Parimet e Termodinamikës - Projekt Shkenca

Parimet e Termodinamikës - Projekt Shkenca . Jane parime te termodinamikes te cilat zbatohen ne te gjitha lemite e zbatimeve te energjise por edhe ne ligjet e levizjeve sociologjike, bilogjike, psikologjike dhe informative. · Parimi i parë thotë qe sasija e nxëhtësise që futet në një sistem shkon ne rritjen e energjisë së brendeshme të sistemit dhe në kryerjen e një punë përkundër ambjenit perreth. · Parimi i dytë apo ligji i entropisë thotë që në sistemet e izoluara entrpia e tij është gjithmon në rritje. Nderrimi i entropisë së një sistemi definohet si shumë e tërsishme apo integral i ndërrimeve të nxehtësise pjestuar me temperaturen e sistemit ne shqyrtim.

Jane parime te termodinamikes te cilat zbatohen ne te gjitha lemite e zbatimeve te energjise por edhe ne ligjet e levizjeve sociologjike, bilogjike, psikologjike dhe informative.

· Parimi i parë thotë qe sasija e nxëhtësise që futet në një sistem shkon ne rritjen e energjisë së brendeshme të sistemit dhe në kryerjen e një punë përkundër ambjenit perreth.

· Parimi i dytë apo ligji i entropisë thotë që në sistemet e izoluara entrpia e tij është gjithmon në rritje. Nderrimi i entropisë së një sistemi definohet si shumë e tërsishme apo integral i ndërrimeve të nxehtësise pjestuar me temperaturen e sistemit ne shqyrtim.

Kur theksojme entropine (shenohet me S, aludojme ne ndrrimin e saje por duke filluar nga vlera e saje zero.( E njeta gje vlen edhe me definimin e potencialit apo distances).

Me ndërrimin e entopisë se sistemit të caktuar analizohet kahja e levizjes së proceseve fizike, kimike , biologjike etj. Kur ndërrimi i entropise(delta S) është me i madhe se zero procesi është irreverzibil ( i pa kethyeshem), kur nderrimi është zero procesi është reverzibil dhe kur ndrrimi ne fjale ka vleren me i vogel se zero procesi është i pamundur.

Ketu shihet roli i gjithëanshem i ligjit të ndërrimit të enropise apo parimit te dytë të termodinamikes. Më anë të tij parashihen levizjet e proceseve ne shkence shoqeri dhe kahet rrjedhjes se informacionece.Entropia në aspektin informative definohet si shkalle e crregullesise. Crregullsia apo kaosi dhe rregullesia janë procese fundamentale në të gjitha lemite e hulumtive.

Ø Parimi i parë i termodinamikës

§ Termodinamika

§ Sistemi termodinamik

§ Parimi i parë i termodinamikës

§ Hidrogjeni ne makineri dhe rendesia e tij ne te ardhmen

§ Makinerite hibride

§ Bateria

§ Krahasim midis disa lloje makinash

§ Kuriozitet

§ Makinat elektrike - alternative praktike ndaj benzines

§ Makinat me hidrogjen

§ Energjitë ekologjike - e ardhmja në fushën e energjetikës

Ø Parimi i dytë i termodinamikës

§ Vdekja termike e universit

§ Termodinamika – Shkencë e nxehtesise dhe lidhja e saj me punen, proceset energjitike qe shoqerojne reaksionet kimike ose ndryshimet fizike te lendes

§ Sistemi termodinamik – Pjesa e universit që merret në shqyrtim. Pjesa tjetër e universit quhet mjedis. Sistemi ndahet nga mjedisi me kufij ndarës, ku zhvillohen ndryshimet e mundshme të punës, energjisë, lëndës.

§ Parimi i parë i termodinamikës – Nese trupi i dorezohet nxehtesia (Q) , trupi nje pjese te asaj energjie e harxhon ne ndryshimin e energjis se brendshme (U) , e nje pjese tjeter ne kryerjen e punes (A)

§ Hidrogjeni në makineri dhe rëndësia e tij në të ardhmen

Diku nga mesi i këtij shekulli, qytetërimi do të ketë arritur më në fund një sistem energjetik që mund të furnizojë rritjen e vet ekonomike në një planet të stabilizuar ambientalisht. Ekonomia e hidrogjenit duhet të jetë fundi i lojës së njerëzimit me energjinë. Fareed Zakaria Përpara se të shfaqej Robert Hafner, shumë njerëz pranonin se gazi natyror ishte i kufizuar në sasi dhe përdorim. Por, që kur është krijuar në vitin 1959, kompania e Hefner, GHK e vetme ka zbuluar më shumë se 300 mijë miliardë metër kub gaz natyror përreth botës.

