Тепловая энергия
Теплова́я эне́ргия — термин, используемый в теплоэнергетике при раздельном рассмотрении производства энергии и её использования, и означающий энергию, передаваемую от производителя потребителю посредством теплоносителя (воды, водяного пара, жидкого металла и др.) за счёт охлаждения последнего[35]. Согласно Федеральному закону РФ № 190-ФЗ О теплоснабжении «тепловая энергия — энергетический ресурс, при потреблении которого изменяются термодинамические параметры теплоносителей (температура, давление)».
В молекулярной физике под тепловой энергией понимают обычно энергию теплового движения частиц среды[36][37][38][39][40][41][42], то есть часть внутренней энергии системы[43][44][45].
В термодинамике под тепловой энергией разные авторы могут подразумевать:
- теплоту (количество теплоты)[46][38][39][47][48][49][41][42];
- связанную энергию Гельмгольца[K 2][53][54];
- внутреннюю энергию системы[55][56][57][58][59][60][61] (В. И. Коновалов в своём фундаментальном учебнике[62] использует термины «тепловая внутренняя энергия», «внутренняя тепловая энергия», «тепловая энергия» и «внутренняя энергия» как синонимы).
Современному термодинамическому термину «внутренняя энергия» не удалось полностью вытеснить из научно-технической и учебной литературы теплотехнической направленности термин «тепловая энергия», повсеместно используемый на обыденном уровне, в том числе и в официальных документах органов государственного и местного управления.
С количественной стороны тепловая энергия в теплоэнергетике есть теплота (количество теплоты), передаваемая теплоносителем потребителю. Таким образом, тепловая энергия не является специфическим видом энергии: по классификации термодинамических величин тепловая энергия относится не к термодинамическими переменными состояния, а к функционалам[K 3] процесса теплообмена.
О терминах «теплота», «количество теплоты» и «тепловая энергия»
Многие понятия термодинамики возникли в связи с устаревшей теорией теплорода , которая сошла со сцены после выяснения молекулярно-кинетических основ термодинамики. С тех пор эти понятия и соответствующие им термины используются и в научном, и в повседневном языке. Слово «тепло-» входит в такие устоявшиеся научные понятия, как поток тепла, теплоёмкость, теплота фазового перехода, теплота химической реакции, теплопроводность и пр. Этими терминами можно пользоваться при условии, что им дано точное определение, не связанное с представлениями теории теплорода. По мере развития науки термины «количество энергии» и «количество работы» в соответствии с нормами современного русского языка стали заменять на «энергию» и «работу»[64], а вот термин «количество теплоты», не вполне соответствующий языковым нормам, до сих пор применяют в термодинамике как синоним физической величины «теплота»[55][65][66], дабы подчеркнуть, что речь не идёт о теплоте как способе передачи энергии.
До настоящего времени в научно-технической и учебной литературе — в первую очередь по теплотехнике — используют оставшиеся в наследство от теории теплорода понятие «тепловая энергия» и соответствующий ему термин, иногда относимый к техническому жаргону[67]. Некоторые авторы выступают — по разным причинам[K 4] — против использования «тепловой энергии» в понятийном аппарате науки[57][68][69][44][70].
Важнейшая претензия к термину «тепловая энергия» — его неоднозначность. Встречающееся в литературе утверждение о том, что понятие «тепловой энергии» и обозначающий его термин не имеют никакого точного физического смысла[69][44][70] излишне категорично. Дело в том, что это понятие конвенциональное (условное, договорное), то есть обозначает единообразно трактуемое суждение, содержание которого представляет собой результат соглашения между людьми, использующими термин «тепловая энергия». Единственное обязательное требование к понятию, обозначаемому конвенциональным термином, — внутренняя непротиворечивость. Никакой конвенциональный термин, по определению, не может быть неверным: с формальной точки зрения конвенциональный термин остаётся правильным при любом вложенном в него содержании, даже самом абсурдном. Вкладываемое в термин содержание может быть либо общепринятым, либо малораспространённым, современным или устаревшим, общенаучным либо специфичным для определённой области применения, но оно не может быть неверным. К сожалению, общепринятая трактовка термина «тепловая энергия» по состоянию на 2020 год отсутствует.
Комментарии
- ↑ Айзенцон А. Е., Физика, 2023}[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34]..
- ↑ Термодинамический потенциал, равный произведению абсолютной термодинамической температуры системы на её энтропию [50][51][52].
