| SkyRiver Forum http://forum.skyriver.ru/ |
|
| Конверсия тепла в электричество http://forum.skyriver.ru/viewtopic.php?f=3&t=4780 |
Страница 1 из 2 |
| Автор: | Shaman [ Пт 20 фев 2015 21:00 ] |
| Заголовок сообщения: | Конверсия тепла в электричество |
Конверсия тепла в электричество - возможно ли такое, и если да, то почему холодильники и кондиционеры до сих пор потребляют электричество вместо того, чтоб его вырабатывать? Такой мысленный эксперимент: некторая система поглощает Х моль газа при температуре Т1, затем выбрасывает Х моль газа при температуре Т2 (Т2<Т1, т.е. газ охлаждается). Давление атмосферное, значит объёмы разные (объём потребяемого газа больше выхлопного). Вопрос: какова разница энергий? Требует система подвода или отвода энергии (в теории, не на практике)? Я думаю так. С одной стороны, то же количество газа при более низкой температуре имеет меньшую общую кинетическую энергию молекул, а значит охлаждая газ, система выделяет тепло, т.е. вырабатывает энергию. Но с другой стороны, объём газа уменьшается (а давление остаётся постоянным), а это говорит о совершаемой механической работе. Но тут я не пойму, кто эту работу совершает, так что не понятно, должно это привести к выделению или поглощению энергии системой. Кто в термодинамике разбирается, помогите? |
|
| Автор: | Pek [ Пт 20 фев 2015 22:16 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Ну ты прав, холодильник действительно нагревает воздух. А термоэлектрогенераторов полно. |
|
| Автор: | Shaman [ Пт 20 фев 2015 23:33 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Термопары штоле? Они требуют разности температур. Тепло переходит от более нагретого тела к менее нагретому и вырабатывается электричество. А я говорю о другом - температура тела уменьшается, а энергия отходит в электричество. Типа, турбинами такими пустыню замостить, чтоб горячий воздух сосали и холодный выплёвывали, при этом вырабатывая электричество. И энергопроблемы решит, и глобальное потепление замедлит. Чудо-технология. 
|
|
| Автор: | Frozen_Light [ Пт 20 фев 2015 23:38 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Термоэлектронная эмиссия. Градиент тепла не нужен. Проблема в том, что эффективность весьма ограничена, больших мощностей добиться нельзя. |
|
| Автор: | Shaman [ Пт 20 фев 2015 23:49 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Да, это один из вариантов, который мне в голову пришёл первым. Но всё же хотелось бы что-то для невысоких температур (<100C). Есть мысли, но о них позже. Пока что интересует этот вопрос: Шаман писал(а): ...объём газа уменьшается (а давление остаётся постоянным), а это говорит о совершаемой механической работе. Но тут я не пойму, кто эту работу совершает, так что не понятно, должно это привести к выделению или поглощению энергии системой.
Кто в термодинамике разбирается, помогите? |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 0:09 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Шаман писал(а): Типа, турбинами такими пустыню замостить, чтоб горячий воздух сосали и холодный выплёвывали, при этом вырабатывая электричество. И энергопроблемы решит, и глобальное потепление замедлит. Чудо-технология. Солнечные батареи называется |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 0:16 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Вообще, вырабатывать электричество только за счет температуры окружающего газа - это грязно надругаться над, кажется, вторым законом темодинамики. Вечный двигатель второго рода же! Видите ли, само собой происходит только передача тепла от теплого тела к холодному. Обратно вообще нельзя. Даже в холодильнике происходит именно это. Кроме того, теплоту нельзя уничтожить или как-то утилизировать, ее можно только куда-то сплавить, именно поэтому(насколько я понял) энтропия в замкнутой системе не уменьшается. Таким образом твой гипотетический генератор, охлаждая засасываемый воздух, должен что-то нагревать. Например, себя. Даже термоэлектронная эмиссия не может уменьшить общую теплоту, так как электроны, прилетая на электрод, принесут не только заряд, но и импульс и кинетичскую энергию, которая станет нагревом электрода. Вроде бы выходит, что любой тепловой двигатель, преобразуя какую-то часть тепловой энергии рабочего тела в другой вид энергии, например, в электрическую, в качестве побочного действия выделяет еще теплоты настолько, чтобы энтропия не уменьшалась. |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 0:26 ] |
| Заголовок сообщения: | |
