Классификация форм энергии в соответствии с уровнями организации материи

Цель – рассмотреть виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электромагнитная, ядерная с точки зрения организации материи и установить жесткую связь между ними; провести сравнение энергетических потенциалов различных уровней организации вещества, для определения энергетических потенциалов произвести их расчеты. В механической энергии рассмотрены потенциальная энергия и энергия стального диска при частоте вращения 100000 об/мин. Потенциал тепловой энергии рассмотрен на примере нагрева стального образца с температуры 20⁰C до температуры 1400⁰C. В химической энергии рассмотрен самый распространенный в технике горючий элемент – углерод. Для оценки энергетического потенциала электромагнитной энергии определен суммарный заряд всех электронов в 1 кг железа. Для ядерной энергии произведен расчет энергии, выделяющейся при распаде 1 кг U²³⁵. Установлена зависимость степени энергетического потенциала от уровня организации вещества. Рассмотрена возможность использования энергетического потенциала следующего уровня организации вещества. Выявлены закономерности уровней организации материи. Материал, приведенный в данной статье, носит фундаментальный характер, но нацелен на конкретное практическое применение в устройстве, разрабатываемом в рамках докторской диссертации одного из авторов на тему «Когенерационный теплоэнергетический комплекс, объединяющий принципы трансформации энергий». Классификация форм энергии, в соответствии с уровнями организации материи, производится в рамках выявления общих принципов и закономерностей использования низкопотенциальных источников различных форм энергии, которая позволяет создать новый трансформатор теплоты и теплоэнергетический комплекс на его основе. Выполненные авторами начальные теоретические исследования впоследствии будут базой для создания различных трансформаторов энергии, способных работать с несколькими видами энергии в одном устройстве.

1. Li Tao, Yao Shuai, He Limin, Yu Xiyun, Shan Siwei. Compositional study of household ceramic assemblages from a Late Neolithic (5300-4500 cal BP) earthen walled town in the middle Yangtze River valley of China // Journal of Archaeological Science: Reports. 2021. Vol. 39. Р. 103159. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2021.103159.

2. Ardren T., Miller S. Household garden plant agency in the creation of Classic Maya social identities // Journal of Anthropological Archaeology. 2020. Vol. 60. Р. 101212. https://doi.org/10.1016/j.jaa.2020.101212.

3. Amirante R., Cassone Е., Distaso Е., Tamburrano P. Overview on recent developments in energy storage: mechanical, electrochemical and hydrogen technologies // Energy Conversion and Management. 2017. Vol. 132. P. 372–387. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.11.046.

4. Congedo Р. M., Baglivo С., Carrieri L. Hypothesis of thermal and mechanical energy storage with unconventional methods // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 218. P. 372–387. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113014.

5. Maamer В., Boughamoura А., Fath El-Bab A. M. R., Francis L. A., Tounsi F. A review on design improvements and techniques for mechanical energy harvesting using piezoelectric and electromagnetic schemes // Energy Conversion and Management. 2019. Vol. 199. Р. 111973. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.111973.

6. Singh K. K., Singh R. Process mechanics based uncertainty modeling for cutting force prediction in high speed micromilling of Ti6Al4V // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 48. P. 273–282. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.048.

7. Bezuglov R., Papin V., Dyakonov E., Veselovskaya E., Filimonov V. waste co-combustion with a conventional fossil fuel on power plants // Mechanical Engineering and Materials Science: MATEC Web of Conferences. 2020. Vol. 329. Р. 03081. https://doi.org/10.1051/matecconf/202032903081.

8. Efimov N. N., Parshukov V. I., Kopitsa V. V., Papin V. V., Bezuglov R. V., Lagutin A. Y. Studying possibilities of seasonal cold for application in multifunctional heat supply units // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. Iss. 7. P. 2623–2631.

9. Shaposhnikov V. V., Biryukov B. V. Increasing efficiency of CCP-based TPP with injection of dry saturated steam from recovery boiler into regenerator // Journal of physics: Conference series. 2017. No. 891. Р. 012185. https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012185.

10. Shaposhnikov V. V., Dyakonov E. M., Mihalko Ya. O., Batko D. N. Study of TGM-94 boiler with variable feed water temperature using a calculation model // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 862. Iss. 6. Р. 062096. https://doi.org/10.1088/1757899X/862/6/062096.

11. Боровков В. М., Зысин Л. В., Сергеев В. В. Технологии энергетического использования растительной биомассы и органосодержащих отходов в энергетике // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2002. № 6. С. 13–24.

12. Зысин Л. В., Кошкин Н. Л., Орлов Е. И., Сергеев В. В., Стешенков Л. П. Исследование совместной работы дизеля и газогенератора, перерабатывающего растительную биомассу // Теплоэнергетика. 2002. Т. 49. № 1. С. 14–19.

13. Cramer C. J., Truhlar D. G. Density functional theory for transition metals and transition metal chemistry // Physical Chemistry Chemical Physics. 2009. Iss. 46. Р. 10757–10816. https://doi.org/10.1039/B907148B.

14. Hapka M., Żuchowski P. S. Interactions of atoms and molecules in cold chemistry // Cold Chemistry: Molecular Scattering and Reactivity Near Absolute Zero. 2017. Vol. 5. P. 203–275. https://doi.org/10.1039/978178262680000203.

15. Ротинян А. Л., Филатов В. П., Цибизов Г. В. Оптимизация производства хлора (диафрагменный метод). М.: Химия, 1980. 272 с.

16. Gür T. M. Review of electrical energy storage technologies, materials and systems: challenges and prospects for large-scale grid storage // Energy & Environmental Science. 2018. Iss. 10. Р. 2696–2767. https://doi.org/10.1039/C8EE01419A.

17. Contino F., Moret S., Limpens G., Jeanmart H. Whole-energy system models: the advisors for the energy transition // Progress in Energy and Combustion Science. 2020. Vol. 81. Р. 100872. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100872.

18. Niaz M. Mendeleev and the periodic table: a response to Scerri // Educación Química. 2013. Vol. 24. Iss. 3. P. 285-287. https://doi.org/10.1016/S0187-893X(13)72477-7.

19. Zhu Can, Yuan Jun, Cai, Fangfang, Meng Lei, Zhang Huotian, Chen Honggang. Tuning the electrondeficient core of a non-fullerene acceptor to achieve over 17% efficiency in a single-junction organic solar cell // Energy & Environmental Science. 2020. Iss.13. P. 2459–2466. https://doi.org/10.1039/D0EE00862A.

20. Tabatabaei M., Aghbashlo M., Dehhaghi M., Panahi H. K. S., Mollahosseini A., Hosseini М., et al. Reactor technologies for biodiesel production and processing: A review // Progress in Energy and Combustion Science. 2019. Vol. 74. P. 239–303. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2019.06.001.

21. Lee Yong Deok, Ahn Seong-Kyu, Choi Woo-Seok. Sensitivity simulation on isotopic fissile measurement using neutron resonances // Nuclear Engineering and Technology. 2021. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.08.017