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The concept of available energy

1961; Elsevier BV; Volume: 16; Issue: 1-2 Linguagem: Francês

10.1016/0009-2509(61)87010-3

1873-4405

Richard A. Gaggioli,

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics

The primary objectives of this paper are: To present an available energy balance reflecting the Second Law of Thermodynamics to complement the macroscopic balances of Bird which are dictated by conservation of mass, the laws of motion and the First Law of Thermodynamics. To develop an equation which relates the loss of available energy to the entropy production. To point out that the dead state (the state of zero available energy) is a variable for the open system. The equations are valid, in general, for chemically reacting or non-reacting systems, with or without diffusion. Although the potential energy term implies like conservative body forces on each constituent the equations can be extended to include unlike and/or time-dependent body forces; this is accomplished with the generalized definition of potential energy presented earlier ([7], first footnote). Le but de cet article est: De présenter un bilan énergétique valable rendant compte du 2ème principe de la thermodynamique pour compléter les bilans macroscopiques de Bird qui sont imposés par la loi de conservation de la masse, les lois dela cinétique et le premier principe de la thermodynamique. De développer une équation qui relie les pertes d'énergie utilisables à la variation d'entropie. De mettre en évidence que l'état de référence (état zéro de l'énergie utilisable) est une variable pour un système ouvert. Les équations sont valables, en général, pour ces systèmes de réactions chimiques ou pour des systèmes non réagissant, avec ou sans diffusion. Bien que le terme d'énergie potentielle implique la conservation des liaisons internes de chaque constituant les équations peuvent être étendues au cas de liaisons internes variables et fonctions du temps; ceci peut être réalisé en considérant que les variations dans l'énergie des champs de force résultant de variations intérieures au système, sont provoquées par le travail fourni par le système plutôt que par des variations de son énergie potentielle. Les développements sont en outre limités aux cas où la concentration de masse est une hypothèse valable. Ainsi les équations ne sont généralement pas valables pour des systèmes comportant des réactions nucléaires; mais pratiquement, les écarts vis à vis de la conservation de la masse peuvent être suffisamment faibles pour que l'énergie apportée par de telles réactions puisse être considéré comme une source de chaleur ρQ̂n (x, y, z, t) et cette contribution peut être incluse dans les équations développées ici (il suffira d'ajouter un terme). Die wichtigsten Gegenstände dieser Arbeit sind: Die Angabe einer verfügbaren Energiebilanz bezüglich des zweiten Satzes der Thermodynamik zur Ergänzung der makroskopischen Bilanzen von Bird, welche auf der Erhaltung der Masse, den Gesetzen der Bewegung und dem ersten Satz der Thermodynamik beruhen. Die Entwicklung einer Gleichung, welche den Verlust an verfügbarer Energie zur Entropieproduktion in Beziehung setzt. Die Betonung, dass der "Nullzustand" (der Zustand, bei dem die verfügbare Energie gleich Null ist) eine Variable für das offene System ist. Die Gleichungen sind allgemein gültig für chemisch reagierende und nicht reagierende Systeme mit und ohne Diffusion. Obwohl die Potential-energie-Terme die Massenerhaltungskräfte jeder Komponenten einschliessen, können die Gleichungen erweitert werden, so dass sie ungleiche und/oder zeitabhängige Massenkräfte einschliessen; das ist erfüllt durch die Betrachtung, dass eine Veränderung der Kraftfelder, die aus Aenderungen innerhalb des Systems herrührt, mehr durch Arbeit verursacht wird, die das System leistet, als durch Aenderung seiner potentiellen Energie. Die Ableitungen sind beschränkt auf die Fälle, bei denen die Massenerhaltung (Kontinuitätsgleichung) eine gültige Annahme darstellt. Damit sind die Gleichungen nicht allgemein gültig für Systeme mit Kernreaktionen; praktisch sind die Abweichungen von der Massenerhaltung aber so klein, dass die zusätliche Energie durch solche Reaktionen als Wärmequelle ρQ̂n (x, y, z, t) betrachtet werden kann und dieser Beitrag in die hier entwickelten Gleichungen (durch einfache Addition eines Termes) eingeschlossen werden kann.