Владимир Петров - Законы развития систем

Теплопроводность — процесс переноса теплоты (внутренней энергии), происходящий при непосредственном соприкосновении тел (или частей тела) с различной температурой. Обмен энергией осуществляется микрочастицами, из которых состоят вещества: молекулами, атомами, свободными электронами. За счет взаимодействия друг с другом быстродвижущиеся микрочастицы отдают свою энергию более медленным, перенося таким образом теплоту из зоны с более высокой в зону с более низкой температурой. Явление теплопроводности наблюдается во всех телах: жидких, твердых и газообразных.

Конвекция — процесс переноса теплоты, происходящий за счет перемещения больших масс (макромасс) вещества в пространстве, поэтому наблюдается только в жидких и газообразных телах. Объемы жидкости или газа, перемещаясь из области с большей температурой в область с меньшей температурой, переносят с собой теплоту.

Радиационный теплообмен (теплообмен излучением ) представляет собой перенос теплоты посредством электромагнитного поля. При этом внутренняя энергия одного тела превращается в энергию излучения фотонов, которая распространяется в пространстве и, попадая на другие тела, способные ее поглощать, снова превращается во внутреннюю энергию.

Тепловое расширение — это изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры 496.

Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул.

Биметаллическая пластина — это пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединенных кусков двух различных металлов 497.

Фазовый переход(фазовое превращение), переходы вещества из одной фазы в другую, происходящие при изменении температуры, давления или под действием каких-либо других внешних факторов (например, магнитных или электрических полей).

Фазовый переход 1-го рода —скачкообразное изменение плотности и энтропии вещества. В процессе таких фазовых переходов выделяется или поглощается соответственно теплота фазовых переходов. Примеры: испарение, плавление и обратные им процессы — конденсация, кристаллизация, а также многие полиморфные превращения веществ.

Фазовый переход 2-го рода — плотность и энтропия вещества меняются непрерывно в точке перехода, а теплоемкость, сжимаемость и коэффициент термического расширения фаз меняются скачком. Как правило, при этом изменяется и соответственно симметрия фазы. Пример: переход вещества из ферромагнитного в парамагнитное в точке Кюри, сопровождающийся коренным изменением структуры.

П4.5.1. Тенденция изменения электромагнитного поля

Электромагнитное полеможно рассматривать во всем его диапазоне от радио - до гамма-излучений . Рассмотрим только наиболее употребительные из них (рис. П4.32). Степень управляемости увеличивается, если последовательно использовать следующие электромагнитные поля: магнитное, электрическое, оптическое .

Рис. П4.32. Тенденция изменения электромагнитного поля

П4.5.2. Магнитное поле

Магнитное поле может быть постоянное и переменное . В свою очередь переменное магнитное поле может быть линейное , вращательное и импульсное (рис. П4.33).

Рис. П4.33. Тенденция изменения электромагнитного поля

П4.5.3. Электрическое поле

Электрическое поле может быть постоянное , переменное и импульсное (рис. П4.34).

Рис. П4.34. Виды электрического поля

П4.5.4. Оптическое поле

Оптическое поле бывает видимое , инфракрасное и ультрафиолетовое (рис. П4.35) .

Рис. П4.35. Виды оптического поля

Одну из тенденций изменения химического поля можно показать на реакции окисления. Впервые эту тенденцию сформулировал Г. Альтшуллер в виде приема разрешения технических противоречий

38: «Применение сильных окислителей» 498

(а) Заменить обычный воздух обогащенным.

б) Заменить обогащенный воздух кислородом.

в) Воздействовать на воздух или кислород ионизирующими излучениями.

г) Использовать озонированный кислород.

д) Заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном).

В дальнейшем эта тенденция была развита Ю. Саламатовым 499.

Тенденция увеличения управляемости окислением(логика развития технических систем, использующих кислород) показана на

рис. П4.36: переход от воздуха к воздуху, обогащенным кислородом; к чистому кислороду; к кислороду обогащенному озону; к чистому озону .

Линия характерна для систем, использующих кислород. Она отражает общую тенденцию развития техники — переход к все более сильным окислителям. Каждый элемент линии представляет собой форму используемого вещества. Можно повысить эффективность каждого этапа этой линии путем использования физических эффектов и выбора управляющих полей.

Рис. П4.36. Тенденция увеличения управляемости окислением

Увеличение управляемости системы, в частности осуществляется переходом к более управляемым полям. Замена полей осуществляется по цепочке, изображенной на рис. П4.2: гравитационное, механическое, тепловое, электромагнитное, химическое.

Наиболее управляемое в настоящее время — это электромагнитное поле.

Каждым из этих полей можно управлять по определенной тендении, но имеется и общая закономерность их изменений гипервеполи (рис. П4.3).

Тенденция увеличения управляемости гравитационного поля показана на рис. П4.4.

Тенденция увеличения управляемости механического поля показана на рис. П4.5-П4.7, П4.19, П4.26, П4.28-П4.30

Тенденция увеличения управляемости теплового поля показана на рис. П4.31.

Тенденция увеличения управляемости электромагнитного поля показана на рис. П4.32-П4.35.

Одна из тенденций управления химическим поем (окисление) показана на рис. П4.36.