- ↑ Функционалы процесса (параметры процесса, функции процесса) представляют собой характеристики совершаемого системой термодинамического процесса и зависят от его пути, то есть способа перехода системы из состояния в начале процесса в конечное состояние. Термин «функция» подчёркивает, что вычисление параметра процесса требует знания его математической модели, например, уравнения адиабаты газа. Функционалы процесса (например, теплота и работа) «не существуют» до процесса, после процесса и вне процесса[63].
- ↑ В том числе и потому, что обращение к обсуждаемому термину в учебной литературе разрушает в сознании учащихся формируемую термодинамикой структуру понятий, исподволь направляя её в сторону концепции теплорода[67].
Примечания
- ↑ Ерохин В. Г., Маханько М. Г., Основы термодинамики и теплотехники, 2019.
- ↑ Белов Г. В., Термодинамика, ч. 1, 2017.
- ↑ Белов Г. В., Термодинамика, ч. 2, 2016.
- ↑ Акынбеков Е. К., Основы термодинамики и теплотехники, 2016.
- ↑ Алешкевич В. А., Молекулярная физика, 2016.
- ↑ Белопухов С. Л., Старых С. Э., Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения, 2016.
- ↑ Александров Н. Е. и др., Основы теории тепловых процессов и машин, ч. 1, 2015.
- ↑ Андрюшечкин С. М., Трёхсеместровая физика, 2015.
- ↑ Ляшков В. И., Теоретические основы теплотехники, 2015.
- ↑ Петрущенков В. А., Техническая термодинамика, 2015.
- ↑ Быстрицкий Г. Ф. и др., Общая энергетика, 2014.
- ↑ Сахин В. В., Термодинамика энергетических систем, кн. 2, 2014.
- ↑ Круглов А. Б. и др., Руководство по технической термодинамике, 2012.
- ↑ Мирам А. О., Павленко В. А., Техническая термодинамика. Тепломассообмен, 2011.
- ↑ Бурдаков В. П. и др., Термодинамика, ч. 1, 2009.
- ↑ Бурдаков В. П. и др., Термодинамика, ч. 2, 2009.
- ↑ Луканин П. В., Технологические энергоносители предприятий, 2009, с. 23.
- ↑ Апальков А. Ф., Теплотехника, 2008.
- ↑ Бахшиева Л. Т. и др., Техническая термодинамика и теплотехника, 2008.
- ↑ Ансельм А. И., Основы статистической физики и термодинамики, 2007.
- ↑ Амерханов Р. А., Драганов Б. Х., Теплотехника, 2006.
- ↑ Ипполитов Е. Г. и др., Физическая химия, 2005.
- ↑ Архаров А. М. и др., Теплотехника, 2004.
- ↑ Мазур Л. С., Техническая термодинамика и теплотехника, 2003.
- ↑ Латыпов Р. Ш., Шарафиев Р. Г., Техническая термодинамика, 1998.
- ↑ Баскаков А. П. и др., Теплотехника, 1991.
- ↑ Крутов В. И. и др., Техническая термодинамика, 1991.
- ↑ Беляев Н. М., Термодинамика, 1987.
- ↑ Лариков Н. Н., Теплотехника, 1985.
- ↑ Алексеев Г. Н., Общая теплотехника, 1980.
- ↑ Алексеев Г. Н., Энергия и энтропия, 1978.
- ↑ Болдырев А. И., Физическая и коллоидная химия, 1974.
- ↑ Гохштейн Д. П., Современные методы термодинамического анализа энергетических установок, 1969.
- ↑ Андрющенко А. И., Основы технической термодинамики реальных процессов, 1967.
- ↑ См. [1][K 1]
- ↑ Михайлов В. К., Панфилова М. И., Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика, 2016.
- ↑ Платунов Е. С. и др., Физика: словарь-справочник, 2014, с. 587.
- ↑ 1 2 Миронова Г. А. и др., Молекулярная физика и термодинамика в вопросах и задачах, 2012.
- ↑ 1 2 Квасников И. А., Молекулярная физика, 2009, с. 41.
- ↑ Исаев С. И., Курс химической термодинамики, 1986, с. 11.
- ↑ 1 2 Жуковский В. С., Термодинамика, 1983, с. 29.
- ↑ 1 2 Майдановская Л. Г., Термодинамика, 1966, с. 68.
- ↑ Сахин В. В., Термодинамика энергетических систем, кн. 1, 2014, с. 32.
- ↑ 1 2 3 Радушкевич Л. В., Курс термодинамики, 1971, с. 22.
