Тепловая энергия

Теплова́я эне́ргия — термин, используемый в теплоэнергетике при раздельном рассмотрении производства энергии и её использования, и означающий энергию, передаваемую от производителя потребителю посредством теплоносителя (воды, водяного пара, жидкого металла и др.) за счёт охлаждения последнего^[35]. Согласно Федеральному закону РФ № 190-ФЗ О теплоснабжении «тепловая энергия — энергетический ресурс, при потреблении которого изменяются термодинамические параметры теплоносителей (температура, давление)».

В молекулярной физике под тепловой энергией понимают обычно энергию теплового движения частиц среды^{[36][37][38][39][40][41][42]}, то есть часть внутренней энергии системы^[43][44][45].

В термодинамике под тепловой энергией разные авторы могут подразумевать:

• теплоту (количество теплоты)^{[46][38][39][47][48][49][41][42]};
• связанную энергию Гельмгольца^{[K 2][53][54]};
• внутреннюю энергию системы^{[55][56][57][58][59][60][61]} (В. И. Коновалов в своём фундаментальном учебнике^[62] использует термины «тепловая внутренняя энергия», «внутренняя тепловая энергия», «тепловая энергия» и «внутренняя энергия» как синонимы).

Современному термодинамическому термину «внутренняя энергия» не удалось полностью вытеснить из научно-технической и учебной литературы теплотехнической направленности термин «тепловая энергия», повсеместно используемый на обыденном уровне, в том числе и в официальных документах органов государственного и местного управления.

С количественной стороны тепловая энергия в теплоэнергетике есть теплота (количество теплоты), передаваемая теплоносителем потребителю. Таким образом, тепловая энергия не является специфическим видом энергии: по классификации термодинамических величин тепловая энергия относится не к термодинамическими переменными состояния, а к функционалам^{[K 3]} процесса теплообмена.

О терминах «теплота», «количество теплоты» и «тепловая энергия»

Многие понятия термодинамики возникли в связи с устаревшей теорией теплорода , которая сошла со сцены после выяснения молекулярно-кинетических основ термодинамики. С тех пор эти понятия и соответствующие им термины используются и в научном, и в повседневном языке. Слово «тепло-» входит в такие устоявшиеся научные понятия, как поток тепла, теплоёмкость, теплота фазового перехода, теплота химической реакции, теплопроводность и пр. Этими терминами можно пользоваться при условии, что им дано точное определение, не связанное с представлениями теории теплорода. По мере развития науки термины «количество энергии» и «количество работы» в соответствии с нормами современного русского языка стали заменять на «энергию» и «работу»^[64], а вот термин «количество теплоты», не вполне соответствующий языковым нормам, до сих пор применяют в термодинамике как синоним физической величины «теплота»^[55][65][66], дабы подчеркнуть, что речь не идёт о теплоте как способе передачи энергии.

До настоящего времени в научно-технической и учебной литературе — в первую очередь по теплотехнике — используют оставшиеся в наследство от теории теплорода понятие «тепловая энергия» и соответствующий ему термин, иногда относимый к техническому жаргону^[67]. Некоторые авторы выступают — по разным причинам^{[K 4]} — против использования «тепловой энергии» в понятийном аппарате науки^{[57][68][69][44][70]}.

Важнейшая претензия к термину «тепловая энергия» — его неоднозначность. Встречающееся в литературе утверждение о том, что понятие «тепловой энергии» и обозначающий его термин не имеют никакого точного физического смысла^[69][44][70] излишне категорично. Дело в том, что это понятие конвенциональное (условное, договорное), то есть обозначает единообразно трактуемое суждение, содержание которого представляет собой результат соглашения между людьми, использующими термин «тепловая энергия». Единственное обязательное требование к понятию, обозначаемому конвенциональным термином, — внутренняя непротиворечивость. Никакой конвенциональный термин, по определению, не может быть неверным: с формальной точки зрения конвенциональный термин остаётся правильным при любом вложенном в него содержании, даже самом абсурдном. Вкладываемое в термин содержание может быть либо общепринятым, либо малораспространённым, современным или устаревшим, общенаучным либо специфичным для определённой области применения, но оно не может быть неверным. К сожалению, общепринятая трактовка термина «тепловая энергия» по состоянию на 2020 год отсутствует.

Комментарии

1. Айзенцон А. Е., Физика, 2023}.^{[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34]}.
2. Термодинамический потенциал, равный произведению абсолютной термодинамической температуры ${\displaystyle T}$ системы на её энтропию ${\displaystyle S}$^[50][51][52].
3. Функционалы процесса (параметры процесса, функции процесса) представляют собой характеристики совершаемого системой термодинамического процесса и зависят от его пути, то есть способа перехода системы из состояния в начале процесса в конечное состояние. Термин «функция» подчёркивает, что вычисление параметра процесса требует знания его математической модели, например, уравнения адиабаты газа. Функционалы процесса (например, теплота и работа) «не существуют» до процесса, после процесса и вне процесса^[63].
4. В том числе и потому, что обращение к обсуждаемому термину в учебной литературе разрушает в сознании учащихся формируемую термодинамикой структуру понятий, исподволь направляя её в сторону концепции теплорода^[67].