Kompania nxiti gjithashtu teknologjinë që përdoret tashmë nga të gjithë kompanitë më të mëdha në Shtetet e Bashkuara për të shfrytëzuar puse shumë të thellë e me trysni të lartë. Hefner, thotë se, gazi natyror nevojitet që të jetë pjesë qendrore e çdo lloj strategjie për tranziocion nga energjitë tradicionale drejt energjive të reja të pastra. Gazi natyror është me bollëk dhe i pastër, por kur i shton kostot e kërkimit, magazinimit dhe shpërndarjes, ai është gjithashtu i kushtueshëm. Kur përfshihen kostot e ndotjes nga qymyri, si kostot e shëndetit dhe shirat acidë, atëherë kostoja e energjisë elektrike të prodhuar duke përdorur gaz natyror është në fakt më e ulët se e qymyrit.

A mund të kalojmë në një ekonomi tërësisht të varur nga gazi natyror? Pas 50 vjetësh, ne do të kemi krijuar një infrastrukturë të re energjetike që është shumë herë më efeciente, kryesisht përmes gazit natyror, energjisë diellore dhe prodhimit të energjisë elektrike përmes energjisë së erës, hidrogjenit në sektorin e transportit si dhe rritjeve të mëdha në eficiencë tek përdoruesit. Ne do të hyjmë në ekonominë e hidrogjenit, si rezultat i një tranzicioni që nisi me gazin natyror.

Ekonomi e hidrogjenit? Një ekonomi që furnizohet me gaz hidrogjeni të nxjerrë nga uji i detit përmes rrymave elektrike, prodhuar nga energjia diellore ose e erës. Ndonëse ky proces i elektrolizës është njohur dhe përdorur prej 100 vjetësh, ai nuk është komercial për ekonominë sot. Ne kemi furnizuar tashmë automobila, anije, avionë dhe qytete me hidrogjen, kështu që e dimë se si bëhet. Dhe është 100 për qind e pastër. Nuk është ndonjë teknologji e “Luftës së Yjeve”. Diku nga mesi i këtij shekulli, qytetërimi do të ketë arritur më në fund në një sistem energjetik që mund të furnizojë rritjen e vet ekonomike në një planet të stabilizuar ambientalisht. Ekonomia e hidrogjenit duhet të jetë fundi i lojës së njerëzimit me energjinë.

§ Makinerite hibride

Çfare është nje makinë hibride? Makina hibride ka dy motorë të pavarur, te vendosur paralel. Një motor tradicional benzine dhe një motor elektrik. Ndezja behet nga motori elekirik, derisa shpejtesia të ketë arritur 40-50 km/h; pastaj hyn automaiikisht në pune motori me benzinë dhe ndalet motori elektrik. Ne kushte me të vështira si gjate nxitimit dhe rinisjeve funksionojne që të dy motorët ne menyre që të ofrojnë me shumë fuqi. Ne zonat urbane motori elektrik hyn automatikisht në pune në baze të shpejtesise se ulët (me pak se 40km/h). Prandaj makina hibride mund të lëvize me motor termik, motor elektrik ose nga kombinimi i te dyve.

§ Bateria

Modelet e reja të makinave hibride nuk kane nevoje të rimbushin baterine. Ne nje makine tradicionale, kur shtypet pedali i frenimit, humbet energji ne formë nxehtesie; sa me e larte te jete shpejtesia aq me e madhe ështe energjia që humbet. Nje makinë hibride ka nje sistem rigjenerimi qe transformon energjine e prodhuar nga ferkimi ne energji elektrike dhe ia dergon baterise (frenim rigjenerues). Ne këtë mënyre, motori elektrik vepron si burim tensioni dhe ngarkon baterine ndersa makina frenon.

