Termodynamika odnawialnych źródeł energii

Termodynamika odnawialnych źródeł energii

rok wydania: 2017
ilość stron: 194
ISBN: 978-83-7814-653-7

Opis
W opracowaniu przedstawiono teorie niezbędne do zrozumienia procesów termodynamicznych, leżące u podstaw wybranych technologii Odnawialnych Źródeł Energii. Omówione teorie dotyczą m.in.: rozkładów statystycznych, termodynamiki gazów kwantowych, struktury pasmowej ciała stałego, termodynamiki zjawisk kontaktowych, idei technologii bezemisyjnej synergii węglowo-jądrowej (BSWJ) oraz termodynamiki jednorodnego wysokotemperaturowego reaktora jądrowego IV generacji chłodzonego helem.

Spis treści
Przedmowa / 7
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 8

1. Rozkłady statystyczne / 11
1.1. Przestrzeń fazowa / 11
1.2. Zespół statystyczny / 12
1.3. Rozkład mikrokanoniczny / 14
1.4. Rozkład kanoniczny / 16
1.5. Funkcje termodynamiczne w rozkładzie kanonicznym / 21
1.6. Wielki rozkład kanoniczny / 24
1.7. Hipoteza ergodyczna Boltzmanna / 28
1.8. Funkcje termodynamiczne w wielkim rozkładzie kanonicznym / 30

2. Termodynamika gazów kwantowych / 32
2.1. Statystyki kwantowe Fermiego–Diraca oraz Bosego–Einsteina / 32
2.2. Warunki Borna–Karmana / 38
2.3. Funkcja gęstości stanów / 39
2.4. Termodynamika fermionów – gaz elektronowy  w temperaturze zera bezwzględnego / 41
2.5. Termodynamika fermionów  –  gaz elektronowy w temperaturach wyższych od zera bezwzględnego / 44
2.6. Potencjał chemiczny gazu elektronowego / 53
2.7. Zasób energii wewnętrznej gazu elektronowego / 54
2.8. Pojemność cieplna gazu elektronowego / 56
2.9. Równanie stanu gazu elektronowego / 57
2.10. Termodynamika gazu bozonowego / 60
2.11. Temperatura degeneracji gazu bozonowego / 61
2.12. Kondensacja Bosego–Einsteina / 64
2.13. Zasób energii wewnętrznej i pojemność cieplna gazu bozonowego w obszarze silnej degeneracji / 65
2.14. Zasób energii wewnętrznej, potencjał chemiczny i pojemność cieplna gazu bozonowego w obszarze słabej degeneracji / 66
2.15. Równanie stanu gazu bozonowego / 72
2.16. Termodynamika gazu fotonowego / 74
2.17. Funkcja gęstości stanów gazu fotonowego / 75
2.18. Zasób energii wewnętrznej gazu fotonowego / 76
2.19. Średnia wartość zasobu ilości fotonów / 77
2.20. Równanie stanu gazu fotonowego / 78
2.21. Uwaga dotycząca innych bozonów o charakterze falowym / 80

3. Struktura pasmowa ciała stałego / 81
3.1. Model elektronów swobodnych / 81
3.2. Model Kroniga-Penneya elektronów w jednowymiarowej sieci kryształu doskonałego / 85
3.3. Wyznaczenie funkcji własnej ψ(x)  w przedziale -b≤ x≤ 0 dla wartości parametrów E<V0 i n=0 /  87
3.4. Wyznaczenie funkcji własnej ψ(x) w przedziale 0≤ x≤ L dla wartości parametrów V(x)=0 i n=0 / 88
3.5. Wyznaczenie funkcji własnej ψ(x) w przedziale L≤x≤ a dla wartości parametrów E<V0 i n=-1 / 89
3.6. Wyznaczenie funkcji własnej ψ(x) w przedziale a≤x≤a+L dla wartości parametrów V(x)=0 i n=-1 / 89
3.7. Wyznaczenie przy wykorzystaniu funkcji własnych związków wiążących stałe całkowania / 90
3.8. Wyznaczenie przy wykorzystaniu pochodnych funkcji własnych związków wiążących stałe całkowania / 91
3.9. Wyznaczenie funkcji energii ograniczonej warunkiem dozwolonych i wzbronionych  pasm energii / 93
3.10. Analiza funkcji energii dla energii elektronu większej od energii bariery potencjału / 94
3.11. Określenie granic pasma wzbronionego dla 0=n / 96
3.12. Określenie granic pasma wzbronionego dla 0≠n / 97
3.13. Określenie pasma wzbronionego dla nieparzystych wartości argumentu / 98
3.14. Określenie pasm wzbronionych i dozwolonych dla przypadku równości grubości bariery potencjału i szerokości studni potencjału / 99
3.15. Strefy Brillouina / 104
3.16. Masa efektywna elektronu / 107

4. Termodynamika zjawisk kontaktowych / 110
4.1. Wydajność kwantowa fotoemitera / 110
4.2. Równowaga fazowa / 112
4.3. Napięcie kontaktowe między metalami / 113
4.4.  Napięcie kontaktowe między metalem a półprzewodnikiem / 115
4.5. Prądy w spolaryzowanym złączu metal – półprzewodnik / 119
4.6. Złącza półprzewodnikowe w równowadze termodynamicznej / 123
4.7. Rozkład potencjału w spolaryzowanym złączu p-n / 129
4.8. Określenie zmiany szerokości warstwy zaporowej / 132
4.9. Termodynamika przepływu prądu przez złacze p-n w warunkach równowagi / 133
4.10. Przepływ prądu przez spolaryzowane złącze p-n / 134
4.11. Prąd całkowity / 135
4.12. Termodynamika ogniwa fotowoltaicznego / 136

5. Idea technologii bez emisyjnej synergii węglowo-jądrowa (BSWJ) / 145

6. Termodynamika jednorodnego wysokotemperaturowego reaktora jądrowego IV generacji  chłodzonego helem  / 149
6.1. Założenia modelu energetycznego neutronów w układzie termodynamicznym  / 149
6.2. Elementy teorii bilansów skalarnej wielkości ekstensywnej (WE) / 150
6.3. Lokalny bilans objętościowej gęstości zasobu ilości neutronów monoenergetycznych / 151
6.4. Izotropowe źródło płaskie w ośrodku nieskończonym / 156
6.5. Izotropowe źródło punktowe w ośrodku nieskończonym / 158
6.6. Izotropowe źródło punktowe w środku kuli / 163
6.7. Interpretacja fizyczna długości dyfuzji neutronów monoenergetycznych / 166
6.8. Termodynamika monoenergetycznego gazu neutronowego w układzie rdzenia jednorodnego reaktora jądrowego wysokotemperaturowego IV generacji / 168
6.9. Jednorodny reaktor kulisty / 169
6.10. Jednorodny reaktor walcowy / 177
6.11. Efektywny współczynnik mnożenia neutronów / 186
6.12. Wyznaczanie wymiarów krytycznych reaktora / 189
6.13. Wyznaczenie wymiarów krytycznych  reaktora walcowego / 189

Wybrane stałe fizyczne / 192
Alfabet grecki / 193
Wielokrotności i podwielikrotności jednostek miar / 193
Bibliografia / 194