2,7 K. Derfor er det mulig at det sistnevnte alternativet vil jobbe selv i verdensrommet.
Hvis noen likte disse "gale" ideene mine og han bygger verdens første fungerende modell av en slik evighetsmaskin, så er dette, ifølge V.K. Oshchepkov, "i form av praktiske konsekvenser ... kan bare sammenlignes med oppdagelsen av primitive mennesker av måter å kunstig lage ild." Til min store beklagelse er mine evighetsbevegelsesmaskiner også ubrukelige, noe det ikke er nødvendig å utføre eksperimenter for å verifisere. Faktum er at den elektromagnetiske strålingen fra miljøet er isotropisk - den faller fra alle sider med samme intensitet, og derfor er det umulig å fokusere den med en linse, speil eller annen enhet.

Dermed er alle forsøk på å gjøre oss fornøyde med gratis energi hentet fra et likevektsmiljø ubrukelig og vil forbli drømmen til oppfinnere, og kaste bort arbeidstiden forgjeves. For å få arbeid eller elektrisitet fra varme kreves en temperaturforskjell, som oppnås ved oppvarming eller finnes i naturen, for eksempel i geotermiske kilder.

LITTERATUR

1. V.G. Rodionov. Sammenbruddet av termodynamikkens andre lov. ZhRFM, 1996, nr. 1 - 12, s. 5 - 16
2. F.eks. Oparin. Fysisk grunnlag for drivstofffri energi. Begrensning av termodynamikkens andre lov. M., redaksjonell URSS, 2004
3. P.K. Oshchepkov. Liv og drøm. M., Moskva-arbeider, 1977, 1984
4. S. Kashnikov. Vanlig evighetsmaskin. Moskva Komsomolets, 5.09.1980
5. N.E. Zaev. Nær rekkevidde av energi. ZHRFM, 1991, nr. 1, s. 12 - 21
6. N.E. Zaev. Betingelsen for å generere energi ved hjelp av ikke-lineære dielektriske stoffer og ferritter. ZHRFM, 1991, nr. 1, s. 49 - 52; Nye fasetter av fysikk. M., Allmennnytte, 1996, s. 73 - 77; Russisk tanke, 1992, nr. 2, s. 7 - 28
7. Søknader om oppfinnelser nr. 3601725, 3601726
8. ZHRFM, 1997, nr. 1 – 12, s. 97-98
9. V. Petrov. Evigbevegelsesmaskiner fra XXI århundre. Eter som energikilde. Ingeniør, 2010, nr. 8, s. 24 - 25
10. B.V. Karasev. Metoder for å trekke ut arbeid fra et miljø med konstant temperatur (andre melding). På lør. «K.E. Tsiolkovsky: forskningsvitenskapelig. arv." Kaluga, 2008, s. 264 - 265
11. V. Petrov. Evigbevegelsesmaskiner fra XXI århundre. Luft og sand som drivstoff. Ingeniør, 2010, nr. 5, s. 22 - 23
12. V. Fedorov. Vannmotorer. Ingeniør, 2003, nr. 7, s. 12 - 14
13. V. Petrov. Angående artikkelen av V. Fedorov "Vannmotorer". Ingeniør, 2003, nr. 12, s. 5
14. S. Gerasimov. Levitasjon: myte, virkelighet eller paradoks? Ingeniør, 2009, nr. 12, s. 6 - 9
15. S. Gerasimov. Diffus spredning, løftekraft og termodynamikkens andre lov. Ingeniør, 2010, nr. 10, s. 2-5
16. S.A. Gerasimov. Om levitasjon og screening i gassdynamikk. Questions of Applied Physics, 2005, nr. 12
17. S.A. Gerasimov. Diffus spredning og gassdynamisk levitasjon. Moderne vitenskapsintensive teknologier, 2010, nr. 1
18. O. Lebedev. Kan termodynamikkens andre lov brytes? Oppfinner og innovatør, 1995, nr. 1, s. atten
19. V. Petrov. Om en svart kropp og et speil. Teknikk - ungdom, 2004, nr. 2, s. femten
20. V. Petrov. Bruke varmen fra miljøet. Ingeniør, 2011, nr. 4, s. 24 - 26