Termodinamika és ipariökológia Martinás Katalin ELTE Atomfizikai Tanszék.

Az előadások a következő témára: "Termodinamika és ipariökológia Martinás Katalin ELTE Atomfizikai Tanszék."— Előadás másolata:

1

2 Termodinamika és ipariökológia Martinás Katalin ELTE Atomfizikai Tanszék

3  Az ipaariökológia nyelve a termodinamika

4 Gazdasági problémák – - Klasszikus termodinamika nem vagy nagyon nehezen válaszol--- Klasszikus termodinamika nem vagy nagyon nehezen válaszol-- - Az entrópiának testvérei is vannak – kényelmesebb leírást kapunk, ha az entrópia helyett az extrópiát használjuk.- Az entrópiának testvérei is vannak – kényelmesebb leírást kapunk, ha az entrópia helyett az extrópiát használjuk. exergiaexergia

5 FelépítésFelépítés Miért nehéz az energia, entrópia?Miért nehéz az energia, entrópia? Extrópia - ExergiaExtrópia - Exergia

6 1. A termodinamika lezárt !(?)1. A termodinamika lezárt !(?) Tudomány: senki sem érti,Tudomány: senki sem érti, akik értik azok nem értik egymástakik értik azok nem értik egymást Truesdell – Onsager Truesdell – Onsager Fényes – Gyarmati Fényes – Gyarmati

7 Mi a termodinamika?  Newtoni fizika - a világ reverzibilis modellje a világ reverzibilis modellje  Termodinamika a világ irreverzibilis leírása. a világ irreverzibilis leírása.

8 Fenomenologikus vagy axiomatikus termodinamika  Energiamegmaradás Az energia „általános csereérték” Az energia „általános csereérték”  Irreverzibilitás Hő nem megy hidegebb helyről a melegebbre Hő nem megy hidegebb helyről a melegebbre Entrópia növekedés Entrópia növekedés

9 Termodinamika Történet  1588 Galilei hőmérő  1742 Celsius skála  1760 Kalorimetria – Joseph Black  1775 Francia Akadémia – A PPM lehetetlensége  1840- 53 Energia : Mayer- Helmholtz- Rankine  1824- 65Entrópia: Carnot-Clapeyron-Clausius  1930-56Nemegyensúlyi termodinamika: Onsager  1969 Struktúrák - Prigogine

10 Perpetuum mobile  Az I. és a II. főtételt együttesen a PPM lehetetlenségének elve  Francia Akadémia fogalmazta meg 1775- ben,  Az USA-ban 1850 és 2000 között legalább 1400 olyan szabadalmat jegyeztek be.

11 PPM ma  1999-ben Sanjay Amin (Entropy Systems of Ohio) 1,6 millió dollárt kapott egy olyan gép megépítésére, amely megsérti a II. főtételt.

12 Az energia megmarad Az energia a munkavégző-képesség A munkavégző- képesség nem marad meg

13 M ó ra Ferenc: Az energia megmarad á sa ( Szegedi Napl ó, 1914)  Ú gy mondj á k, hogy ami ijesztő ebben a c í mben van, az a term é szettudom á ny k é tszerkettője. An é lk ü l nincs fizika, nincs k é mia, nincs mechanika.

14 …én nem hiszem az energia megmaradásának elvét. Ha a szíves olvasó fizikatanár, akkor azt fogja erre mondani, hogy szamár vagyok, mert laikus vagyok. Ha ellenben most példával bizonyítom az energia megmaradását, akkor a szíves olvasó, aki nem fizikatanár, azt mondja, hogy szamár vagyok, mert tudós vagyok.

15  Mit hozott l é tre az é n energi á m é s a sz á zak é é s az ezrek é, ez é az eg é sz nemzed é k é, amely imm á r tehetetlen k ó r ó ul z ö r ö g a vil á g avarj á n? A műhely ü nkben, a boltunkban, az í r ó asztalunkn á l, a katedr á nkon mind hitt ü nk valamiben, mind é p í tett ü nk valamit, mi lett abb ó l, hova lett az, hol annak a foganatja, melyik csillag az, ahol a cs í r á jukba halt á lmokat garmad á ba rakj á k az angyalok a sz ü letendő vil á gok sz á m á ra?  Nem. J. R. Mayer, nem szavazom meg a t í z aranym á rk á t a plakettedre.

