Бураков (550672), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Информэиергия. Причина того, что энергия не способна удовлетворительно выполнять возложенные на нее в методе Ченери Вывод универсальных критериев дополнительные функции — служить характеристикой квалификации персонала и качества продукта, — выясняется при более глубоком сравнительном термодинамическом анализе уравнений (69) и (70). Ясно, что традиционное уравнение (69) относится к системе (продукту, объекту), которая способна общаться с окружающим миром (средой) только посредством теплоты, работы, электриче. ства и т. д.
Но теплота, работа, электричество — это самые про* етые формы движения материи, поэтому обсуждаемая система является наиболее простой, примитивной. Количественная сторона взаимодействия простой системы с окружающей средой оценивается энергией (7. Уравнение (70) относится к системе, которая в состоянии общаться с окружающим миром также иными, более сложными способами: на нее могут оказывать влияние квалификация персонала, совершенство оборудования и т. д. Поэтому эта система является более совершенной, чем предыдущая, она должна быть более высоко организованной. И количественная сторона взаимодействия такой сложной системы с окружающей средой определяется уже не энергией К а информэнергией (ьт. Следовательно, информэнергия характеризует количественную сторону взаимодействия произвольной сложной системы с окружающим миром.
При этом величина информэнергии значительно превышает величину энергии, ибо энергиал сложной системы обычно много больше единицы. Энергиал становится равным единице только в том единственном частном случае, когда рассматривается простая система. В этих условиях взаимодействие сводится к обмену теплотой, механической работой, электричеством и т. и., а новое уравнение (70) превращается в известное (69). Как видим, при использовании уравнения (70) под системой и общем случае можно понимать любой объект — продукт, технологический процесс, завод, отрасль, персонал, общество, цивилизацию.
Поведение такой системы может быть сколь угодно разнообразным и сложным; оно не обязано, как при испольэонанин уравнения (69), сводиться только к обмену теплотой, работой, электри. честном. Величина информэнергии сложной системы определяется либо путем умножения энергии 0 на среднее значение энергиала П, либо путем суммироаания работ, умноженных на соответствующие энергиалы.
Если система возникла а результате произнодстаенного процесса, как продукт определенной технологии, то ее информэнергия находится сравнительно просто с помощью уравнения (70) по известным значении энергиалон и затраченных работ, Разумеется, для этого надо заранее установить энергиал каждой операции технологического процесса, а также уметь определять величину затраченной работы.
Если же речь идет о такой сложной системе, как человек, общество и т. и„ то задача сущесгненно усложняется, ибо приходится принимать аа внимание процессы научения, эволюции и т. д. (см, с. )47 †)68) Во всех случаях при определении информэнергии абсолютное значение величины )р найти очень трудно. Много проще установить ее изменение Ы(р. Для практических целей этого оказывается вполне достаточно. Аналогичная ситуация наблюдается а термодинамике при определении энергии ().
Абсолютное 104 Качество и эффектавность и применение ЭВМ значение величины У удается найти только для гипотетического частного случая, когда речь идет об идеальном газе. Во всех остальных случаях приходится довольствоваться определением изменений энергии Л(1. Энергиал. Дальнейший термодинамический анализ уравнений (69) и (70) позволяет установить физический смысл энергиала и обнаружить некоторые новые интересные свойства у энергии и информэнергии. С этой целью выражения, состоящие под знаками суммы, запишем следующим образом: с]О, = Р,с(Е;; (71) а()„=П,, (),=П, ](уи (72) Равенство (71) расшифровывает работу дДо согласно классической термодинамике, в виде произведения интенсиала (фактора итенсивности) Р, на изменение экстенсора (фактора экстенсивности) с(Еы причем интенсиалами, как известно, служат абсолютная температура, давление, электрический и химический потенциалы и т.
д., экстенсорами — энтропия, объем, электрический заряд, масса и т. п. Равенство (72) определяет так называемую инфоРмационнУю РаботУ дЯш, пРи этом с(Уг = — с](бг. Сравнение равенств (71) и (72) говорит о том, что в интересующем нас сложном технологическом явлении, подчиняющемся уравнению (70), энергиал П и энергия У играют точно такую же роль, какую играют интенсиал Р и экстенсор Е в обычном простом термодинамическом явлении (тепловом, механическом, электрическом, химическом, кинетическом и т. д.), подчиняющемся традиционному уравнению типа (69). Отсюда величина П получила наименование энергиала, а У вЂ” энергиора.
Отмеченное принципиальное сходство в структуре уравнений (69) и (70), (71) н (72), а также между энергиалом П и интенсиалом Р, энергией (7 н экстенсором Е не является случайностью. Оно с самого начала было положено в основу построения нового явления, описываемого уравнением (70). Действительно, новое технологическое явление (70) было найдено известными термодинамическими методами по особым правилам, аналогичным правилам выбора потоков и сил Онзагера.
