Energonica, energia și mediul

Partea I - Noțiuni teoretice

Capitolul 1 - Energonica, energia și mediul - stadiul actual;

1.1. Energonica, cu înțelesul de energie în acțiune este un nou capitol al științei, creat de Prof. univ. Valeriu V. Jinescu, odată cu publicarea cărții „Energonica - noi principii și legi ale naturii” .

Energonica este „zona comună” a tuturor capitolelor științei în care se operează (sau se va putea opera) cu conceptul de energie.

Pornind de la evaluarea cauzală a interacțiunilor, în Energonică au fost introduse conceptele de: energie de acțiune, energie efect și de sarcină sau solicitare purtătoare a unei anumite cantități de energie. In lucrarea de față sunt prezentate cele 4 principii care apartin Energonicii: principiul ireversibilității; principiul accesibilității energiei; principiul energiei critice; principiul reluctanței, cărora li se adaugă două principii importate din alte capitole ale științei (principiul conservării energiei și principiul minimei acțiuni ). Este descrisă utilitatea fiecărui principiu și aplicațiile sale practice. In cazul principiului energiei critice, sunt prezentate conceptele introduse de acest principiu (participația energiei specifice, P(t), în raport cu starea critică; participația critică a energiei specifice, Pcr(t)) și aplicațiile practice ale acestuia ca de exemplu: cazul unui înveliș cilindric solicitat static simultan la presiunea interioară, pi, forță axială, F și momentul încovoietor, Mî; cazul unei structuri mecanice solicitată variabil (oboseală) cu câteva blocuri de tensiuni normale, ciclice; cazul solicitării mediului simultan/succesiv cu mai mulți poluanți chimici; cazul solicitării mediului cu poluanți chimici și radioactivi; poluarea simultană cu substanțe chimice, flux de radiații și câmp magnetic; solicitarea organimelor vii cu poluanți, radiații și stres și altele. Suprapunerea și/sau cumularea solicitărilor cu mai multe sarcini a unor structuri cu comportare neliniară este posibilă cu utilizarea principiului energiei critice. Energonica conține patru legi proprii, descoperite și enunțate de V.V. Jinescu, și anume: legea stărilor critice; legea echivalenței proceselor și fenomenelor; legea coexistenței și complementarității ordinii și dezordinii; legea regimurilor tranzitorii. In lucrare sunt prezentate și descrise toate cele 4 legi ale Energonicii. Energonica permite tratarea unitară a multor fenomene și procese diferite, deoarece se bazează pe un concept general, concept etalon, energia, care poate reprezenta baza unificării multor capitolelor în care este împărțită știința contemporană.

PRINCIPIILE ENERGONICII

a. Principiul ireversibilitatii

Procesele reversibile se caracterizeaza prin aceea ca sunt invariante in raport cu inversarea sensului curgerii timpului, t. Cu alte cuvinte, prin inlocuirea lui t cu — tse ajunge la o situatie identica cu situatia ini(iala.

Din punct de vedere matematic in dinamica newtoniana transformarile t si v sunt echivalente (v este viteza de deplasare); ele descriu procese reversibile in raport cu timpul.

Ireversibilitatea, specifica proceselor reale, contrazice invarianta in raport cu inversarea sensului timpului. Transformarea — pe parcursul procesului — a unei parti a energiei initiale in caldura face ca Ia reversarea sensului timpului (t —> —t) sa nu se ajunga in situatia initiala. Ca urmare, Ia procesele reale nu se poate vorbi de aya numita „reintoarcere in timp" caracteristica proceselor reversibile (concept teoretic, ideal).

In consecinta, pentru procesele reale nu poate exista decat timpul t > O. Ireversibilitatea se manifesta numai in sensul cresterii duratei, t.

Legea lui Fourier a fost primul exemplu de proces ireversibil („fluxul de caldura intre doua corpuri este proportional cu gradientul de temperatura dintre aceste corpuri ").

In „lumea noastra" timpul ii ireversibilitatea sunt corelate. Ireversibilitatea nu se poate manifesta in afara timpului, iar trecerea timpului scoate in evidenta ireversibilitatea transformarilor energetice.

Ireversibilitatea este urmarea transformarii unei parti a energiei in caldura, fapt care sta Ia baza modificarii in timp a materiei.

Enuntul principiului

In stadiul actual, cu ajutorul principiului al doilea al termodinamicii se pune in evidenta ireversibilitatea proceselor sau fenomenelor, prin utilizarea notiunii de entropie. Istoria principiului al doilea al termodinamicii a inceput cu lucrarea lui Sadi Carnot [4] din 1824.

Al doilea principiu al termodinamicii are diferite formulari:

- transformarea lucrului mecanic in caldura poatefi completa, pe cand transformarea caldurii in lucru este incompleta;

- energia termica (caldura) nu ne este accesihilü in totalitate, ci numai partial. Dar cat anume, cel pulin calitativ, nu rezulta din enunt.

Experienla ne arata ca oriunde se genereaza sau se transmite caldura se produce un proces ireversibil. Ireversihilitatea este strict corelata cu generarea sau transmiterea caldurii. Dar in orice fenomen sau proces real se genereaza si/sau se transmite caldura si ca urmare orice proces real este ireversibil.

De aici se conchide ca ireversibilitatea se manifesta Ia nivelul structurilor macroscopice in procese care se petrec in timp in spatiu.

Ireversibilitatea nu este in relatie numai cu spatiul sau numai cu timpul, ci se poate spune ca este o proprietate a spatiului macroscopic si a timpului, o proprietate spatio-temporala absoluta a materiei.

Principiul ireversibilitatii: in desfasurarea sa, orice proces sau fenomen este ireversibil si se produce in mod spontan in sensul pentru care valoarea gradului de ireversibilitate a energiei de actiune ia valori intre zero si unu.

Acest principiu introduce notiunea de grad de ireversibilitate a energiei de actiune.

Gradul de ireversibilitate a energiei implicate in proces, marime adimensionala, este definit prin relatia:

in care Qir este cantitatea de energie transformata ireversibil (de exemplu, in caldura); Ea — energia de actiune in procesul sau fenomenul analizat.