- ↑ Самойлович А. Г., Термодинамика и статистическая физика, 1955, с. 30.
- ↑ Касаткина И. В. и др., Физическая химия, 2012, с. 23.
- ↑ Хмельницкий Р. А., Физическая и коллоидная химия, 2009, с. 62.
- ↑ Нечаев В. В. и др., Физическое материаловедение, т. 2, 2007, с. 23, 27.
- ↑ Нечаев В. В., Смирнов Е. А., Физическая химия сплавов, 2006, с. 28.
- ↑ Барилович B. A., Смирнов Ю. А., Основы технической термодинамики, 2014, с. 112.
- ↑ Глазов В. М., Основы физической химии, 1981, с. 141.
- ↑ Белоконь Н. И., Термодинамика, 1954, с. 312.
- ↑ Хазен А. М., Разум природы и разум человека, 2000, с. 320.
- ↑ Черкинский Ю. С., Общая термодинамика, 1994, с. 171.
- ↑ 1 2 Бухарова Г. Д., Молекулярная физика и термодинамика, 2017, с. 59.
- ↑ Михайлов В. К., Панфилова М. И., Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика, 2016, с. 101.
- ↑ 1 2 Прибытков И. А., Теплофизика, 2016, с. 12.
- ↑ Платунов Е. С. и др., Физика: словарь-справочник, 2014, с. 595.
- ↑ Сивухин Д. В., Общий курс физики, т. 2, 2005, с. 61.
- ↑ Мурзаков В. В., Основы технической термодинамики, 1973, с. 9.
- ↑ Рипс С. М., Основы термодинамики и теплотехники, 1968, с. 82.
- ↑ Коновалов В. И., Техническая термодинамика, 2005.
- ↑ Сычёв В. В., Дифференциальные уравнения термодинамики, 2010, с. 9.
- ↑ Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 26.
- ↑ Рындин В. В., Первое начало термодинамики, 2004, с. 17.
- ↑ Теплота / Мякишев Г. Я. // Струнино — Тихорецк. — М. : Советская энциклопедия, 1976. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 25).
- ↑ 1 2 Воскресенский В. Ю., Об основаниях энтропии, 2010, с. 92.
- ↑ Карякин Н. В., Основы химической термодинамики, 2003, с. 34—35.
- ↑ 1 2 Рындин В. В., Первое начало термодинамики, 2004, с. 25.
- ↑ 1 2 Леонтович М. А., Введение в термодинамику, 1952, с. 21.
Литература
- Айзенцон А. Е. Физика. Учебник и практикум для СПО. — М.: Юрайт, 2018. — 335 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-00795-4.
- Акынбеков Е. К. Основы термодинамики и теплотехники. — Алматы: Эверо, 2016. — 321 с. — ISBN 978-601-310-301-3.
- Александров Н. Е., Богданов А. И., Костин К. И. и др. Основы теории тепловых процессов и машин. Часть I / Под ред. Н. И. Прокопенко. — 5-е изд. (электронное). — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. — 561 с. — ISBN 978-5-9963-2612-9.
- Алексашина И. Ю., Галактионов К. В., Дмитриев И. С. и др. Естествознание: 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Под ред. И. Ю. Алексашиной. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 2008. — 270 с. — (Лабиринт: Академический школьный учебник). — ISBN 978-5-09-018918-7.
- Алексеев Г. Н. Общая теплотехника. — М.: Высшая школа, 1980. — 552 с.
- Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. — М.: Знание, 1978. — 192 с. — (Жизнь замечательных идей).
- Алешкевич В. А. Молекулярная физика. — М.: Физматлит, 2016. — 308 с. — (Университетский курс общей физики). — ISBN 978-5-9221-1696-1.
- Амерханов Р. А., Драганов Б. Х. Теплотехника. — 2-е изд., перераб. и доб. — М.: Энергоатомиздат, 2006. — 433 с. — ISBN 5-283-03245-0.
- Андрюшечкин С. М. Трёхсеместровая физика. — М.: Баласс, 2015. — 273 с. — ISBN 978-5-906567-54-3.
- Андрющенко А. И. Основы технической термодинамики реальных процессов. — М.: Высшая школа, 1967. — 268 с.
- Ансельм А. И. Основы статистической физики и термодинамики. — 2-е изд., стереотип. — СПб.: Лань, 2007. — 427 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0756-9.
- Апальков А. Ф. Теплотехника. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. — 188 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-222-13972-1.
