Принцип наилучшего использования энергии

Интенсивное земледелие мира способно функционировать в том случае, если оно имеет надежную промышленную основу. Индустриализованное сельское хозяйство ФРГ добилось постоянного повышения урожаев с единицы площади путем использования фотосинтетического преобразования солнечной энергии в биомассу. Однако эти всё возрастающие урожаи были достигнуты только за счет непропорционально выросших затрат вне сельскохозяйственной экосистемы. На рисунке 13 показаны в принципе хорошо известные взаимосвязи, значение которых часто недооценивается. С увеличивающейся интенсивностью сельскохозяйственного производства расходы постоянно резко возрастают. В результате плато кривой чистой продуктивности, т. е. оптимальный уровень, достигается значительно раньше, чем об этом можно судить по валовому урожаю. Обсуждая рентабельность какого-либо метода защиты растений, нельзя отходить от кривой чистой продуктивности, т. е. предварительно снимать все затраты. Если принять во внимание удорожание и ограниченность доступного жидкого топлива, то можно предвидеть, что прежние успехи подходят к концу. В США, например, начиная с 1970 г. урожаи пшеницы, кукурузы, сорго, сои, хлопчатника и многих плодовых и овощных культур не повышаются, а скорее снижаются, несмотря на растущее использование минеральных удобрений и пестицидов [509]. Еще более тревожной, чем графическое изображение (рис. 13), является проведенная ФАО экстраполяция глобальных дан- [c.254]

В принципе возбуждение какого-либо молекулярного состояния или состояний, например таких, которые наблюдаются в хемилюминесцентных реакциях, представляет собой идеальный источник для спектроскопических исследований высокого разрешения почти совсем не существует наложения нежелательных спектров, а переходы обычно происходят в пределах широкой области колебательных уровней возбужденных состояний, которые часто недоступны для поглощения из основного электронного состояния. Однако слабая интенсивность хемилюминесценции приводит к трудностям в регистрации спектра с высоким разрешением, необходимым для точных измерений энергии колебательных и вращательных уровней. Тем не менее в настоящее время имеются два перспективных метода для облегчения таких исследований. В первом с целью увеличения полезного светового потока источника применяются лазерные материалы, такие, как многослойный диэлектрик, в качестве зеркального покрытия с очень высокой отражающей способностью ( 99,99%). Второй связан с использованием усовершенствованных методов регистрации при помощи фотоэлектрических приемников. Счетчик фотонов, применяемый отдельно или вместе с фазочувствительным усилителем и объединенный с фотоумножителем, который имеет хорошее отношение сигнал/шум, дает большие преимущества в чувствительности. Кроме того, существуют электроннооптические преобразователи с высоким коэффициентом усиления и удовлетворительным временным разрешением. [c.340]

Для того чтобы проиллюстрировать использование таких уравнений, вычислим энергию основного состояния атома водорода. Как указывалось в гл. 1, в этом случае удается непосредственно решить дифференциальное уравнение (1-13). Член V=—е /г, соответствующий потенциальной энергии для атома водорода, точно известен, и его можно подставить в (2-1). Форма результирующего дифференциального уравнения показывает, что решением должна быть функция типа г = ехр(—аг), где а — неизвестная постоянная. Для некоторого конкретного значения а можно подставить выражение ехр (—аг) вместо гр в уравнение (2-3) и вычислить энергию (I). Такая угаданная волновая функция называется пробной волновой функцией, и в данном случае, поскольку мы можем найти Е путем непосредственного решения, приведенного в гл. 1, мы можем сказать, хорошо ли угадана эта пробная функция. Вариационный принцип утверждает, что если г з не является истинным решением уравнения (2-1) (т. е. его собственной функцией), то вычисленное с помощью данной функции гр значение (1) будет больше, чем значение энергии при правильной волновой функции системы. Мы используем этот принцип для оценки а в пробной волновой функции для атома водорода. Используя другое значение а, можно найти новое значение энергии (2). Если эта энергия ниже, чем (1), то второй выбор а приводит к пробной волновой функции, которая ближе к истинной функции, чем первая пробная функция. Чем ниже энергия, соответствующая приближенной волновой функции, тем эта функция ближе к истинной. Это означает, что наинизшее значение энергии, которое можно получить, варьируя а в пробной волновой функции г з=ехр (—аг), соответствует такому значению а, при котором пробная функция более всего сходна с истинной функцией. [c.45]