16 Energeia  A Nikomakhoszi etikában aktivitás értelemben jeleneik meg:  A boldogság a lélek aktivitása az erénynek/kiválóságnak megfelelően. (1099b)  (ευδαιμονία ένεργεία ψυχής άρετη eudaimonia energeia psuches arete )

17 Energia  1800 spanyol – energikus –vehemens  1807 Thomas Young a vis viva helyett  1829-ben Gaspard Gustave de Coriolis é s Jean-Victor Poncelet bevezett é k a munka é s az energia szavakat, é s felírták a mozg á si energia v á ltoz á s é s a munka kapcsolat á t.

18 Rankine  „ The term „ energy ” comprehends every state of a substance which constitutes a capacity performing work ”  (Az energia az anyag minden olyan á llapot á t jellemzi, amely k é pes munkav é gz é sre.)

19 Az entrópia szót sokan ismerik. Az irodalomban a hanyatlás, a romlás szinonimája.Az entrópia szót sokan ismerik. Az irodalomban a hanyatlás, a romlás szinonimája.

20

21 Lois Parkinson Zamora : Writing the Apocalypse Historical Vision in Contemporary U.S. and Latin American Fiction (1993, 1998, Cambridge Univ. Press)

22 A posztomdern írók (Pynchon, Barthelme, Vonnegut, stb.) gondolatvilágának meghatározó eleme volt a klasszikus termodinamika 2. főtételének hétköznapi értelmezése és ezt leggyakrabban úgy foglalták képiségbe, hogy a technológia elburjánzását ábrázolták, ami rendszerint azt jelentette, hogy az élettelen anyag átveszi a hatalmat az élő fölött, ugyanis a technológia jelenléte mindig valahogy az elmúlással volt kapcsolatos. A posztomdern írók (Pynchon, Barthelme, Vonnegut, stb.) gondolatvilágának meghatározó eleme volt a klasszikus termodinamika 2. főtételének hétköznapi értelmezése és ezt leggyakrabban úgy foglalták képiségbe, hogy a technológia elburjánzását ábrázolták, ami rendszerint azt jelentette, hogy az élettelen anyag átveszi a hatalmat az élő fölött, ugyanis a technológia jelenléte mindig valahogy az elmúlással volt kapcsolatos.

23 ETIKUS-E DOLGOZNI?ETIKUS-E DOLGOZNI? - érvényes- érvényes Apokaliptikus: Világegyetem entrópiája nőApokaliptikus: Világegyetem entrópiája nő DS > 0 - rosszabbDS > 0 - rosszabb Minimalizálni kellMinimalizálni kell NEMNEM - nem érvényes- nem érvényes A Föld nyílt rendszerA Föld nyílt rendszer bio – entrópia csökkenésbio – entrópia csökkenés Maximalizálni kellMaximalizálni kell IGENIGEN

24 Ébredj, mert jön a fekete entrópia!Ébredj, mert jön a fekete entrópia! Huller Ágoston

25

26 Laikus: Hogy meleg legyenLaikus: Hogy meleg legyen hőmérséklet különbség!hőmérséklet különbség! Költség (T1- T2)

27 Termodinamikus:Termodinamikus: Energia növekedésEnergia növekedés Entrópia növekedésEntrópia növekedés

28 IDEÁLIS gáz U = 3/2 pV U = 3/2 NRT p= po V = Vo U =Uo N csökken S = 5RN/2 ln T csökken

29 A szoba és a fűtésA szoba és a fűtés -28+28 -18

30

31 Távolság az egyensúlytól Extrópia

32 Termodinamika S * U

33 Extrópia d  = (1/To - 1/T) dE + (po/To – p/T)dV.. + (  o/To -  /T) dN vagy  = (1/To-1/T)E + (po/To–p/T)V + (  o/To-  /T)N

34 Tulajdonságok  >0ne  = 0 e ha  > 0 d  /dt > 0

35 A szoba extrópiája  = C((T1 -To)/To) 2

36 Extrópia és az entrópia kapcsolata Izolált rendszerben kezdet egyensúly S = max  = 0 S nő  csökken S = min

37 Az energiaváltozás Extrópia: DE = 1/  d  + p* dV =  B +  A  B = (1- To/T)dQ - (p – po) dV effektív munka, felhasználható energia  A = dQ(To/T) - podV elveszett munka, nem felhasználható energia

38 Etikus-e dolgozni?Etikus-e dolgozni? Nem érdemes!Nem érdemes! Az érték arányos a  -velAz érték arányos a  -vel Maximumot!Maximumot! Nem gondolunk a jövőre!Nem gondolunk a jövőre! Kötelező, de a korlátokat ismerni kell!Kötelező, de a korlátokat ismerni kell!