Энергетической системы устойчивость

Энергети'ческой систе'мы усто'йчивость,способность энергетической системы (ЭС) восстанавливать свое исходное (или практически близкое к нему) состояние (режим) после какого-либо возмущения (нарушения), проявляющегося в отклонении значений параметров ЭС от исходных (начальных). Различают статическую и динамическую устойчивость - способность восстанавливать исходный режим соответственно при малых и при сильных его изменениях. Э. с. у. - осязательное условие ее надежного функционирования (надежности). В установившемся режиме энергия, поступающая в систему извне, расходуется на нагрузку W _Hи идет на покрытие потерь D W. Появление в системе какого-либо возмущения вызывает отклонение параметров (П) режима. При возмущении в ЭС, проявляющемся в изменении только одного параметра (при условии, что именно этот параметр - определяющий и это изменение мало), отклонение параметров можно рассматривать на линейных участках характеристик ЭС. Если после нарушения режима расход энергии W _H+ D W =j(П) будет более интенсивным, чем может возместить внешний источник DW _r= f(П), то в системе должен восстановиться прежний или близкий к нему режим. Такая система называется устойчивой. Условие сохранения устойчивости, или критерий устойчивости К определяется неравенством DW/DП > DW _r/DП, или d( W _r - W) _/ dП< 0, где W _r -W - т. н. избыточная энергия. При рассмотрении определенной системы избыточная энергия должна определяться с учетом всех влияющих процессов, поэтому критерием устойчивости для конкретных систем можно пользоваться лишь в частных случаях с некоторыми упрощающими допущениями. При этом критерий К определяет лишь наличие или отсутствие устойчивости, но не дает непосредственной характеристики процессов, протекающих в ЭС. Поэтому для оценки Э. с. у. пользуются специальными методами и приемами. См. также .

  В. А. Веников.

Энергии сохранения закон

Эне'ргии сохране'ния зако'н,один из наиболее фундаментальных законов, согласно которому важнейшая физическая величина - сохраняется в изолированной системе. Этому закону подчиняются все без исключения известные процессы в природе. В изолированной системе энергия может только превращаться из одной формы в другую, но ее количество остается постоянным. Если система не изолирована, то ее энергия может измениться либо при одновременном изменении энергии окружающих систему тел на такую же величину, либо за счет изменения энергии взаимодействия системы с окружающими телами. При переходе системы из одного состояния в другое изменение энергии не зависит от того, каким способом (в результате каких взаимодействий) осуществляется переход. Причина этого заключается в том, что энергия - однозначная функция состояния системы. �зменение энергии в системе происходит при совершении работы и при передаче системе некоторого количества теплоты.

  Сохранение энергии связано с однородностью времени, т. е. с тем фактом, что все моменты времени эквивалентны и физические законы не меняются со временем (см. в физике). Закон сохранения механической энергии установлен Г. В. (1686), а Э. с. з. для немеханических явлений - Ю. Р. (1845), Дж. П. (1843-50) и Г. Л. (1847). В термодинамике Э. с. з. носит название .

 До создания А. специальной теории относительности (1905) законы сохранения и энергии существовали как два независимых закона. В теории относительности они были слиты воедино в Э. с. з. См. также .

  Лит.:Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; Ленин В. �., Материализм и эмпириокритицизм. Полн. собр. соч., 5 изд., т. 18; Майер Р., Закон сохранения и превращения энергии. Четыре исследования. 1841-1851, М. - Л., 1933; Гельмгольц Г., О сохранении силы, пер. с нем., 2 изд., М. - Л., 1934; Планк М., Принцип сохранения энергии, пер. с нем., М. - Л., 1938; Лауэ М., �стория физики, пер. с нем., М., 1956; Вигнер Е., Этюды о симметрии, пер. с англ., М., 1971.

  Г. Я. Мякишев.

Энергия

Эне'ргия(от греч. enйrgeia - действие, деятельность), общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Э. в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую (см. ) .Понятие Э. связывает воедино все явления природы.