§ Krahasim midis disa lloje makinash

Një makinë me benzine ka një motor termik, nje serbator karburanti dhe nje pemë transmisioni. Motori rrotullon sistemin e transmetimit, e cila rrotullon rrotat. Makina elekirike ka nje motor elektrik, nje bateri qe furnizon me energji motorin dhe sistemin e transmetimit. Makina hibride ka një motor me benzine, nje serb ator benzin, nje motor clcktrik, nje bateri dhe nje peme tranzmisioni. Dy motorat mund te vene ne pune pemen e tranzmisionit ne menuyre te pavarur. Meqenese në trafik, në zonat urbane funksionon motoei elektrik, makina hibride ul konsumin e karburantit, pikerisht aty ku konsumi i bënzines ështe me i madh. Makina hibride zvogelon edhe shkarkimin e gazrave ndotës në mjedis. Nuk ështe akoma makinë me emision zero, por eshte sigurish nje mjet që ndot me pak ne krahasim me makinat ekzistuese. Emisionet e hidrokarbureve ose te oksidit të azotit jane shume me te ulëta se ato që kërkohen nga normal Euro IV per motorët me benzinë. Perparësia e tretë: makinat hibride jane shume të qeta, pra ulin ndotjen akustike.

§ Kuriozitet

Japonezet po studiojne mundesine e perdorimit të alkolit (etanolit dhe metanolit) ne makinat hibride, në vend te benzines apo naftës. Babai i makinës hibride konsiderohet amerikani Viktor Uok qe, me 1972, ndryshoi nje Buik te vjetër duke i shtuar një motor elektrik paralel me ate të benzines.

“Makinat tona janë shumë ndryshe nga ato me karburant pasi vihen në punë nga elektriciteti dhe me një sistem baterie, prodhim i firmës Hybrid Technologies. Në të kaluarën, makinat elektrike kishin mbetur prapa për shkak të baterive. Por gjatë 10 vjetëve të fundit teknologjia e baterive ka përparuar. Me një bateri 72 kilogramëshe mund të përshkohet e njëjta distancë që kërkonte 1088 kilogramë bateri." Makinat që punojnë me litium janë po aq të fuqishme sa makinat që furnizohen me karburant. Përshembull me 10 copë bateri litiumi, Cruiser PT mund të marrë një shpejtësi deri në 100 kilometra në orë në 7 presje 2 sekonda, duke konkuruar me akselerimin e një makine me gjashtë cilindra. Një ngarkim me energji prej gjashtë orësh mund t’i japë fuqi makinës për të përshkuar 200 kilometra.

§ Makinat elektrike - alternative praktike ndaj benzines

Ekspertët e automjeteve thonë se makinat elektrike që punojnë me bateri janë alternativë praktike krahasuar me makinat me benzinë, të paktën për disa njerëz. Por problemi më i madh për industrinë automobilistike është zgjerimi i infrastrukturës për rimbushjen e baterive të makinave. Disa thonë se dita e makinave elektrike ka ardhur. Chevy Volt elektrike ka një bateri që rimbushet, dhe për një kohë të shkurtër, mund të punojë me motor me benzinë për të mbushur baterinë. Ndërsa Nissan Leaf është makinë tërësisht elektrike e projektuar për rrugë të shkurtra. Makinat elektrike përbënin dikur një pjesë të madhe të tregut. Makina elektrike u prodhua në Los Anxhelos nga një nxënës i shkollës së mesme, Ërl Antoni, në vitin 1897. Në fillim të viteve „20, në rrugët e Amerikës kishte shumë makina elektrike por makinat me benzinë, meqenëse bënin rrugë më të gjata, filluan të dominonin autostradat.

