ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ К ПРОГНОЗУ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЛЕГКОГО БЕТОНА
dQ = ÑТdS, или dS = dQ/ÑT. (1)
Этим определяется методологическое значение его применения в бетоноведении. Кроме того, скорость роста энтропии может сама по себе рассматриваться как важнейшая хаpaктеристика для прогнозирования процессов в физической системе. На основе этой хаpaктеристики можно анализировать стационарные состояния систем и изменение их свойств.
Согласно второму закону термодинамики, у всякой неизолированной бетонной системы энтропия состоит из двух слагаемых:
dS = dtS + deS, (2)
обусловленных изменением энтропии за счет внутренних dtS и внешних deS взаимодействий, причем dtS всегда ³ 0, тогда как 0 ³ deS ³ 0. Поэтому возрастание или убывание энтропии бетонной системы определяется в конечном итоге соотношением слагаемых в (2).
Если зафиксировать положение внешних тел, окружающих систему, то с течением времени любая физическая система придет в такое положение, когда её внутреннее состояние будет определяться только внешними параметрами и, не будет зависеть от начальных значений внутренних параметров. Это положение называется положением термодинамического равновесия, а время его установления - временем релаксации. В положении термодинамического равновесия все внутренние параметры системы одинаковы для всей системы, т.е. не зависят от координат и времени. С этой точки зрения процесс установления термодинамического равновесия можно рассматривать как процесс выравнивания внутренних параметров, который сопровождается соответствующими процессами переноса. Простейшим видом описания подобной связи является известный закон теплопроводности Фурье, устанавливающий зависимость между потоком теплоты и градиентом температур:
q = - l ÑT, (3)
где - q - удельный тепловой поток; l -коэффициент теплопроводности.
Термодинамическая идентичность l и S в уравнениях (1 и 3) позволяют провести анализ теплопроводности бетона по аналогии с уравнением (2). Следуя этой аналогии теплопроводность бетона в эксплуатационных условиях может быть выражена:
l(t) = l0 - Dl0(t) (4)
где l0 - теплопроводность бетона при завершении, в основном, процессов структурообразования; Dl0 - приращение, которое возникает в результате эксплуатационных воздействий за время t. Знак «минус» указывает, что релаксация теплопроводности связана с уравновешиванием конструктивных и деструктивных процессов, происходящих в бетоне, которые в целом приводят к уменьшению внутреннего напряжения и развитию необратимых деформаций.
В термодинамическом аспекте можно предположить, что скорость изменения теплопроводности пропорциональна её отклонению от равновесного значения (l^). В этом случае:
d(l-l^)/dt = -(l-l^)/t , (5)
где t - время релаксации.
Интегрируя и преобразуя, получаем:
l(t)=l0 - Dl0 е -(t)/t, (6)
Уравнение (6) можно считать общим уравнением теплопроводности бетона. Графическая интерпретация этого уравнения представлена на рис. 1.
Решение уравнения (6) сводится к минимизации l0 и t. Очевидно, что l0 представляет собой структурно - технологический, внутренний, аспект теплопроводности и должно прогнозироваться на стадии проектирования состава бетона. Время релаксации t зависит не только от природы внутреннего параметра l0, но и от хаpaктера нарушения его равновесного значения, в первую очередь за счет деструкции.
Учитывая, что теплопроводность бетона связана с энергетическим состоянием его структуры ΔU и энтропией ΔS, можно предположить, что постоянная времени релаксации определяется соотношением (DU/DS). Анализируя (DU/DS) в рамках основных уравнений термодинамики для процесса деформирования тел, получаем выражение:
DU/DS = Т + Θ grad T (7)
где Θ - объемные относительные деформации; Т- температура.
Рисунок 1. Графическая интерпретация общего уравнения теплопроводности бетона
Следовательно, релаксация теплопроводности, пропорциональна температуре эксплуатации и затуханию объёмных деформаций бетона, вызванных уровнем напряжения.
Экспериментальные исследования теплопроводности бетона (рис.2,3) подтвердили затухающий хаpaктер изменения Dl0 как функции времени и деформативности. Анализ этих результатов позволил получить уравнение изменения теплопроводности бетона во времени при фиксированном уровне напряжения:
l(t,h) =l0{1+Аt(Вt-1)+mh(1+0,93h) (1 -2 m)[1-mh(1+0,93h)(1-2m)]} (8)
где m - коэффициент Пуассона; h - уровни напряжения; t - время; А,В, - эмпирические коэффициенты, отражающие вид и качественные хаpaктеристики бетона.
Рисунок 2. Изменение относительных приращений теплопроводности шлакобетонов во времени.
Рисунок 3. Влияние объёмных деформаций на приращения теплопроводности шлакобетонов.
С позиции термокинетической теории деформирования бетона и баланса энтропии, процесс релаксации теплопроводности также связан с увеличением энтропии.
Рисунок 4. Схема роста энтропии бетона во времени при его деформировании
(S* - энтропийный критерий разрушения, t1 и t2 - границы инкубационной стадии).