  В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные формы Э.: механическую, электромагнитную, ядерную и др. Это подразделение до известной степени условно. Так, химическая Э. складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными ядрами. Внутренняя Э. равна сумме кинетической Э. хаотического движения молекул относительно центра масс тел и потенциальных Э. взаимодействия молекул друг с другом. Э. системы однозначно зависит от параметров, характеризующих состояние системы. В случае непрерывной среды или поля вводятся понятия плотности Э., т. е. Э. в единице объема, и плотности потока Э., равной произведению плотности Э. на скорость ее перемещения.

В  Р’ показывается, что Р­. Етела неразрывно связана СЃ его массой тсоотношением Р•= тс ²,РіРґРµ СЃ -скорость света РІ вакууме. Любое тело обладает Р­.; если С‚ _Рѕ-масса покоящегося тела, то его Р­. РїРѕРєРѕСЏ E _o= С‚ _РѕСЃ ²,эта энергия может переходить РІ РґСЂСѓРіРёРµ РІРёРґС‹ Р­. РїСЂРё превращениях частиц (распадах, ядерных реакциях Рё С‚. Рґ.).

  Согласно классической физике, Э. любой системы меняется непрерывно и может принимать любые значения. Согласно квантовой теории, Э. микрочастиц, движение которых происходит в ограниченной области пространства (например, электронов в атомах), принимает дискретный ряд значений. Атомы излучают электромагнитную Э. в виде дискретных порций - световых квантов, или (см. ) .

  Э.измеряется в тех же единицах, что и :в системе СГС - в ,в Международной системе единиц (С�) - в ;в атомной и ядерной физике и в физике элементарных частиц обычно применяется внесистемная единица - .

  Лит.см. при ст. .

  Г. Я. Мякишев.

«Энергия»

«Эне'ргия»,издательство в системе Государственного комитета Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Основано в 1932 как Энергоиздат, затем преобразовано в Госэнергоиздат, с 1963 - «Э.». Находится в Москве, имеет отделение в Ленинграде. Выпускает научно-техническую, производственную, справочную и другую литературу по теплотехнике, гидротехнике и гидроэнергетике, электроэнергетике, электротехнике и др. По каждому тематическому направлению выпускаются серийные издания; издательство выпускает монографии, содержащие основные направления развития энергетики страны (например, «Энергетика СССР в 1971-1975 годах»). Фундаментальными, неоднократно переиздаваемыми изданиями являются многотомные справочники: «Электротехнический справочник», «Справочник по электроустановкам промышленных предприятий», «Теплотехнический справочник». �здательство выпускает журналы (среди них «Электричество», основан в 1880). В 1976 выпущено 347 названий книг и брошюр тиражом около 5,9 млн. экз., объемом свыше 98,2 млн. печатных листов-оттисков.

  С. П. Розанов.

Энергия активации

Эне'ргия актива'ции,разность между значениями средней энергии частиц (молекул, радикалов, ионов и др.), вступающих в элементарный акт химической реакции, и средней энергии всех частиц, находящихся в реагирующей системе. Для различных химических реакций Э. а. изменяется в широких пределах - от нескольких до ~ 10 дж./ моль.Для одной и той же химической реакции значение Э. а. зависит от вида функций распределения молекул по энергиям их поступательного движения и внутренним степеням свободы (электронным, колебательным, вращательным). Как статистическую величину Э. а. следует отличать от пороговой энергии, или энергетического барьера, - минимальной энергии, которой должна обладать одна пара сталкивающихся частиц для протекания данной элементарной реакции.

  В рамках представлений теории абсолютных скоростей реакций Э. а. - разность между значениями средней энергии и средней энергии исходных молекул.

  Представления об Э. а. возникли в 70-80-х гг. 19 в. в результате работ Я. и С. ,посвященных изучению влияния температуры на скорость химической реакции. Константа скорости реакции kсвязана с Э. а. ( Е) уравнением Аррениуса:

В  k = k _oe ^-E/RT

  где R - , Т -абсолютная температура в К, k _o- постоянная, называемая предэкспоненциальным множителем константы скорости. Это уравнение, основанное на молекулярно-кинетической теории, позже было получено в статистической физике с учетом ряда упрощающих предположений, одно из которых - независимость Э. а. от температуры. Для практики и для теоретических расчетов в сравнительно узких температурных интервалах это предположение справедливо.