У меня тут на ту же тему возник вопрос. Вот, например, берем элемент Пельтье, который создает разность потенциалов за счет температурного градиента. Берем замкнутую систему, из горячего и холодного тела, какого-нето конденсатора и диода(чтобы конденсатор не разряжался), подключаем элемент Пельтье, кладем на него наши тела, и ждем, пока все процессы не прекратятся. В итоге, полная энергия системы должна остаться той же, при этом кроме тепловой энергии(которая была изначально в теплом теле) у нас появляется еще и энергия заряда конденсатора, а температура тел выравняется. При этом закон передачи тепла между телами вроде ничего не знает ни о каких зарядах, и по этому закону температуры тел должны быть одинаковые, что с подключенным к элементу конденсатором, что без него. Что-то непонятное происходит, мне кажется. |
|
| Автор: | Shaman [ Сб 21 фев 2015 0:30 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Razum писал(а): Вообще, вырабатывать электричество только за счет температуры окружающего газа - это грязно надругаться над, кажется, вторым законом темодинамики. Я вот ждал, когда же наконец взорвутся пуканы шаблонно-мыслящих товарищей. Свершилось! Разберёмся.Razum писал(а): Даже термоэлектронная эмиссия не может уменьшить общую теплоту, так как электроны, прилетая на электрод, принесут не только заряд, но и импульс и кинетичскую энергию, которая станет нагревом электрода. Дело в том, что вылетая из одного электрода электрон уносит с собой кинетическую энергию, в результате чего электрод охлаждается. Но да, после этого унесённая порция тепла летит вместе с электроном бомбить другой электрод. Но! Этот второй электрод уже итак заряжен отрицательно, поэтому наш снаряд замедляется электрическим полем, теряя свою кинетическую энергию. Тем самым он приносит на анод меньше тепла, чем вынес из катода. В результате общая кинетическая энергия системы всё-таки падает, хотя общая энергия системы всё та же. Просто часть тепловой энергии переходит в элеткрическую (электроды заряжаются).В дополнение удара по шаблонному мышлению взглянем на второй закон термодинамики: Цитата: Второй Закон Термодинамики, ... установлен эмпирическим путем. Впервые его сформулировал Клаузиус: "теплота сама собой переходит лишь от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном направлении". Ведь не говориться же, что переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому в принципе невозможен (демон Максвела?) - утверждается, что этого не происходит в обычных условиях. Второй закон термодинамики основан на статистике, это не фундаментальный физический закон типа закона сохранения энергии или импульса. Не нужно его так уж буквально понимать. К тому же мы говорим не о переходе тепла от одного тела к другому, а о конверсии тепловой энергии в электрическую.Другая формулировка: все самопроизвольные процессы в природе идут с увеличением энтропии. Да и вапще, при рстворении в воде некоторых солей температура раствора понижается. Фаренгейту это так понравилось, что он даже свою шкалу температурную на этом основал. Так что даже "в природе" охлаждение без совершения работы возможно. Шаман писал(а): Есть мысли, но о них позже. Ну собсно вот чё придумалось... Допустим, у нас есть две токопроводящих подложки, соединённых с электродами, и некий особый газ между этими подложками:Вложение: TEC.JPG [ 9.62 КБ | Просмотров: 9030 ] Особость газа в том, что его молекулы, соударяясь с материалами подложек способны присоединять или отдавать электроны, ну т.е. электризоваться и переносить заряд между подложками. Материалы подложек разные: при соударении нейтральной молекулы газа с "красной" подложкой, электрон с бОльшей вероятностью перейдёт от подложки к молекуле газа, нежели в обратную сторону; за счёт этого "красная" подложка заряжается положительно, а молекула газа - отрицательно. При соударении молекулы с "синей" подложкой всё наоборот - молекула газа скорее потеряет электрон, нежели отберёт его у "синей" подложки. Для электризации, очевидно, необходимо, чтобы молекулы газа имели достаточную кинетическую энергию, чтобы при соударении с подложками произошло выбивание электрона, так что процесс начинается при некоторой определённой температуре. Таким образом на электризацию уходит кинетическая энергия молекул газа, т.е. тепловая энергия тела. В результате между подложками возникает потенциал, препятствующий дальнейшей электризации. Если подложки гальванически соединить нагрузкой с ненулевым сопротивлением, тем самым позволив эл. току течь от "красного" электрода к "синему", совершая работу, то процесс самоохлаждения тела будет продолжаться до тех пор, пока тело не остынет до температуры, минимально необходимой для электризации. Вот такие мысли. Нанотехнологии же в трэде нонче, да?