Në vitin 1996, General Motors nxori makinën EV-1. Lesli Kendall punon në Muzeun e Automjeteve Petersen dhe thotë se njerëzit e pëlqyen atë makinë. “Nuk ka dyshim që dukej bukur. Ajo u testua në tregjet kryesore amerikane dhe reagimet ishin pozitive. Dhe punonte shumë mirë.” Por ishte e shtrenjtë për t‟u prodhuar dhe nuk bënte dot rrugë të gjata. Prodhimi u ndërpre pas 1999-ës. Modelet e sotme elektrike i kanë zgjidhur disa nga këto probleme. Megjithatë, stacionet e mbushjes nuk gjenden lehtë jashtë qyteteve të mëdha, thotë Eduard Ker i kompanisë së shërbimeve elektrike Southern California Edison. “Ne duhet të përqendrohemi tek niveli i shpërndarjes, dhe kjo është faza e fundit e zgjidhjes së problemit, sepse këto automjete do të shtohen në shumë zona.” Stacione mbushjeje po instalohen në shtëpi dhe biznese kryesisht nga kompania AeroVironment. Kristen Helsel, e cila punon për këtë kompani, thotë se teknologjia po përhapet dhe sigurisht, që tregu i makinave vetëm elektrike është ende më i vogël.” Zoti Bauer thotë se njerëzit që ngasin këto makina kanë frikë se mund t‟u harxhohet energjia. Por ai thotë se po të planifikohet, kjo nuk ka pse ndodh dhe bateritë po bëhen gjithnjë e më të mira. Ai thotë se po shihet mundësia për të rritur distancën e udhëtimit të këtyre makinave. “Një zgjidhje për të cilën është folur është ndryshimi i baterisë në vend që të presësh për orë të tëra që ajo të mbushet.” Teknologji të tjera, si qeliza karburanti jondotëse të hidrogjenit, po testohen nga prodhuesit kryesorë të automjeteve për motorët e makinave elektrike. Këto makina, thotë Lesli Kendall, mund të përmbushin nevojat e konsumatorëve që përballen me rritjen e çmimit të naftës. Me zgjerimin e infrastrukturës, makinat elektrike do të bëhen gjithnjë e më tërheqëse për njerëzit.

§ Makinat me hidrogjen

Makina e parë për prodhim masiv që funksionon me hidrogjen do të arrijë së shpejti në Londër. Kompania Hyundai shpreson që makina që nuk emeton asnjë lloj gazi do të luajë rol kryesor në rrjetin e zgjeruar të makinave me hidrogjen që financohet nga qeveria britanike. Hyundai thotë se automjeti që funksion me hidrogjen bën një distance më të madhe sesa makinat konvencionale me bateri dhe ka avantazhin që nuk emeton asnjë lloj gazi. Produkti i vetëm që nxjerr ajo është uji. Marka Hyundai ix35 është seria e pare në botë e makinave me hidrogjen. Robin Hayles është manaxher për kompaninë Hyundai në Britani. Ai thotë se makina ka avantazhin e madh që e gjeneron vetë elektricitetin, krahasuar me makinat elektrike konvencionale. "Ajo nuk e ka problemin e distancës.

Makina përdor hidrogjenin për të prodhuar energji përmes një reaksioni kimik. Pesë makina të këtij lloji do të jenë në rrugët e Londrës deri në fund të gushtit. Ky model do të jetë pjesë e një projekti të financuar nga qeveria që synon nxitjen e përdorimit të makinave me hidrogjen. Emma Guthrie është menaxhere për zhvillimin e biznesit në Air Products, kompania që koordinon futjen e këtyre makinave në treg. "Kemi filluar duke vendosur stacionet e para të furnizimit me hidrogjen në aeroportin Heathroë. Hapja e një stacioni të dytë në Londër do të shënojë fillimin e rrjetit të makinave me hidrogjen që vijnë nga kompania Hyundai " . Stacioni i dytë me hidrogjen do të hapet së shpejtë dhe deri në vitin 2015 do të ketë edhe gjashtë të tjerë. Hyundai filloi të punonte për këtë projekt që në vitin 1998 dhe iu deshën 15 vjet për të prodhuar makinën e parë në Ulsan të Koresë në shkurt të këtij viti. Rory Reid është gazetar për multimedian. Ai testoi makinën me hidrogjen këtë javë dhe thotë se ajo kombinon avantazhet e makinës elektrike me ato të makinës me karburant. "E provova dhe më duhet të them se më pëlqeu pasi ecën si një makinë elektrike. Ka një reagim të shpejtë pra e merr shpejtësinë menjëherë" shpjegon Reid.