- Архаров А. М., Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Теплотехника / Под общ. ред. В. И. Крутова. — М.: Машиностроение, 1986. — 427 с.
- Архаров А. М., Архаров И. А., Афанасьев В. Н. и др. Теплотехника / Под. общ. ред. А. М. Архарова, В. Н. Афанасьева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 712 с. — ISBN 5-7038-2439-7.
- Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3.
- Барилович B. A., Смирнов Ю. А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена. — М.: Инфра-М, 2014. — 432 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — ISBN 978-5-16-005771-2.
- Баскаков А. П., Берг Б. В., Витт О. К. и др. Теплотехника. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 224 с. — ISBN 5-283-00121-0.
- Бахшиева Л. Т., Кондауров Б. П., Захарова А. А., Салтыкова В. С. Техническая термодинамика и теплотехника / Под ред. проф А. А. Захаровой. — 2-е изд., испр. — М.: Академия, 2008. — 272 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 978-5-7695-4999-1.
- Белоконь Н. И. Термодинамика. — М.: Госэнергоиздат, 1954. — 416 с.
- Белов Г. В. Термодинамика. Часть 1. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2017. — 265 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-02731-0.
- Белов Г. В. Термодинамика. Часть 2. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2016. — 249 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-9916-7252-8.
- Белопухов С. Л., Старых С. Э. Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. — М.: Проспект, 2016. — 256 с. — ISBN 978-5-392-20087-0.
- Беляев Н. М. Термодинамика. — Киев: Вища школа, 1987. — 344 с.
- Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия. — М.: Высшая школа, 1974. — 504 с.
- Бурдаков В. П., Дзюбенко Б. В., Меснянкин С. Ю., Михайлова Т. В. Термодинамика. Часть 1. Основной курс. — М.: Дрофа, 2009. — 480 с. — (Высшее образование. Современный учебник). — ISBN 978-5-358-06031-9.
- Бурдаков В. П., Дзюбенко Б. В., Меснянкин С. Ю., Михайлова Т. В. Термодинамика. Часть 2. Специальный курс. — М.: Дрофа, 2009. — 62 с. — (Высшее образование. Современный учебник). — ISBN 978-5-358-06140-8.
- Бухарова Г. Д. Молекулярная физика и термодинамика. Методика преподавания. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2017. — 221 с. — (Бакалавр. Академический курс. Модуль). — ISBN 978-5-534-01570-6.
- Быстрицкий Г. Ф., Гасангаджиев Г. Г., Кожиченков В. С. Общая энергетика (Производство тепловой и электрической энергии). — 2-е изд., стер. — М.: Кнорус, 2014. — 408 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-406-03655-6.
- Воскресенский В. Ю. Об основаниях энтропии. — М.: Красанд, 2010. — 104 с. — (Relata Refero). — ISBN 978-5-396-00163-3.
- Глазов В. М. Основы физической химии. — М.: Высшая школа, 1981. — 456 с.
- Гохштейн Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. — М.: Энергия, 1969. — 368 с.
- Ерохин В. Г., Маханько М. Г. Основы термодинамики и теплотехники. — 4-е изд., стер. — М.: Едиториал УРСС, 2019. — 224 с. — ISBN 978-5-9710-6762-7.
- Жуковский В. С. Термодинамика / Под ред. А. А. Гухмана. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 304 с.
- Ипполитов Е. Г., Артемов А. В., Батраков В. В. Физическая химия / Под ред. Е. Г. Ипполитова. — М.: Академия, 2005. — 448 с. — ISBN 5-7695-1456-6.
- Исаев С. И. Курс химической термодинамики. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1986. — 272 с.
- Карякин Н. В.заглавие =Основы химической термодинамики. . — М.: Академия, 2003. — 463 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 5-7695-1596-1.
- Касаткина И. В., Прохорова Т. М., Федоренко Е. В. Физическая химия. — М.: Риор, 2012. — 251 с. — ISBN 978-5-369-00107-3.
- Квасников И. А. Молекулярная физика. — М.: Эдиториал УРСС, 2009. — 232 с. — ISBN 978-5-901006-37-2.
- Круглов А. Б., Радовский И. С., Харитонов В. С. Руководство по технической термодинамике с примерами и задачами. — М.: НИЯУ МИФИ, 2012. — 156 с. — ISBN 978-5-7262-1694-2.
- Коновалов В. И. Техническая термодинамика. — 2-е изд. — Иваново: Ивановский государственный энергетический университет, 2005. — 619 с. — ISBN 5-89482-360-9.
