Глава 4. Потенциальная работоспособность технологической системы

4.1. Термодинамическая шкала качества тепловой энергии

4.1.1. Неравноценность различных форм энергии

Механическая и электрическая энергия и работа, проявляющиеся в макроскопическом перемещении тел, допускают практически обратимые взаимные переходы. Такие технические устройства, как электрогенераторы и электромоторы имеют коэффициенты преобразования механической энергии в электрическую и обратно, близкие к 100%. Таким образом, механическая и электрическая энергии равноценны.

Как электрическая, так и механическая энергия легко могут быть обращены в тепловую энергию. Так, изолированное вещество может быть нагрето за счет выделения джоулевой теплоты при прохождении электрического тока или в результате интенсивного вращения мешалки. Однако не приходится рассчитывать на самопроизвольное протекание обратных процессов – генерирование электрического тока или раскручивание мешалки в результате остывания того же вещества. Теплота, проявляющаяся как результат хаотического микроскопического движения молекул вещества, может быть преобразована в механическую или электрическую работу лишь частично. Притом чем большая часть теплоты, выделяемой в каком-либо процессе, может быть превращена в работу, тем выше энергетическая ценность данного источника теплоты.

В химических процессах также лишь часть внутренней энергии вещества может быть переведена в работу. Поскольку химические процессы всегда сопровождаются тепловыми эффектами, то прежде, чем приступить к анализу относительной ценности химических источников энергии, требуется сначала ввести шкалу качества тепловой энергии.