تحقیق درمورد پایستگی انرژی و انتروپی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

پایستگی انرژی و انتروپی

می دانیم که در یک سیستم بسته , انتروپی در حال تزاید است . اما انتروپی به چه معنی است؟ این کلمه از "تروپی"یا کلمه "تروپوس"که یونانی است , آمده و به معنی "مقدار تحول"است.این مفهوم از آنجا آغاز شد که قانون اول ترمودینامیک به نام اصل پایستگی انرژی مطرح شد. در این اصل این پایستگی یک طرفه است: می توان هر انرژی کاری را به حرارت تبدیل کرد اما نمی توان تمام گرما را به کار تبدیل کرد .از طرفی می بینیم که تمام منابع انرژی در حال پایان است و می دانیم که طبق این اصل پایستگی انرژی , نباید این طور باشد. اما چرا ؟ پس اصل پایستگی انرژی این وسط چه کاره است ؟در واقع تحولات هستند که باعث این کار می شوند یعنی در هر تحولی بایستی چیزی را از دست داد .در اینجا نیز تحولی رخ می دهد و طی آن ما منابع انرژی را تبدیل به کار می کنیم یعنی انرژی را به شکلی در می آوریم که برایمان کار انجام دهد یعنی انرژی را بی نظم می کنیم زیرا همان طور که می دانیم کارایی در نظام نهفته است.منابع انرژی در حالت خام آنها , دارای نظام هستند یعنی کارایی دارند وقتی نظم آنها را از آنها می گیریم یعنی انرژی را به گرما که بی نظمترین حالت ممکن است و کار تبدیل می کنیم و این فرایندی برگشت ناپذیر است . در اینجاست که مفهوم انتروپی به میان می آیدو این که چرا به جای انرژی به مفهوم انتروپی نیاز داریم . وقتی دو سیستم که در کل ایزوله هستند در حال برهم کنش می باشند , افزایش انتروپی در یکی سبب کاهش انتروپی در دیگری می شود به طوری که انتروپی در کل افزایش می یابد . یعنی می توان گفت "انتروپی یک سیستم بسته در حال تزاید است " . انتروپی را می توانیم به مفهوم نظم از طریق رابطه زیر ,مربوط کنیS=KLnΩ که در آن Ω همان تعداد حالات سیستم مورد نظر است و S انتروپی آن است . وقتی انتروپی افزایش می یابد به تبع آن تعداد حالت های سیستم هم افزایش می یابد و افزایش تعداد حالات , بی نظمی را افزایش می دهد . پس می توانیم بگوییم : افزایش انتروپی یعنی افزایش بی نظمی و کاهش انتروپی یعنی افزایش نظم . از اینجا به راحتی می توان فهمید که یک سیستم بسته , تمایل دارد به حالتی برود که در آن بی نظمی افزایش یابد یعنی افزایش انتروپی .یعنی محتمل ترین حالت یک سیستم , حالتی است که در آن انتروپی بیشینه شود. حال دوباره بر می گردیم به بحث انرژی که در ابتدا مطرح شد. اگر کل جهان را یک سیستم بسته در نظر بگیریم , در آن انتروپی رو به افزایش است یعنی جهان به سوی افزایش بی نظمی می رود و این یعنی کل جهان به سوی حالتی تحول می یابد که در آن انتروپی بیشینه مقدار خود را داشته باشد .