Ветровые во.пны и зыбь хороши тем, что для использования их энергии не надо искать особых мест с благоприятными географическими условиями, как для приливных волн. Они бывают на любой акватории — был бы ветер да пространство для разгона. Чтобы утилизировать энергию ветровых волн (и зыби), не надо строить больших и дорогих плотин, что также очень важное преимущество. Именно поэтому в разных странах ведутся исследования по выбору наилучших способов преобразования энергии ветровых волн и зыби. Созданы волпоэнергетические установки разных мощностей, использующие различные физические принципы для преобразования энергии волн. [c.6]

При безвоздушном напылении энергия, приобретенная жидкостью, расходуется иа преодоление сопротивления узкого отверстия в сопле и сопротивления воздуха перед соплом. В связи с этим потери материала из-за перелета некоторых частиц через изделие незначительны (рис. 14, б). При использовании этого принципа вначале безвоздушный способ не обеспечивал хорошее распыление, сопла часто засорялись, но все эти недостатки впоследствии удалось преодолеть. [c.65]

Сразу заметим, что значения V, 5, функция распределения иона по энергиям и время нахождения иона в источнике неизвестны и могут быть введены для расчетов с использованием более или менее рациональных предположений. Например, число осцилляторов 5 в молекуле в принципе равно (Зп—6), где п — число атомов в молекуле. Поскольку при таком значении п расчеты расходятся с экспериментом, вводится понятие эффективных осцилляторов, предполагая, что только часть от общего числа осцилляторов является эффективной, т. е. приводящей к распаду. Но какая именно эта часть, рассчитать невозможно принимаются различные значения, обычно 1/2 или 1/3. Для расчета частотного фактора V можно использовать хорошо известные из ИК-спектров частоты колебаний отдельных связей органических молекул. Но частоты колебаний в ионах неизвестны, а они должны отличаться от таковых для нейтральных молекул. Для оценки же перегруппировочных процессов нельзя воспользоваться ИК-спектром нейтральных молекул. Для вывода функции распределения ионов по энергиям в последнее время используют данные по фотоэлектронной спектроскопии, но маловероятно, чтобы распределение ионов по энергии было одинаковым при ионизации фотонами и электронами. [c.214]

Все окислительно-восстановительные реакции достаточно хорошо описываются термодинамически с помощью изменения свободной энергии. Однако поскольку в этих реакциях происходит перенос электронов, при их описании обычно используют электрохимические параметры. Хотя термодинамические принципы остаются при этом неизменными, использование окислительно-восстановительных потенциалов в электрохимии часто [c.52]

Структура данной книги не сильно отличается от учебника выпуска 1970 г. Фотохимия — это химия возбужденных частиц, и ее предметом является изучение различных превращений возбужденной частицы ее химические реакции либо излуча-тельный или безызлучательный распад. Эти возможности и рассматриваются в гл. 3—6 в гл. 1 дается общее введение в основные принципы фотохимии, а в гл. 2 кратко объясняются закономерности поглощения и испускания излучения. Совершенно очевидно, что в фотохимии используются определенные экспериментальные методы, и иллюстративный материал лучше усваивается, если читатель понимает суть экспериментальной методики. Описание некоторых наиболее важных экспериментальных методов приводится в гл. 7. Эта глава включает очень общее представление о направлении, называемом Фотохимия с высоким временным разрешением . Оно связано с детализацией динамики фотохимических процессов, включая использование энергии исходных частиц в определенных квантовых состояниях при преобразовании в конечные продукты. Этот материал позволяет понять детали фотохимического взаимодействия, но не очень хорошо согласуется с содержанием гл. 3—8. Так как экспериментальная реализация этого метода технически сложна, то описание его дается в гл. 7 (разд. 7.5 и 7.6). Гл. 8 завершает книгу обсуждением фотохимических процессов, происходящих в природе, и некоторых технологических и лабораторных применений. В ней я не пытался жестко с.педовать систематическим названиям химических соединений, привояя названия, широко используемые в промышленности. [c.9]