  Э. а. можно найти по экспериментальным данным несколькими способами. Согласно одному из них, исследуют кинетику реакции при нескольких температурах (о методах см. в ст. ) и строят график в координатах In k -1 /T; тангенс угла наклона прямой на этом графике, в соответствии с уравнением Аррениуса, равен Е.Для одностадийных обратимых реакций (см. ) Э.а. реакции в одном из направлений (прямом или обратном) можно вычислить, если известна Э. а. реакции в другом и температурная зависимость константы равновесия (из термодинамических данных). Для более точных расчетов следует учитывать зависимость Э. а. от температуры.

  Э. а. сложных реакций представляет собой комбинацию Э. а. элементарных стадий. �ногда, помимо истинной Э. а., определяемой по уравнению Аррениуса, используют понятие «кажущейся» Э. а. Например, если константы скоростей гетерогенно-каталитических реакций определяют по изменению объемных концентраций исходных веществ и продуктов, то кажущаяся Э. а. отличается от истинной на величину тепловых эффектов, сопровождающих процессы и десорбции реагирующих веществ на поверхности катализатора. В неравновесных системах, например плазмохимических (см. ) ,определение Э. а. является очень сложной задачей. В некоторых случаях, однако, возможно формальное применение уравнения Аррениуса.

  Э. а. - важнейшее понятие ;ее значения включают в специальные справочники и используют в химической технологии для расчета скоростей реакций в различных условиях.

  Лит.см. при ст. .

  Ю. А. Колбановский.

Энергия кристаллической решётки

Эне'ргия кристалли'ческой решётки,равна работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить и отделить друг от друга на бесконечное расстояние частицы, образующие .Э. к. р. является частным случаем энергии связи. Она зависит от типа частиц (молекул, атомов, ионов), из которых построена решетка кристалла, и характера взаимодействия между ними (см. ) .Э. к. р. имеет величину от 10 кдж/мольдо 4000 кдж/мольи может быть косвенно определена по данным калориметрических измерений (см. ) и другими методами. Величина Э. к. р. зависит также от начальной энергии частиц, образующих кристаллическую решетку; об этом факте иногда говорят как о зависимости Э. к. р. от температуры. Обычно Э. к. р. рассматривают для случаев, когда вещество находится в или при 0 К. Она в значительной степени определяет прочность связи между частицами в кристалле, а также такие его физические свойства, как прочность, твердость, температура плавления.

  Лит.:Бокий Г. Б., Кристаллохимия, 3 изд., М., 1971.

Энергия прорастания семян

Эне'ргия прораста'ния семя'н,способность семян с.-х. культур к быстрому дружному прорастанию. Определяется одновременно со всхожестью (см. ) числом проросших семян (в %) в течение определенного для каждой культуры срока, например для полевых растений 3-5 сут.

Энергия связи

Р­РЅРµ'СЂРіРёСЏ СЃРІСЏ'Р·Рё,энергия связанной системы каких-либо частиц (например, атома), равная работе, которую необходимо затратить, чтобы разложить эту систему РЅР° бесконечно удаленные РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° Рё РЅРµ взаимодействующие между СЃРѕР±РѕР№ составляющие ее частицы. Является отрицательной величиной, С‚. Рє. РїСЂРё образовании связанного состояния энергия выделяется; ее абсолютная величина характеризует прочность СЃРІСЏР·Рё (например, устойчивость ядер). Согласно соотношению Эйнштейна, Р­. СЃ. эквивалентна D m: D Р• =D mc2( СЃ -скорость света РІ вакууме). Значение Р­. СЃ. определяется типом взаимодействия частиц РІ данной системе. Так, Р­. СЃ. СЏРґСЂР° обусловлена нуклонов РІ СЏРґСЂРµ (Сѓ наиболее устойчивых ядер промежуточных атомов РѕРЅР° ~8•10 ⁶СЌРІРЅР° 1 нуклон - удельная Р­. СЃ.). РћРЅР° может выделяться РїСЂРё слиянии легких ядер РІ более тяжелые (СЃРј. ) ,Р° также РїСЂРё делении тяжелых ядер, что объясняется уменьшением удельной Р­. СЃ. (СЃРј. ) СЃ ростом атомного номера.