آنتروپی در مقیاس نانومتری

15 آگوست 2002- نیروهای بازدارنده- فعل و انفعالات آنتروپیک که ذرات کلوئیدی را جذب یکدیگر میکند- میتوانند گشتاوری را بر روی یک میله نانومتری ایجاد نمایند که آن را در یک جهت خاص در نزدیکی یک دیواره هدایت نماید. در مقیاس مولکولی و نانومتری، اگر یک شئ میله مانند به دیوارهای نزدیک شود، تحت تاثیر آنتروپی به جهت خاصی خواهد چرخید. این نتیجه، حاصل تحقیقات تیمی از دانشمندان آلمانی است که بیان میدارد "نیروی بازدارنده" که بر روی ذرات کلوئیدی عمل میکند، نه تنها یک نیروی جاذبه، بلکه یک گشتاور جهتدار نیز ایجاد میکند. برای مثال، یک میله نانومتری معلق در محلول و نزدیک به دیواره ظرف را در نظر بگیرید. هرچه این میله به دیواره نزدیکتر میشود از توانایی چرخش آزدانه آن کاسته میشود و در عوض، بیشتر در جهت خاصی نسبت به دیواره به تله میافتد. اگر از نوسانات گرمایی میله در این جهت خاص صرفنظر شود برای بازگرداندن آن به حالت اولیه یک گشتاور لازم است. رولند روت از انیستیتو ماکس – پلانک در اشتوتگارت آلمان و همکارانش معتقدند که این گشتاور آنتروپیک ممکن است در سیستمهای بیولوژیکی بر روی فعل و انفعالات بین یک پروتئین و زیرلایهای که به آن متصل میگردد مؤثر باشد. اتصال پروتئین به زیرلایه به صورت نوعی قفل و کلید عمل میکند که در آن، زیر لایه کاملاً در داخل حفرة قفل مانند پروتئین چِفت میشود. اما برای اینکه این چفت شدن اتفاق بیافتد این زیر لایه باید در جهت درستی قرار بگیرد. آیا ممکن است حفرة پروتئین به منظور فراهم آوردن بهترین جهت نسبت به زیر لایه شکل دهی گردد به طوری که تحت تاثیر نیروهای آنتروپیک قرار گیرد و بدین ترتیب احتمال یک انطباق خوب به حداکثر برسد؟ چنین موضوعاتی ممکن است برای ایجاد وسایل نانومتری دارای چفت و بستهایی که آزادانه در حرکتند مورد نظر باشد. مثلاً اگر یک گشتاور آنتروپیک موجب تغییر جهت و انحراف راس یک نانولوله کربنی شود، قرار دادن آنرا در داخل یک حفره دشوار خواهد ساخت. نیروهای بازدارنده حاصل تغییر در "فضای آزاد" قابل دسترسی برای ذرات کوچک (مثلاً مولکولهای حلال) ، هنگام نزدیک شدن دو ذره بزرگتر (مثلاً ذرات کلوئیدی) به یکدیگر هستند. به خاطر دافعه بین هسته مرکزی ذرات، در نزدیکی سطح ذرات کلوئیدی ناحیهای وجود دارد که از تجمع تودهای ذرات حلال جلوگیری میکند. اما اگر دو ذره کلوئیدی با هم تماس پیدا کنند نواحی جلوگیری کننده آنها بر هم منطبق میشود و بنابراین فضای قابل دسترسی برای ذرات حلال و نیز آنتروپی افزایش مییابد و این باعث جاذبه بین ذرات بزرگتر میگردد. از آنجا که این اثر صرفاً یک اثر آنتروپیک است، نیروهای جاذبه فقط در سیستمهایی با هستة ثابت نمود پیدا میکند که نیروهای جاذبه طبیعی (نظیر نیروی واندرووالس) بین ذرات وجود ندارد. نیروهای بازدارنده میتوانند رفتار فازی کلوئیدها را کنترل کنند. مثلاً با افزایش غلظت ذرات کلوئیدی در یک سوسپانسیون، این نیروها باعث جدایی فازی در مخلوطهای کلوئیدی و یا موجب جابجایی فازهای چگالتر میگردند. به نظر میرسد که نیروهای بازدارنده در سیستمهای بیولوژیکی نیز حضور داشته باشند (هرچند چنین رفتاری ممکن است در یک حلال کاملاً ساختاری مانند آب، بسیار پیچیدهتر باشد) . به خاطر نیروی بازدارنده، مناسبترین وضعیت یک میله توپر در برخورد با یک دیواره، در حالتی است که میله به موازات این دیواره قرار گرفته و بیشترین سطح برخورد با دیواره را داشته باشد. اما روت و همکارانش میگویند که نزدیک شدن چنین میلهای به دیواره بسیار پیچیدهتر از این میباشد زیرا در صورت چرخش میله، نیروی بازدارنده به شکل ظریفی تغییر میکند. در حالت رو در رو ممکن است انتظار رود که این میله در جهت موازی به این دیواره نزدیک شود. عملاً این پژوهشگران برای پی بردن به اینکه پتانسیل بازدارندگی در این حالت حداقل مقدار را دارد، از تئوری دانسیته کارکردی - روشی برای یافتن حداقل انرژی برپایه نیروهای درون ذرهای- استفاده کردند. اما مقادیر کمینة دیگری نیز وقتی که میله از دیواره کاملاً دور میشود وجود دارد. این مقادیر را میتوان با بررسی تغییرات گشتاور میله نسبت به زاویة آن با دیواره تعیین کرد. در حالت کمینة پتانسیل، این گشتاور صفر بوده و شیب تغییرات آن نسبت به افزایش زاویه منفی است. به عبارت دیگر نوعی نیروی بازگرداننده وجود دارد که این میله را در یک جهت خاص نگه میدارد. در حالتی که میله دور از دیواره قرار دارد، این مقادیر صفر در زوایای بسیار کمتر از 90 درجه (نسبت به حالت موازی) اتفاق میافتد. این پژوهشگران