- Крутов В. И., Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Техническая термодинамика / Под ред. В. И. Крутова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. — ISBN 5-06-002045-2.
- Лариков Н. Н. Теплотехника. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1985. — 430 с.
- Латыпов Р. Ш., Шарафиев Р. Г. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 344 с. — ISBN 5-283-03178-0.
- Леонтович М. А. Введение в термодинамику. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Гостехиздат, 1952. — 200 с.
- Луканин П. В. Технологические энергоносители предприятий (Низкотемпературные энергоносители). — СПб.: Санкт-Петербург. гос. технол. ун-т растительных полимеров, 2009. — 117 с. — ISBN 5-230-14392-4.
- Ляшков В. И. Теоретические основы теплотехники. — М.: Курс; Инфра-М, 2015. — 328 с. — ISBN 978-5-905554-85-8, 978-5-16-0І0639-7.
- Мазур Л. С. Техническая термодинамика и теплотехника. — М.: Гэотар-мед, 2003. — 351 с. — (XXI век). — ISBN 5-9231-0271-4.
- Майдановская Л. Г. Термодинамика. — Томск: Изд-во Томского университета, 1966. — 150 с.
- Мирам А. О., Павленко В. А. Техническая термодинамика. Тепломассообмен. — М.: Издательство АСВ, 2011. — 52 с. — (Для высшей школы). — ISBN 978-5-93093-841-8.
- Миронова Г. А., Брандт Н. Н., Салецкий А. М. Молекулярная физика и термодинамика в вопросах и задачах. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2012. — 475 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1195-5.
- Михайлов В. К., Панфилова М. И. Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика. — М.: Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2016. — 144 с. — ISBN 978-5-7264-1391-4.
- Мурзаков В. В. Основы технической термодинамики. — М.: Энергия, 1973. — 304 с.
- Нечаев В. В., Смирнов Е. А. Физическая химия сплавов. — М.: МИФИ, 2006. — 250 с. — ISBN 5-7262-0679-7.
- Нечаев В. В., Смирнов Е. А., Кохтев С. А. и др. Физическое материаловедение. Том 2. Основы материаловедения / Под общ. ред. Б. А. Калина. — М.: МИФИ, 2007. — 607 с. — ISBN 978-5-7262-0821-3.
- Петрущенков В. А. Техническая термодинамика. — СПб.: Страта, 2015. — 160 с. — ISBN 978-5-906150-48-6.
- Платунов Е. С., Самолетов В. А., Буравой С. Е., Прошкин С. С. Физика: словарь-справочник / Под ред. Н. М. Кожевникова. — СПб.: Издательство политехнического университета, 2014. — 797 с. — ISBN 978-5-7422-4217-8.
- Прибытков И. А. Теплофизика. — М.: Изд. Дом МИСиС, 2016. — 87 с. — ISBN 978-5-87623-984-6.
- Путилов К. А. Термодинамика / Отв. ред. М. Х. Карапетьянц. — М.: Наука, 1971. — 376 с.
- Радушкевич Л. В. Курс термодинамики. — М.: Просвещение, 1971. — 288 с.
- Рипс С. М. Основы термодинамики и теплотехники. — М.: Высшая школа, 1968. — 344 с.
- Рындин В. В. Первое начало термодинамики в его становлении и развитии. — Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова, 2004. — 534 с. — ISBN 9965-672-27-1.
- Самойлович А. Г. Термодинамика и статистическая физика. — 2-е изд. — М.: Гостехиздат, 1955. — 368 с.
- Сахин В. В. Термодинамика энергетических систем. Книга 1. Термодинамика гомогенных и гетерогенных систем. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т., 2014. — 118 с. — ISBN 978-5-85546-787-1.
- Сахин В. В. Термодинамика энергетических систем. Книга 2. Техническая термодинамика. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т., 2014. — 118 с. — ISBN 978-5-85546-789-5.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
- Сычёв В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. — 3-е изд. — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 251 с. — ISBN 978-5-383-00584-2.
- Хазен А. М. Разум природы и разум человека. — М.: РИО «Мособлполиграфиздата»; НТЦ «Университетский», 2000. — 600 с. — ISBN 5-7953-0044-6.
- Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия. — М.: АльянС, 2009. — 400 с. — ISBN 978-5-903034-77-2.
- Черкинский Ю. С. Общая термодинамика. — 2-е изд. — М.: Полиэкс, 1994. — 504 с. — ISBN 5-03-002808-0.