|
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 0:57 ] |
| Заголовок сообщения: | |
А почему из простой термопары, которая создает разность потенциалов, пропорциональную нагреву, нельзя сделать вечный двигатель второго рода??? Шаман придумал машину, работающую на процессе Томпсона! |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 1:09 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Еще в качестве гениальной идеи могу предложить использовать энергию броуновского движения. Фигли они там в пустыне бесплатно движутся. |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 1:31 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Razum писал(а): У меня тут на ту же тему возник вопрос. Вот, например, берем элемент Пельтье, который создает разность потенциалов за счет температурного градиента. Берем замкнутую систему, из горячего и холодного тела, какого-нето конденсатора и диода(чтобы конденсатор не разряжался), подключаем элемент Пельтье, кладем на него наши тела, и ждем, пока все процессы не прекратятся. В итоге, полная энергия системы должна остаться той же, при этом кроме тепловой энергии(которая была изначально в теплом теле) у нас появляется еще и энергия заряда конденсатора, а температура тел выравняется. При этом закон передачи тепла между телами вроде ничего не знает ни о каких зарядах, и по этому закону температуры тел должны быть одинаковые, что с подключенным к элементу конденсатором, что без него. Что-то непонятное происходит, мне кажется. Погоди, а внутренняя энергия элемента? И вообще, насколько я понимаю, в данном случае не идет преобразования тепловой энергии в электрическую. Ну, то есть, элемент сам по себе несколько нагреется, отобрав тепловую энергию теплого тела, но и все. |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 1:55 ] |
| Заголовок сообщения: | |
О, я тут подумал, и выяснил, почему девайс Шамана работать не будет. Суть такова: Вот, допустим у нас сферический девайс в вакууме, в нем газ при некоторой достаточной температуре, а проводники от электродов ни к чему не подключены. На электродах, допустим, действительно создалась разность потенциалов. Теперь, подключаем нагрузку, можно даже просто замкнуть. Электроны от катода начинают идти в проводник, но, так как катод сделан из материала, легко забирающего электроны, а проводник, допустим, из нейтрального материала(который, условно, индифферентно относится к электронам), электроны с некоторыми затратами энергии перейдут от катода в проводник(так как катод "хочет" забрать электроны не только у газа, но и у проводника, от этого никуда не деться). Далее, электроны доходят до анода, а он легко отдает электроны, и в новых электронах из проводника не зантересован. В итоге для попадания в анод электроны израсходуют всю оставшуюся энергию, полученную от разности потенциалов и ток через эту машинку не пойдет! Вообще p-n переход в полупроводниках - это практические и есть машинка Шамана, только без газа, а электроды соединены между собой. Но диодами нельзя вырабатывать ток... Pek писал(а): Ну, то есть, элемент сам по себе несколько нагреется, отобрав тепловую энергию теплого тела, но и все. Ну, да, через него пройдет поток энергии к холодному телу(именно за счет потока он и вырабатывает электроэнергию), можно вообще считать, что в течение всего процесса сам элемент будет иметь некую среднюю температуру, как раз ту, которой будут обладать все тела в конце. Pek писал(а): И вообще, насколько я понимаю, в данном случае не идет преобразования тепловой энергии в электрическую. а за счет какой энергии зарядится конденсатор? |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 2:03 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Шаман писал(а): Да и вапще, при рстворении в воде некоторых солей температура раствора понижается. Фаренгейту это так понравилось, что он даже свою шкалу температурную на этом основал. Так что даже "в природе" охлаждение без совершения работы возможно. Да ты что! А растворение солей - разрушение кристаллических решеток - это не работа? Давай, продолжай дальше мыслить нешаблонно, а мы шаблонно тебе расскажем, почему в реальном мире это не работает. И на демона Максвелла особо не надейся, мы можем оперировать только макроскопическим состоянием системы. |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 2:10 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Razum писал(а): а за счет какой энергии зарядится конденсатор? эээ... Защщет внутренней энергии элемента? |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 2:12 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Ну, тогда давай зарядим конденсатор сначала за счет элемента, потом разрядим его, чтобы все правильно было, а потом приложим теплое и холодное тело. Нет, даже давай по другому. Сначала приложим, например, теплое тело, разрядим конденсатор, когда все процессы прекратятся, а потом приложим холодное тело. Ведь конденсатор зарядится? |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 2:15 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Шаман писал(а): Тем самым он приносит на анод меньше тепла, чем вынес из катода. Вот с этим тоже можно поспорить. Когда ион тормозится в поле, его энергия передается полю, а не исчезает в никуда. А поле связано с другими заряженными частицами, которые в итоге эту энергию и получат. |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 2:30 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Razum писал(а): Ну, тогда давай зарядим конденсатор сначала за счет элемента, потом разрядим его, чтобы все правильно было, а потом приложим теплое и холодное тело. Нет, даже давай по другому. Сначала приложим, например, теплое тело, разрядим конденсатор, когда все процессы прекратятся, а потом приложим холодное тело. Ведь конденсатор зарядится? Ну, ты просто взял ту же ситуацию и разделил на две итерации. Зарядится. |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 2:43 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Ну тогда мы этими итерациями должны вроде бы устранить влияние внутренней энергии элемента, останется только суммарная тепловая энергия двух тел. А она не должна снизится, иначе получим охлаждение нашей системы за счет зарядки конденсатора, чего не должно происходить. А за счет чего же тогда он заряжается? |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 2:54 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Я не понимаю, почему мы должны устранить внутреннюю энергию защщет зарядки конденсатора. |