В частности, согласно этим правилам, произведение интенсиала на экстенсор должно иметь размерность энергии (Дж) 122, с. 22], 123, с, 235], 126, с. 97], По этой причине информэнергия, равная произведению энергиала на энергиор, измеряется в Джоулях и, следовательно, энергиал должен быть величиной безразмерной, Более подробно способ выбора нового явления описан в работах [30] и 132]. Согласно тем же термодинамическим правилам, явление, описываемое не. которыми сопрюкенными между собой интенсиалом и экстенсором, в принципе может иметь сложную физическую природу и быть в какой-то мере условным.
Эта условность не отражается на возможности применения к нему известных основных законов термодинамики 123, с. 49, 2311, 126, с, 99, !23]. Обсуждаемое сложное технологическое явление, подчиняющееся уравнению (70), есть явление условное [30, с. 44].
Степень и характер этой условности будет выясняться по мере расшифровки смысла величин У, ]Р и П. С целью определения и уточне- Вывод ркиввреилвиык критериев !05 ния конкретного содержания указанных величин надо прежде всего вспомнить наиболее характерные свойства интенсиалов и экстенсоров. Из термодинамики известно, что интенсиал представляет собой фактор интенсивности, он определяет активность, напряженность, интенсивность данной формы движения материи, а также служит движущей причиной (силой) переноса (изменения) зкстенсора.
Экстенсор переносится под действием разности интенсиалов. Например, электрический потенциал характеризует активность, напряженность, интенсивность электрической формы движения материи, электродвижущую силу, под действием разности потенциалов переносится электрический заряд.
То же самое можно сказать о давлении и объеме. Аналогичная картина наблюдается в тепловых, химических, магнитных и других явлениях. Следовательно, энергиа.л П, будучи интенсиалом, представляет собой характеристику активности, напряженности, интенсивности некоего нового технологического явления, он служит движущей причиной переноса энергии, играющей роль экстенсора в этом явлении. Энергия переносится под действием разности энергиалов ЛП. Явление, описываемое уравнением (70), заключается в подводе к системе или отводе от нее энергии под действием разности энергиалов.
Совершаемая при этом так называемая энергетическая работа (72) сопоставляется в уравнении (70) с изменением информ- энергии. Система (продукт) считается носителем этой информ- энергии. Но в действительности система оказывается носителем только тех свойств, которые определяются величиной энергиала П, В рассматриваемом новом технологическом явлении, подчиняющемся уравнению (70), весьма замечательно то, что любые нужные свойства П сообщаются продукту посредством определенных энергетических затрат. Благодаря этому перед инженером открывается исключительно богатая перспективами возможность обсуждать процесс производства в энергетичеСких терминах и применять к его анализу крайне эффективный аппарат термодинамики необратимых процессов. Именно в этом и заключается суть предлагаемого метода.
Что же касается упомянутой условности изучаемых технологических явлений, то на количественных соотношениях она не отражается и поэтому для нас принципиального значения не имеет. Универсальный критерий качества. Полученные результаты (понятия простой и сложной системы, информэнергия и закон ее сохранения, энергиал, знергиор и т. д.) служат фундаментом для дальнейших чрезвычайно важных и далеко идущих обобщений. Благодаря этим обобщениям удается расшифровать сущность основных понятий теории, пока еще не до конца выясненную, и 106 Качество и эффективность и применение ВВМ установить особую и при том центральную роль энергиала во всех технологических явлениях. Для начала надо обратить внимание на тот факт, что энергиал представляет собой отношение двух характеристик, обладающих одинаковыми размерностями, т. е.
!уравнение (70)) 11 = —. )р (( ' (73) Следовательно, энергиал есть величина безразмерная, или критерий подобия. Далее уместно вспомнить, что энергиал служит интенсиалом. В обобщенном плане обычный интенсиал (температура, давление, электрический и химический потенциалы и т. д.) характеризует специфические особенности (структуру, качество) термического, механического, электрического, химического и тому подобного поведения системы. Сама же система, способная только к такого рода поведению, является наиболее простой, примитивной, она находится на самой низкой ступени эволюционного развития.
Поэтому интснсиал есть специфическая мера качества поведения предельно простой системы. В противоположность этому энсргиал определяет структуру, качество поведения реальной сложной системы, находящейся на произвольном уровне эволюционного развития. При этом с помощью энергиала в единообразной, универсальной форме оценивается степень совершенства работ различного рода. Значит, энергиал есть универсальная мера качества поведения сложной системы. Это свойство энсргиала можно очень хорошо пояснить, если с обобщенных позиций взглянуть на соотношение (73).
Действительно, энергия, входящая в равенство (73), как уже отмечалось, с количественной стороны определяет возможности поведения любой простой системы. Поэтому энергия есть универсальная мера количества поведения системы, находящейся на начальном уровне эволюции. Информэнергия характеризует количество поведения, которым располагает любая реальная система с произвольным уровнем сложности ее организации. Значит, информэнергия — это универсальная мера количества поведения сложной системы, находящейся на любой ступени эволюционного развития. Следовательно, энергиал, равный отношению информэнергии к энергии, определяет уровень эволюционного развития поведения системы, степень совершенства этого поведения, рассматриваемого в сравнении с простой системой, у которой степень совершенства поведения равна единице (П =- 1). В энергиал раа количество поведения сложной системы выше, чем количество поведения простой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