§ Energjitë ekologjike e ardhmja në fushën e energjetikës

Sa më shumë rrymë elektrike mbërrin në rrjet nga pajisjet për energjinë e erës dhe atë diellore, aq më e mprehtë bëhet çështja: Si mbetet rrjeti i qëndrueshëm? [9:19:36 PM] olta: Në mbarë botën po kërkohet se si mund të ruhet dhe depozitohet më mirë energjia. Kjo për arsyen se rritja e sasisë së rrymës elektrike nga pajisjet për energjinë e erës dhe atë diellore do të thotë prodhim i një pjese më të madhe energjie ekologjike atëherë kur fryn era apo shkëlqen dielli, thotë Martin Kleimaier, anëtar i grupit të punës Depozitimi i energjisë në shoqatën për elektroteknikë VDE: "Në lidhje me energjinë nga era dhe dielli depozita shërben për njëtrajtësimin e energjisë jo të njëtrajtshme nga era dhe dielli, duke ia përshtatur atë nevojës.“ Në vitin 2011 rryma elektrike e përftuar prej erës, diellit, ujit dhe masës biologjike mbulonte tashmë 20 për qind të konsumit gjerman. Deri në vitin 2050 ekonomia më e madhe e Evropës do ta marrë 80 për qind të rrymës së saj elektrike nga energjitë ekologjike. Kësisoj problemi i depozitimit të energjisë bëhet përditë e më i mprehtë.

Ekzistojnë teknika të ndryshme depozitimi të energjisë, në shumë të tjera po punohet. E sprovuar prej vitesh është ruajtja e hidroelektricitetit me pompim, një depozitim afatshkurtër, i cili gjen përdorim para së gjithash në rajonet malore. Kur në rrjet ka tepricë rryme elektrike nga parqet e erës dhe ato diellore, atëherë me këtë energji uji në luginë mund të pompohet në majë të malit. Kur më vonë rritet nevoja për rrymë elektrike, uji lëshohet dhe vë në lëvizje turbinat që prodhojnë rrymë. Kësisoj rryma elektrike ruhet nëpërmjet energjisë potenciale të ujit. Problemi: një e treta e energjisë humbet gjatë shpenzimit të energjisë për pompim. Përveç kësaj, potenciali për shtrirjen e aplikimit të këtij modeli është shumë i kufizuar (e kjo jo vetëm në Gjermaninë me dendësi të lartë popullsie). Me një kapacitet 7.500 megavat stacionet ekzisuese të pompimit në Gjermani mund të sigurojnë teorikisht vetëm katër deri tetë orë mbajtje të rrjetit. Kjo është shumë pak në rast të një pushimi të zgjatur të erës, kur mullinjtë e erës nuk punojnë për ditë a javë të tëra.

Parimi i dyte apo ligji i entropise thot qe ne sistemet e izoluara entrpia e tij eshte gjithmone ne rritje. Nderrimi i entropise se nje sistemi definohet si shume e tersishme apo integral i nderrimeve te nxehtesise pjestuar me temperaturen e sistemit ne shqyrtim.

Kur theksojme entropine (shenohet me S, aludojme ne ndrrimin e saj por duke filluar nga vlera e saje zero.( E njeta gje vlen edhe me definimin e potencialit apo distances). Me nderrimin e entopise se sistemit te caktuar analizohet kahja e levizjes se proceseve fizike, kimike , biologjike etj. Kur nderrimi i entropise(delta S) është me i madhe se zero procesi është irreverzibil ( i pa kethyeshem), kur nderrimi është zero procesi është reverzibil dhe kur ndrrimi ne fjale ka vleren me i vogel se zero procesi është i pamundur.

Ketu shihet roli i gjitheanshem i ligjit te nderrimit te enropise apo parimit te dyte te termodinamikes. Me ane te tij parashihen levizjet e proceseve ne shkence shoqeri dhe kahet rrjedhjes se informacionece.Entropia ne aspektin informative definohet si shkalle e crregullesise. Crregullsia apo kaosi dhe rregullesia janë procese fundamentale ne te gjitha lemite e hulumtive. Te themi psh. qe Universi si sistem i izoluar ka nje entropi ne rritje për cka dihet qe ai zgjerohet ne menyre te pakethyeshme. Parimi i trete ne fakt quhet parimi zero(0) i termodinamikes.Keto nuk po e trajtojme por vetem te themi qe ai ndihmone ne definimin e teperatures dhe për ta kuptuar shum lehte, te mendojme situaten si vijon. Kur dy madhesi janë te njejta me nje madhesi te trete atehere ato janë te njejta edhe me njera tjetren.