تحقیق در مورد کار برد انرژی خورشید

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 19 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

کار برد انرژی خورشید :

درعصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری می شود که عبارتند از :

1) استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی ، صنعتی و نیر وگاهی

2) تبدیل مستقیم ژرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهزاتی به نام فتو ولتائیک .

استفاده از انرژی حرارتی خورشید :

این بخش از کاربردهای انرژی خورشیدی شامل دو گروه نیرو گاهی و غیر نیرو گاهی می باشد .

کاربردهای نیروگاهی :

تاسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می شود . این تاسیسات براساس انواع متمرکز کننده های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند .

الف ) نیرو گاههایی که گیرنده آنها آینه های سهموی ناودانی هستند (شلجمی باز )

ب) نیرو گاههایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه های بزرگی بنام هیلوستات به آن منعکس می شود . (دریافت کننده مرکزی )

پ) نیروگاههایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می باشد (شلجمی بشقابی )

قبل از توضیح در خصوص نیرو گاه خورشیدی بهتر است شرح مختصری از نحوه کارکرد نیرو گاههای تولید الکتریسیته داده شود .

بهتر است بدانیم در هر نیرو گاهی اعم از نیرو گاههای آبی ، نیرو گاههای بخاری و نیرو گاههای گازی برای تولید برق از ژنراتو رهای الکتریکی استفاده می شود . که با چرخیدن این ژنراتو رها برق تو لید می شود . این ژنراتو رهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تامین می کنند . بدین ترتیب می توان گفت که ژنراتو رها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند . تامین کننده انرژی جنبشی ژنراتور ها ، توربینها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیرو گاههای بخاری توربینها یی وجود دارند که بخار با فشار و دمای بسیار بالا وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره ها توربین میگردد در نیرو گاههای آبی که روی سدها نصب می شوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پره های توربین می شود بدین ترتیب می توان گفت در نیر و گاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می شود ف در نیرو گاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت ، آب موجود در سیستم بسته نیرو گاه داخل دیگ بخار تبدیل می شود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می شود در نیرو گاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به حرکت در آمده و ژنراتور را می گرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل می شود . و اما در نیرو گاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخشهای خورشیدی تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها است یا به عبارت دیگر می توان گفت که این نوع نیرو گاهها شامل دو قسمت هستند :

الف ) سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار می نماید .

ب) سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیرو گاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می کند .

نیرو گاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی :

در این نیرو گاهها ، از منعکس کننده هایی که به صورت سهموی خطی می باشند جهت تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی آنها استفاده رمی شنود و گیرنده به صورت لوله ای در خط کانونی منعکس کننده ها قرار دارد . در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که براثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می گردد . این روغن داغ باز مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار تبدیل می کند این سیستم آب بخار به مدارهای مرسوم در نیرو گاههای حرارتی انتقال داده می شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد .

برای بهره گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب بالایی دارد پوشش می دهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشه ای به صورت لفاف پوشیده می شود تا از تلفات گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید . ضمناً این دو لوله خلاً بوجود می آورند برای آنکه پرتو های تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت مستقیم به لوله دریافت کننده برسد .

در این نیروگاهها یک سیستم ردیاب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینه های شلجمی دائماً خورشید را دنبال می کنند و پرتو های آن را به روی لوله دریافت کننده متمرکز می نمایند .