Однако, в случае эксплуатации ограждающих конструкций из легкого бетона, кинетика этого процесса в основном заканчивается на «инкубационной» стадии (рис.4), когда в деформируемом бетоне зарождаются и накапливаются различного рода дефекты и повреждения. Этот процесс носит статистический хаpaктер и в каждый момент времени деформирования, заданным условиям напряжения, соответствует определенная степень повреждаемости структуры данного бетона. Приращение энтропии за счет внешнего взаимодействия затухает и в целом оно не достигает уровня «энтропийного критерия разрушения», что соответствует нижнему уровню границ микротрещинообразования легкого бетона.
Статья в формате PDF
110 KB...
24 04 2024 3:51:11
Статья в формате PDF
313 KB...
23 04 2024 21:39:22
В работе рассматривается процесс утилизации ртутьсодержащих соединений с использованием в качестве активного соединения кремния, что экономически более выгодно, чем использование порошкообразного титана. Рассматривается возможность миграции ртути в условиях возрастающей техногенной деятельности человечества.
...
22 04 2024 6:12:11
Статья в формате PDF
120 KB...
21 04 2024 21:54:41
Статья в формате PDF
114 KB...
20 04 2024 10:23:45
Статья в формате PDF
120 KB...
19 04 2024 3:56:52
Статья в формате PDF
102 KB...
18 04 2024 20:10:53
В экспериментах по микроэволюции генетически модифицированных бактерий (ГМО) при непрерывном культивировании показано, что при переходе от одного стационарного состояния к другому в открытой биологической системе скорость производства энтропии должна возрастать, а не уменьшаться, как следует из основных положений неравновесной термодинамики. С точки зрения термодинамики проточные культуры микроорганизмов – хемостат и турбидостат – это открытые термодинамические системы, способные находиться в устойчивых стационарных состояниях. Причем, в соответствии с классификацией М.Эйгена (1973), хемостат соответствует случаю постоянных потоков, а турбидостат – случаю постоянной организации. Несмотря на кажущееся разнообразие микроэволюционных переходов в двух типах открытых систем при их изучении обнаруживаются общие закономерности. Важнейшей из них является возрастание потока использованной популяциями свободной энергии, и, следовательно, возрастание теплорассеяния и скорости производства энтропии. Результаты свидетельствуют о необходимости дальнейшего развития термодинамической теории открытых биологических систем, дальнейшего изучения общих закономерностей биологического развития.
...
17 04 2024 7:11:50
Статья в формате PDF
111 KB...
16 04 2024 4:17:49
Статья в формате PDF
104 KB...
15 04 2024 1:43:46
Статья в формате PDF
111 KB...
14 04 2024 10:33:33
Статья в формате PDF
126 KB...
13 04 2024 9:29:30
Статья в формате PDF
125 KB...
12 04 2024 18:17:23
Статья в формате PDF
253 KB...
11 04 2024 3:47:20
Данная статья является отчетом о научной деятельности, которая была проведена в рамках диссертационного исследования вопросов российского антимонопольного законодательства. В исследовании затронут ряд хаpaктерных правовых проблем, таких как: различные процедуры антимонопольного контроля в России, причины и условия антимонопольного регулирования экономической концентрации и т.д. В ходе исследования и работы по этой теме были изучены научные статьи и публикации других авторов. Полная библиография приведена в конце статьи, некоторые прямые ссылки можно найти в тексте.
...
10 04 2024 21:58:33
Статья в формате PDF
242 KB...
09 04 2024 12:43:32
Статья в формате PDF
118 KB...
08 04 2024 14:33:19
Разработан новый морфометрический показатель площади контакта эпителия и стромы. Показатель использовался автором при многолетних исследованиях морфофункционального состояния щитовидной железы у женщин и в эксперименте.
...
07 04 2024 16:11:33
В статье излагается позиция автора о необходимости максимально ответственно относиться к своему здоровью, исходя из объективных предпосылок нашего времени.
...
06 04 2024 10:28:20
Статья в формате PDF
101 KB...
04 04 2024 8:11:48
Статья в формате PDF
121 KB...
03 04 2024 10:50:27
Статья в формате PDF
108 KB...
02 04 2024 7:24:31
Статья в формате PDF
103 KB...
01 04 2024 12:32:32
Статья в формате PDF
298 KB...
30 03 2024 5:41:28
Статья в формате PDF
172 KB...
29 03 2024 21:20:12
Статья в формате PDF
119 KB...
28 03 2024 6:14:44
Статья в формате PDF
487 KB...
26 03 2024 14:12:45
Статья в формате PDF
789 KB...
25 03 2024 14:13:26
Статья в формате PDF
111 KB...
24 03 2024 21:39:13
Статья в формате PDF
116 KB...
23 03 2024 4:34:13
Статья в формате PDF
124 KB...
22 03 2024 14:17:46
Статья в формате PDF
113 KB...
21 03 2024 18:46:24
Статья в формате PDF
97 KB...
20 03 2024 17:11:21
Статья в формате PDF
263 KB...
19 03 2024 18:38:52
Статья в формате PDF
249 KB...
18 03 2024 14:10:22
В статье рассматривается особенность сократовского диалога в контексте идей педагогической антропологии. Методологическим принципом современного педагогического знания является антропологический принцип, и в этой связи диалог как универсальная форма общения участников образовательного процесса приобретает особую значимость. Представлены особенности сократического философского диалога, которые объясняют закономерность выстраивания отношений в системе «человек – человек» в ситуации передачи имеющегося опыта.
...
17 03 2024 14:19:27
Статья в формате PDF
150 KB...
16 03 2024 16:22:59
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