В отличие от теории активных соударений, где теоретически рассчитывали лишь нредэкспоненциальный множитель, а энергию активации определяли экспериментально, при помощи теории активированного комплекса можно в принципе произвести полный расчет скорости без использования кинетических данных. К сожалению, этот метод представляет ценность главным образом для оценки правильности подхода, но не как практический путь для решения кинетических задач. Причина состоит в том, что квантово-механические расчеты пока еще слишком приближенны и упрощенны для более пли менее точного учета химического взаимодействия, особенно в сложных системах. В.месте с тем, хорошее совпадение с опытом в ря- [c.34]

Однако попытки автоматического перенесения хорошо зарекомендовавших себя принципов, приемов и методов масс-спектраль-ного анализа легких и средних нефтяных фракций на высокомолекулярную часть нефти успеха, как правило, не приносят. Этому факту можно дать много достаточно убедительных объяснений — здесь и увеличивающееся с ростом молекулярных масс компонентов число теоретически возможных изомеров, и все возрастающие трудности моделирования подобных смесей из-за отсутствия эталонных соединений, и, как следствие, невозможность строгой метрологической аттестации таких аналитических методик. Однако основной, более глубокой и принципиальной причиной является, по-видимому, неправомочность применения формализма структурно-группового анализа к тяжелой высоко-моле1 улярной части нефти [2]. Эту часть нефти нельзя рассматривать как смесь независимых невзаимодействующих более простых составляющих (компонентов), так как экспериментально установлена зависимость поведения ее (в том числе и количества выпадающей из нее дисперсной фазы) от температуры, рода и количества растворителя [3], а энергия межмолекулярных взаимодействий в этой части нефти близка к энергии обычной С — С связи [4]. Ввиду перечисленных особенностей поведения тяжелой части нефти попытки воспроизводимого фракциошфова-ния ее на более простые составляющие могут оказаться (и практически оказываются) неудачными из-за малейших неконтролируемых вариаций препаративного процесса. Поэтому априорная регламентация качественного состава тяжелых нефтяных смесей — обычный прием при разработке и использовании методик структурно-группового анализа средних нефтяных фракций — недостаточно корректна. [c.113]

Известно, конечно, множество простых газофазных реакций, которые сопровождаются переносом атомов водорода. Изучение их кинетнки (и в особенности изотопных эффектов) в принципе должно обеспечить хорошую проверку вычислений туннельных поправок. Практически такая проверка оказывается не совсем убедительной по следующим причинам. Во-первых, получить точные значения констант скорости в большом интервале температур часто трудно. Кроме того, когда несколько легких атомов движутся одновременно, координата реакции является сложной функцией положений атомов. Анализ неэмпирических расчетов поверхностей потенциальной энергии для простых газофазных реакций, проведенный в недавней статье [103], показал, что даже в случае очень простых систем, таких, как Н-ЬНг или СИ-Нг (где Н и Нг могут быть любыми изотопами водорода), наиболее точные из до сих пор опубликованных расчетов все же недостаточно хороши для вычисления туннельных поправок. Тем не менее многие авторы использовали теоретические и полуэмпирические профили энергетической поверхности для исследования эффекта туниелирования, особенно в реакциях Н-ЬНг [104—109], С1 + Нг [100, 111], F3 + H4 [112, 113], СН3-КН2 [114, 115] и F3-I-H2 [116], где каждая из систем может включать различные комбинации Н, D и Т. Общий вывод, который следует 1из всех этих работ, состоит в том, что даже при умеренных температурах туннельная поправка является значительной. Однако еще нельзя решить вопрос о том, насколько адекватно для описания реальных реакций использование модели одномерного барьера, а также получить подробную информацию о форме энергетической поверхности. [c.339]

Однако для структурной химии весьма важньпл является заключение Белова о деформации анионов, стремящихся приспособиться к разноразмерным катионам. О Кифи [118] обобщил этот вывод и превратил его в основополагающий принцип построения любого кристалла при постоянных длинах связи для данной координации атомов структура будет стремиться занять максимальный объем (максимальное расстояние до следующего ряда одноименных ионов). Максимуму объема будет отвечать минимум энергии кристаллической решетки. Использование этого принципа позволило О Кифи в хорошем согласии с опытом рассчитать геометрические характеристики кристаллов ряда структурных типов. [c.99]