Vdekja termike e Universit është fati përfundimtar I supozuar I universit, në të cilin gjithësia eshte zvogëluar ne një gjendje pa energji termodinamike te lire dhe prandaj nuk mund mbështetse proceset që konsumojnë energji (duke përfshirë njehsimin dhe jetën). Vdekja e termike nuk nënkupton ndonjë temperaturë absolute të veçantë, por vetëm kërkon që ndryshimet e temperaturës ose proceset tjera nuk mund të shfrytëzohen për të kryer punën. Në gjuhën e fizikës, kjo është kur universi arrin ekuilibrin termodinamik entropia (maksimum).

Ideja e vdekjes termike, buron nga ligji e dytë të termodinamikës, i cili thotë se entropia tenton të rritet në një sistem të izoluar. Nëse universi zgjat për një kohë të mjaftueshme, ajo do të qase asimptotatikisht një shtet ku të gjithë energjia është shpërndarë në mënyrë të barabartë. Me fjalë të tjera, në natyrë ka një tendencë për (humbje të energjisë) së energjisë mekanike prandaj, me ekstrapolim, ekziston pikëpamja se lëvizja mekanike e gjithësisë do të zbrese poshtë, si puna konvertimit në ngrohje , në kohën e duhur të ligjit të dytë. Ideja e vdekjes termike është propozuar së pari në drejtim të lirshem , filluar në vitin 1851 nga William Thomson, 1st Baron Kelvin, i cili teorizoi më tej pikëpamjet mekanike te humbjes se energjisë sipas Sadi Carnot (1824), James Joule (1843), dhe Rudolf Clausius (1850) . Pikepamjet e Thomson u përpunuan pastaj në më shumë definicione gjatë dekadës së ardhshme nga Hermann von Helmholtz dhe William Rankine.

Ideja e vdekjes të ngrohjes e universit rrjedh nga diskutimet e zbatimit të dy ligjeve parë të termodinamikës në procese universale. Konkretisht, në vitin 1851 William Thomson përshkroi pikëpamjen, si të bazuar në eksperimentet e fundit në teorinë dinamike të ngrohjes, se "ngrohja nuk është një substancë, por një formë dinamike e efektit mekanik, ne e perceptojmë se duhet të jetë një ekuivalencë në mes të punës mekanike dhe ngrohjes, si në mes të shkakut dhe pasojës. ".

Kelvin-i origjinalizoi idenë e vdekjes termike universale në 1852. Në 1852, Thomson botoi "Për një tendencë Universale në natyrë ; për shpërndarje të energjisë Mekanike", në të cilin ai përshkroi bazat e ligjit të dytë të termodinamikës përmblidhen nga pikëpamja se mocioni mekanik dhe I energjisë përdoret për të krijuar atë lëvizje qe do të tentojë të zhduket ose të drejtohet poshtë, natyrisht. Idetë në këtë botim, në lidhje me zbatimin e tyre në moshën e diellit dhe dinamikën e operacionit universal, tërhoqi sërën e William Rankine dhe Hermann von Helmholtz. Tre prej tyre thane se kanë shkëmbyer idetë në këtë temë. Në 1862, Thomson botoi "Për moshën e ngrohjes e diellit", një artikull në të cilin ai përsëriti besimin e tij themelor në pathyeshmërine e energjisë (ligji i parë ) dhe shpërndarje universale te energjisë (ligji i dytë), duke çuar në përhapjen e ngrohjes, ndërprerjen e levizjes se dobishme (punë), dhe lodhjen e energjisë potenciale përmes universit material duke qartësuar pikëpamjen e tij për pasojat e gjithësisë si një e tërë. Në një paragraf kyç, Thomson ka shkruajtur:

Rezultati ne mënyrë të pashmangshme do të jetë një shtet i pushimit universal dhe vdekje, nëse universi ishte e fundem dhe e la t'u bindet ligjeve ekzistuese. Por kjo është e pamundur të krijoje një kufi për masën e materies në univers, dhe për këtë arsye shkenca tregon më tepër për një progres të pafund, nëpër një hapësirë të pafund, te veprimit qe përfshin transformimin e energjisë potenciale në lëvizje te dukshme dhe kështu në nxehtësi, sesa të një mekanizmi të vetem te fundem, drejtimin poshtë si një orë, dhe ndalimin për gjithnjë.