Новости

17 августа, 2021 13:47

Ученый рассказал, что общего между пассажиропотоком и термодинамикой

Какой максимальный КПД имеет тепловая машина при заданной мощности, меньшей максимальной, как зависит предельная мощность тепловой машины от расхода теплоты, как провести процессы тепло- и массопереноса при заданной средней интенсивности потоков с минимальным приростом энтропии. Об этих и других задачах рассказал главный научный сотрудник-консультант Исследовательского центра системного анализа Института программных систем РАН Анатолий Цирлин. Профессор провел научный семинар в УрФУ в рамках проекта РНФ (20-61-46013 «Аномальный и нелинейный транспорт в гетерогенных и биологических системах») о новом направлении термодинамики — оптимизационной термодинамике.
По словам Анатолия Цирлина, около 6 % энергии всей добываемой нефти тратится на то, чтобы разделить ее на фракции. Источник: Анна Маринович.

«Последние годы термодинамические системы послужили образцом для описания большого класса систем, никакого отношения к термодинамике не имеющих. Например, система обмена квартир, система перевозки пассажиров, наконец, экономические системы в виде рынков. Оказывается, они имеют много общего с термодинамическими системами. Основное, что их объединяет, — они состоят из большого количества элементов, каждым из которых нельзя управлять непосредственно. То есть нельзя управлять каждым покупателем на рынке. Но можно управлять общими для всех условиями, в которых этот покупатель оказывается. Например, налогами», — рассказывает Анатолий Цирлин.

Толчок к созданию нового направления в физике дала атомная энергетика, поясняет профессор. Советский ученый, директор Института теплофизики СО АН СССР Иван Новиков поставил и решил задачу, важную для атомной энергетики: какой цикл и какой КПД имеет цикл, для которого мощность тепловой машины максимальная.

«Эта задача была актуальна потому, что стоимость топлива в атомной энергетике намного раз меньше, чем стоимость угля. Но строительство атомной станции гораздо дороже, чем станции в тепловой энергетике. Поэтому из построенной атомной станции нужно было стремиться тратить не меньше топлива, а получать как можно больше энергии, мощность увеличивать, — поясняет Анатолий Цирлин. — В 1963 году Новиков опубликовал работу, которая решала эту задачу. С этой работы и началась оптимизационная термодинамика, потому что в этой задаче рассматривались уже необратимые процессы».

Работа Ивана Новикова была опубликована в журнале «Атомная энергетика», который распространялся для служебного пользования. Поэтому статью увидело небольшое количество специалистов, в мире она была неизвестна. Примерно 15 лет спустя в Чикаго два аспиранта кафедры математической химии Курзен и Альбрен повторили выкладки советского ученого, и именно их работа стала общеизвестной.

Отметим, семинар «Задачи, методы и результаты оптимизационной термодинамики» организовали лаборатория многомасштабного математического моделирования УрФУ совместно с Институтом программных систем РАН (ИПС РАН, г. Переславль-Залесский). Участие в семинаре, кроме того, принял инженер Исследовательского центра Системного анализа ИПС РАН Иван Сукин.

16 мая, 2024
Цифровой двойник: российские ученые создали инструмент для управления квантовым компьютером
Российские ученые создали цифровую модель для управления квантовыми вычислениями. Квантовые компью...
13 мая, 2024
Российские физики улучшили перовскитные солнечные панели для космоса
Коллектив российских физиков повысил фото- и радиационную стабильность перовскитных солнечных панеле...