|
| Автор: | Razum [ Сб 21 фев 2015 2:59 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Так, погоди, а что ты понимаешь под внутренней энергией? И вообще, какое она имеет отношение к делу? Ведь главное - температура двух тел, все остальное что есть, оно никак не меняется... |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 3:09 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Да, я тоже понял, что термин "внутренняя энергия" значит не то, что я имел в виду) Щас, найду в вики, че я хотел сказать. |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 3:30 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Так, кажется я неправильно понял задачу. |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 4:05 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Так, короче, ты меня запутал со своей энергией. Энергия заряда конденсатора равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов. Эту работу делает термоЭДС. Че тебе надо-то? |
|
| Автор: | Shaman [ Сб 21 фев 2015 4:20 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Разуме, твой термоэлемент держит потенциал, пока есть разность температур. Выработка электричества прекращается, когда температуры уравниваются, а не усредняются. Т.е. если изначально у одного тела была температура +100С, а у другого - 0С, то если элемент был электрически нагружен, итоговая температура будет не +50С, а, скажем, +40С. Т.е. часть тепловой энергии переходит в электрическую. Если элемент не был нагружен, то итоговая температура будет близка к +50, т.е. посерёдке. Такое объяснение тебя устраивает? Razum писал(а): Да ты что! А растворение солей - разрушение кристаллических решеток - это не работа? Работа, чё. Но не механическая работа. Но вообще да, хреновый пример - нет тут передачи тепла от более холодного тела более нагретому, просто охлаждение.  Razum писал(а): О, я тут подумал, и выяснил, почему девайс Шамана работать не будет. Суть такова: Ну я не спорю, может и туфта. Я не настолько физик/химик, чтоб быть в этой идее уверенным и быть способным её доказать. Это просто концепт, ментальный вброс, вдруг кого поумнее натолкнёт на какую мысль.
... |
|
| Автор: | Pek [ Сб 21 фев 2015 4:40 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Эээ...Чо? Что-то магия какая-то. А куда тепло-то делось? |
|
| Автор: | Shaman [ Сб 21 фев 2015 6:16 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Как куда? Часть тепла при передаче перешла в электричество, если нагрузкой элемента была совершена какая-то работа. Никакой магии, чё. Просто система суммарно немного остыла, раз электричеством была совершена работа. Как при растворении соли в воде - там тоже байда остывает из-за того, что энергия затрачивается на разрушение кристаллической решётки соли, как Разум отметил. |
|
| Автор: | Вадим [ Вс 22 фев 2015 21:02 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Какими вы тут еретическими вещами занимаетесь) Разум, если в системе за счет перехода тепла от одного тела другому что-то заряжается, то совершенно ясно, что на это пошла именно тепловая энергия. Нет других источников. Так что конечная тепловая энергия двух тел будет меньше, чем без конденсатора, т.е. конечная температура будет меньше. Как ни крути, ЗСЭ же. Шаман, ты не обманешь физику. Если лазейки и остались, то не на таком примитивном уровне. |
|
| Автор: | Shaman [ Вс 22 фев 2015 22:32 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Вадим писал(а): азум, если в системе за счет перехода тепла от одного тела другому что-то заряжается, то совершенно ясно, что на это пошла именно тепловая энергия. Нет других источников. Энтропия ещё есть вапще-та, и она при выравнивании температур станет другой. Но лично я с энетропией не дружу.
|
|
| Автор: | Frozen_Light [ Пн 23 фев 2015 0:01 ] |
| Заголовок сообщения: | |
Razum писал(а): Что-то непонятное происходит, мне кажется. Нет, все норм. У тебя часть тепловой энергии расходуется на электроны, и, скорее всего, если измерить температуру тел, то она будет ниже, чем средняя между ними в начале (при условии, что тела одинаковые). Шаман писал(а): Второй закон термодинамики основан на статистике, это не фундаментальный физический закон типа закона сохранения энергии или импульса. Не нужно его так уж буквально понимать. К тому же мы говорим не о переходе тепла от одного тела к другому, а о конверсии тепловой энергии в электрическую. На самом деле, второе начало установлено в т.ч. и теоретически, пусть только для классических газов. Оно всегда выполняется в замкнутой системе из классических элементов или макроскопических масштабов. Скорее всего, для слабовырожденных квантовых газов оно тоже выполняется, я не помню, доказал ли кто-нибудь H-теорему для таких случаев. Знаю только, что ее точно не доказали в общем случае. Шаман писал(а): Ну собсно вот чё придумалось... И как же по-твоему избежать нейтрализации молекул о подложку? |
|
| Страница 1 из 2 | Часовой пояс: UTC + 4 часа |
| Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group http://www.phpbb.com/ |
|