В настоящее время существуют две главные трудности, осложняющие точные вычисления. Первая связана с межмолеку-лярным потенциалом и ошибками, возникающими при экстраполяциях в рамках моделей, которые основаны на данных по вязкости. Более того, такой метод плохо применим для многоатомных молекул, так как глубина минимума межмолекулярного отталкивательного потенциала (например, представленного в виде потенциала Леннарда—Джонса с параметрами, основанными на данных по вязкости) быстро уменьшается с увеличением размеров молекул. Передача энергии определяется отталкиванием между данным атомом на поверхности молекулы и дезактивирующей частицей, а этот процесс в принципе не должен зависеть от средних молекулярных размеров. Стреттон [33] отметил, что при /=0,18 A теория хорошо согласуется с экспериментом. Совершенно ясно, что использование потенциала с таким значением I повышает возможности расчета реальных вероятностей перехода. [c.243]

Основным источником энергии гальванических элементов является энергия 1 идратации и сольватации ионов, а так называемая упругость растворения , физический смысл которой был неясен, является функцией энергии гидратации и энергии отрыва электронов. При использовании ряда известных тогда величин энергий гидратации, отрыва и присоединения электронов к катионам, испарения, диссоциации и молизации водорода были теоретически вычислены величины некоторых стандартных потонциа.пов (ио водороду). При этом имели место более или менее хорошие соипадешш. Все эти вычисления показывают, что качественное основное положение гндратног теории возникновения электродвижущих сил и принципы расчето] верны. [c.16]

Появление предложенной И. Рейментом и X. Холденом атомномолекулярной модели актомиозинового комплекса явилось неординарным событием в современной молекулярной биологии, поскольку свидетельствовало, что в силу различных причин (быть может, из-за меньшей сложности) изучение функционирования мышечной системы могло опередить исследования, в принципе аналогичного плана и той же цели, других молекулярных биосистем, функционирование которых сопряжено с трансформацией разных видов энергии [471]. Поэтому прослеживание пути, приведшего к созданию модели актомиозинового молекулярного мотора, может иметь значение, выходящее за пределы механики сокращений скелетных мышц. Речь идет не только (и не столько) об использовании накопленного опыта и полученных результатов в исследовании близкородственных скелетной мускулатуре видов мышечной ткани сердечной и гладкой мускулатуры, функционирующих непроизвольно, или в исследовании жгутиков бактерий и ресничек инфузорий, а также некоторых клеток животных и растений. Экстенсивное развитие этой области очевидно и не требует особых комментариев. Не будем подробно распространяться и о расширившихся в последние годы возможностях в экспериментальном исследовании процесса мышечных сокращений [485]. Отметим лишь, что наиболее заметным событием здесь явилось привлечение хорошо дополняющих рентгеноструктурный анализ и электронную микроскопию методов молекулярной генетики и метода "лазерной ловушки" [486, 487]. Последний позволяет наблюдать за перемещениями [c.130]

Рис. 6-51. Принципы использования градиента Ма для работы насоса, перекачивающего глюкозу. Насос осциллирует случайным образом между двумя состояниями пинг и понг , как на рис. 6 7. Ма" связывается одинаково хорошо с белком в любой конформации. Связывание Ма" индуцирует аллостерический переход белкав состояние с сильно увеличенным сродствомк глюкозе. Поскольку концентрация Ма вне клетки выше, чем в цитозоле, связывание глюкозы с насосом более вероятно в конф ормации понг . Поэтому перенос Ыа и глюкозы в клетку (переход понг — пинг ) происходит намного чаще, чем наоборот, т. е. осуществляется направленный перенос. Поддерживая градиент Ма" на определенном уровне (Ма + К )-АТРаза косвенным образом обеспечивает такую транспортную систему энергией. Говорят, что переносчики, работающие по такому принципу, осуществляют активный транспорт, тогда как АТРаза осуществляет первичный активный

Справочник химика 21

Химия и химическая технология