A Föld entrópiája - a visszafordíthatatlan folyamatok termodinamikája és az ökológia problémái
Föld az élő és élettelen természet egy óriási független ökoszisztéma, amelyben meg kell, hogy vigyázzon az állapota, amely képes biztosítani az élet létezését. Ez megköveteli, hogy egyrészt a források, amelyek növekedése lesz az entrópia a rendszer „Föld - Space” csökkentésével entrópia a nooszféra megértésébe integráljuk, másrészt annak szükségességét módon megszabadulni a hulladék az emberi civilizáció. A legfontosabb energiaforrás, alacsony entrópia értéke napsugárzás, amely az életbiztosítási tevékenység a bioszféra, a kurzus a különböző nem-egyensúlyi folyamatok, beleértve a fotoszintézis és egyéb biokémiai és biofizikai reakciókat.
A hosszú hullámú hősugárzás a föld, sodródó az űrben, hordozza része a „hulladék”, mint az entrópia növekményt elkerülhetetlen a melléktermék számos földfelszíni folyamatok természetes és technogenic eredetű. Az energiamérleg megmarad. A lényeg az, hogy a napenergia alacsonyabb entrópia (és így magasabb energia minőség), mint a kimenő tér-hullámhosszú sugárzás a föld, amelynek nagyobb entrópia (és így alacsonyabb energia minőség). Más szóval, a föld energiát kap a Naptól minőségű, alacsony entrópia, és elküldi a tér kifogásolható kibocsátási magas entrópia és így „megtisztított” felesleges entrópia. Az utóbbi folyamat ugyanolyan fontos, mint az első jó minőségű napsugárzás. A két fél még nem okoz gondot: a napsugárzás elég évmilliók, és a növekedés az entrópia az univerzumban miatt kézhezvételét felesleges entrópia az emberi tevékenység elhanyagolható. A kérdés más. Ennek eredményeként a technológiai forradalom és a tudományos és technológiai fejlődés zavart stabil egyensúlyi rendszer „ember - környezet”. Jelenleg a bioszféra olyan sokféle szennyeződésének létezik, amelyek használatához különleges kiegészítő intézkedésekre van szükség. Másrészről azonban az ártalmatlanításhoz energiához és erőforrásokhoz van szükség. Ez megnöveli az entrópia növekedését más olyan területeken, amelyek ezt az energiát és eszközöket biztosítják.
a napsugárzás jobb és hatékonyabb felhasználása;
alacsony energiatartalmú új energiaforrások megkeresése és bevezetése.
Az első módszerrel a közeljövőben az űrben lehetőség nyílik a napsugárzás vevőire, tökéletes heliobariták formájában, és ezt az energiát a Földre továbbítani.
A második módszer atomos vagy termonukleáris energiát alkalmazhat. Ugyanakkor az atommagok átalakulása során az energiafelszabadítási folyamatok alacsony entrópiája van. Azonban az egyre növekvő energiafogyasztás (például 10-szer 2-szeresebb, mint jelenleg), a nagy mennyiségű radioaktív hulladék dömpingjének és a hőszennyezésnek megszabadulása problémája merül fel. Az atomerőművekből származó hulladékhő és más energiaforrások a légkör, a hidroszféra és a lithosphere jelentős fűtését okozzák, ami komoly veszélyt jelent, amely sérti a stabil egyensúlyt.
Értékeljük az entrópia értékét, amelyet a "Föld" termikus rendszerre alkalmazunk. Hisszük, hogy az incidens napsugárzásnak belső energia E1 és T2 hőmérséklete van, és a Föld által az űrbe szétszórt sugárzás E2 és T2.
Átlagban az energia a Földön nem halmozódik fel, így egy bizonyos közelítés, akkor feltételezhetjük, hogy E1 = E2 = E, és az entrópia a világ különbséggel egyenlő a beeső napsugárzás entrópia és szétszóródtak az űrbe a Föld sugárzási. Úgy gondoljuk, hogy a Föld egyensúlyi termodinamikai rendszer az abszolút fekete test típusához. A Föld entrópiájának nagysága abszolút nagyságrendben [3, 4] lesz:
Feltételezve, hogy a T2 # 63; 6000 K és T2 # 63; 300 K, figyelembe véve a napsugárzás intenzitását és a Föld geometriai dimenzióit, rendelkezünk:
cal • deg -1 • g -1 (17)
Figyelembe véve, hogy a kifejezés (17) a következő formában van:
cal • deg -1 • g -1. (18)
A (18) -ból világos, hogy a kisebb T2, mélyebb hűtés a kimenő sugárzást a földről űrbe állandó minőségű és mennyiségű napsugárzás, annál nagyobb a különbség az entrópia közötti lehet elérni magas minőségű és alacsony minőségű napenergia disszipált energia a Föld az űrben. A nagyobb lebomlási energia E2 Föld disszipált űrbe formájában hosszabb hullámhosszú sugárzást, egy nagyobb számú foton viszi előre meghatározott mennyiségű energiát, mert a napsugárzás esetet a E1 energia és gyakorisága V1 N1 QUANTA, és sodródó, hogy a teret a felületről emisszió az E2 energia N2 kvantummal rendelkezik. Figyelembe véve, hogy E1 = E2 és v1> v2. van:
Az N2-es kvantumszám növekedése v2 frekvenciával A Föld vegetációs fedele tovább járul hozzá a kimenő sugárzás hűtéséhez, azaz a T2 hőmérséklet csökken, ugyanakkor növekszik az Univerzum entrópiájának növekedése. Ismét eljutunk az eredeti értelmezéshez. Helyileg egy külön megrendelt alrendszerben az entrópia csökkenése érhető el, de az egész rendszer egészére nagyobb entrópia entrópia alakul ki. Az egyes termodinamikai rendszerek esetében a legfontosabb jellemző az entrópia deriváltja az időhöz viszonyítva: dSi / dt, ahol Si a rendszer belső entrópiája. Ezzel az értékkel kifejezhetjük a dinamikai egyensúly, az evolúciós fejlődés és a stabil egyensúly feltételeit. A különböző termelési folyamatok, a természeti erőforrások felhasználása, spray anyagok a környezetvédelem, az oktatás formájában fizikai, kémiai és biológiai szennyező entrópia a rendszer „ember - környezet” növekszik.Kapcsolódó cikkek