  Э. с. электронов в атоме или молекуле определяется и пропорциональна для каждого электрона ,для электрона атома и в нормальном состоянии она равна 13,6 эв.Этими же взаимодействиями обусловлена

  Э. с. атомов в молекуле и кристалле (см. ) . Э.с. при гравитационном взаимодействии обычно мала, но для некоторых космических объектов ее величина может быть значительной (см., например, ) .

Энергия химической связи

Р­РЅРµ'СЂРіРёСЏ С…РёРјРё'ческой СЃРІСЏ'Р·Рё,равна работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить молекулу РЅР° РґРІРµ части (атомы, РіСЂСѓРїРїС‹ атомов) Рё удалить РёС… РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° РЅР° бесконечное расстояние. Например, если рассматривается Р­. С…. СЃ. H ₃C-H РІ молекуле метана, то такими частицами являются метильная РіСЂСѓРїРїР° CH ₃Рё атом РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рќ, если рассматривается Р­. С…. СЃ. Рќ-Рќ РІ молекуле РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, такими частицами являются атомы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р­. С…. СЃ. - частный случай ,обычно ее выражают РІ РєРґР¶/моль( ккал/моль) ;РІ зависимости РѕС‚ частиц, образующих ,характера взаимодействия между РЅРёРјРё ( , Рё РґСЂСѓРіРёРµ РІРёРґС‹ химической СЃРІСЏР·Рё), кратности СЃРІСЏР·Рё (например, двойные, тройные СЃРІСЏР·Рё) Р­. С…. СЃ. имеет величину РѕС‚ 8-10 РґРѕ 1000 РєРґР¶/моль.Для молекулы, содержащей РґРІРµ (или более) одинаковых связей, различают Р­. С…. СЃ. каждой СЃРІСЏР·Рё (энергию разрыва СЃРІСЏР·Рё) Рё среднюю энергию СЃРІСЏР·Рё, равную усредненной величине энергии разрыва этих связей. Так, энергия разрыва СЃРІСЏР·Рё HO-H РІ молекуле РІРѕРґС‹, С‚. Рµ. H ₂O = HO + H равен 495 РєРґР¶/моль,энергия разрыва СЃРІСЏР·Рё Рќ-Рћ РІ гидроксильной РіСЂСѓРїРїРµ - 435 РєРґР¶/моль,средняя же Р­. С…. СЃ.равна 465 РєРґР¶/моль.Различие между величинами энергий разрыва Рё средней Р­. С…. СЃ. обусловлено тем, что РїСЂРё частичной молекулы (разрыве РѕРґРЅРѕР№ СЃРІСЏР·Рё) изменяется электронная конфигурация Рё взаимное расположение оставшихся РІ молекуле атомов, РІ результате чего изменяется РёС… энергия взаимодействия. Величина Р­. С…. СЃ. зависит РѕС‚ начальной энергии молекулы, РѕР± этом факте РёРЅРѕРіРґР° РіРѕРІРѕСЂСЏС‚ как Рѕ зависимости Р­. С…. СЃ. РѕС‚ температуры. Обычно Р­. С…. СЃ. рассматривают для случаев, РєРѕРіРґР° молекулы находятся РІ или РїСЂРё 0 Рљ. Р�менно эти значения Р­. С…. СЃ. приводятся обычно РІ справочниках. Р­. С…. СЃ. - важная характеристика, определяющая вещества Рё использующаяся РїСЂРё термодинамических Рё кинетических расчетах .Р­. С…. СЃ. может быть косвенно определена РїРѕ данным калориметрических измерений (СЃРј. ) ,расчетным СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј (СЃРј. ) ,Р° также СЃ помощью Рё .

  Лит.:Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону, М., 1974; Киреев В. А., Курс физической химии, 3 изд., М., 1975.

Энергобаланс предприятия

Энергобала'нс предприя'тия,характеризует соотношение количества полученной и израсходованной предприятием энергии. Приходная часть его отражает ресурсы энергии по ее видам: механическая энергия, выработанная первичными двигателями, и электрическая энергия, полученная со стороны.