تغییرات تابش خورشید در این نیرو گاهها توسط منبع ذخیره و گرم کن سوخت فسیلی جبران می شوند . در چند کشور نظیر ایالات متحده آمریکا – اسپانیا – مصر – مکزیک – هند و مراکش از نیروگاهها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهر برداری قرار دارند . در ایران نیز

تحقیق در مورد بهره وری در انرژی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 19 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

بهره وری در انرژی

انتخاب وسیله گرمایی و خنک کننده

دقت در انتخاب کلیدی برای عملکرد با هزینه کمتر می باشد

مقدمه:

یک خانواده شاخص ممکن است 60 درصد یا بیشتر از درآمد سالانه خود را جهت گرمادهی و خنک کنندگی صرف کند. انتخاب دقیق و اندازه گیری در گرما و خنک کنندگی (تهویه) می تواند هزینه های اولیه را کاهش دهد، راحتی صاحب خانه را افزایش می دهد، کارآئی عملکردی را افزایش می دهد و در حد زیادی هزینه های استفاده را کاهش می دهد.

چرا اندازه گیری مهم است

اشتباه متداول در گرمادهی، تهویه و جریان مطبوع هوا (HVAC) صنعت، گرمادهی بیش از اندازه و سرمادهی و وسیله خنک کنندگی خارج از اندازه است مخصوصاً در مورد تهویه مطبوع و پمپ های گرما بیشتر صدق می کند. چیز بزرگتر همیشه به مفهوم بهتر نیست. وسیله خارج از ظرفیت دارای هزینه اولیه بیشتر، هزینه اضافی برای عملکرد، و ممکن است دارای کارآئی کمتر نسبت به وسیله دارای اندازه بهینه باشد.

از آنجا که وسیله تهویه به نهایت کارآئی خود در عملکردش فقط بعد از 5 تا 10 دقیقه به جریان مستمرش می رسد، بخش های بیش از اندازه، که اغلب در دوره های کمتری جریان دارند، نسبت به واحدهای دارای اندازه مناسب کارائی کمتری نشان می دهند.

این چرخه کوتاه می تواند منجر به سرما، آرامش شرایط درون در طول فصول خنک کننده می شود، گردش دمای فضای بزرگ تهویه، خراب شدن مکانیکی (به علت شروع مکرر / توقف مکرر در چرخه) کوره ضعیف زندگی مبادله کننده گرما (به علت دودکش گاز غلظت تبخیر آب) و هزینه های عملکردی بالا را باعث شود. وسیله بیش از اندازه همچنین ممکن است به علت پره های بزرگ و غیر اندازه بودن صدای زیادی دهد و ممکن است جهت وزیدن پره ها مقدار برق استفاده شده نیز زیاد است.

انتخاب سیستم

انتخاب صحیح سیستم گرمادهی و خنک کننده منابع سوختی را مورد توجه قرار می دهد (مثل گاز طبیعی و برق)، همچنین مکانیزم های توزیع (مثل هوا و هیدرولیک) اختیارهای وسیله (کوره و پمپ گرما) و کارآئی وسیله ها را اهمیت می دهد.

تجزیه و تحلیل چرخه زندگی اختیارهای متنوع با سایزهای صحیح تنظیم شده را اجرا کنید تا سیستم با هزینه مناسب را انتخاب نمایید. ملاحظات قیمت شامل تجهیزات و قیمت های نصب، هزینه های گرمایی و خنک دهی سالانه و هزینه های نگهداری می باشند. اگرچه برای ارزیابی مشکل می باشند اما اعتماد داشتن به تجهیزات، عمر دراز داشتن پوشش تضمینی و سالم بودن نیز عناصر مهم می باشند.

به عنوان مثال، منبع سوخت گرمادهی مستقیماً هزینه های عملکردی را تحت تأثیر می گذارد. همچنین، کارآئی بالای وسیله های گرمادهی اغلب بیشتر از مدلهای استاندارد کارده هزینه دارند، اما هزینه آن برای اجرا کم می باشد. بنابراین هزینه چرخه زندگی – بجای هزینه اولیه خرید – ممکن است در وسیله کارآئی بیشتری ایجاد کند یا یک سوخت بجای دیگری انتخاب اقتصادی تلقی شود.

بعضی از معامله کنندگان HVAC، و استفاده های ملی، تجزیه و تحلیل های چرخه زندگی از اختیارهای متنوع تجهیزات را فراهم می کنند. خلاصه تولیدات نرم افزاری آسان برای استفاده جهت ارزیابی هزینه های گرمادهی و سرمادهی بوسیلة DOEWSBTS تألیف شده است. (www.even.die.gob building).