Примечания

1. Ерохин В. Г., Маханько М. Г., Основы термодинамики и теплотехники, 2019.
2. Белов Г. В., Термодинамика, ч. 1, 2017.
3. Белов Г. В., Термодинамика, ч. 2, 2016.
4. Акынбеков Е. К., Основы термодинамики и теплотехники, 2016.
5. Алешкевич В. А., Молекулярная физика, 2016.
6. Белопухов С. Л., Старых С. Э., Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения, 2016.
7. Александров Н. Е. и др., Основы теории тепловых процессов и машин, ч. 1, 2015.
8. Андрюшечкин С. М., Трёхсеместровая физика, 2015.
9. Ляшков В. И., Теоретические основы теплотехники, 2015.
10. Петрущенков В. А., Техническая термодинамика, 2015.
11. Быстрицкий Г. Ф. и др., Общая энергетика, 2014.
12. Сахин В. В., Термодинамика энергетических систем, кн. 2, 2014.
13. Круглов А. Б. и др., Руководство по технической термодинамике, 2012.
14. Мирам А. О., Павленко В. А., Техническая термодинамика. Тепломассообмен, 2011.
15. Бурдаков В. П. и др., Термодинамика, ч. 1, 2009.
16. Бурдаков В. П. и др., Термодинамика, ч. 2, 2009.
17. Луканин П. В., Технологические энергоносители предприятий, 2009, с. 23.
18. Апальков А. Ф., Теплотехника, 2008.
19. Бахшиева Л. Т. и др., Техническая термодинамика и теплотехника, 2008.
20. Ансельм А. И., Основы статистической физики и термодинамики, 2007.
21. Амерханов Р. А., Драганов Б. Х., Теплотехника, 2006.
22. Ипполитов Е. Г. и др., Физическая химия, 2005.
23. Архаров А. М. и др., Теплотехника, 2004.
24. Мазур Л. С., Техническая термодинамика и теплотехника, 2003.
25. Латыпов Р. Ш., Шарафиев Р. Г., Техническая термодинамика, 1998.
26. Баскаков А. П. и др., Теплотехника, 1991.
27. Крутов В. И. и др., Техническая термодинамика, 1991.
28. Беляев Н. М., Термодинамика, 1987.
29. Лариков Н. Н., Теплотехника, 1985.
30. Алексеев Г. Н., Общая теплотехника, 1980.
31. Алексеев Г. Н., Энергия и энтропия, 1978.
32. Болдырев А. И., Физическая и коллоидная химия, 1974.
33. Гохштейн Д. П., Современные методы термодинамического анализа энергетических установок, 1969.
34. Андрющенко А. И., Основы технической термодинамики реальных процессов, 1967.
35. См. ^{[1][K 1]}
36. Михайлов В. К., Панфилова М. И., Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика, 2016.
37. Платунов Е. С. и др., Физика: словарь-справочник, 2014, с. 587.
38. Миронова Г. А. и др., Молекулярная физика и термодинамика в вопросах и задачах, 2012.
39. Квасников И. А., Молекулярная физика, 2009, с. 41.
40. Исаев С. И., Курс химической термодинамики, 1986, с. 11.
41. Жуковский В. С., Термодинамика, 1983, с. 29.
42. Майдановская Л. Г., Термодинамика, 1966, с. 68.
43. Сахин В. В., Термодинамика энергетических систем, кн. 1, 2014, с. 32.
44. Радушкевич Л. В., Курс термодинамики, 1971, с. 22.
45. Самойлович А. Г., Термодинамика и статистическая физика, 1955, с. 30.
46. Касаткина И. В. и др., Физическая химия, 2012, с. 23.
47. Хмельницкий Р. А., Физическая и коллоидная химия, 2009, с. 62.
48. Нечаев В. В. и др., Физическое материаловедение, т. 2, 2007, с. 23, 27.
49. Нечаев В. В., Смирнов Е. А., Физическая химия сплавов, 2006, с. 28.
50. Барилович B. A., Смирнов Ю. А., Основы технической термодинамики, 2014, с. 112.
51. Глазов В. М., Основы физической химии, 1981, с. 141.
52. Белоконь Н. И., Термодинамика, 1954, с. 312.
53. Хазен А. М., Разум природы и разум человека, 2000, с. 320.
54. Черкинский Ю. С., Общая термодинамика, 1994, с. 171.
55. Бухарова Г. Д., Молекулярная физика и термодинамика, 2017, с. 59.
56. Михайлов В. К., Панфилова М. И., Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика, 2016, с. 101.
57. Прибытков И. А., Теплофизика, 2016, с. 12.
58. Платунов Е. С. и др., Физика: словарь-справочник, 2014, с. 595.
59. Сивухин Д. В., Общий курс физики, т. 2, 2005, с. 61.
60. Мурзаков В. В., Основы технической термодинамики, 1973, с. 9.
61. Рипс С. М., Основы термодинамики и теплотехники, 1968, с. 82.
62. Коновалов В. И., Техническая термодинамика, 2005.
63. Сычёв В. В., Дифференциальные уравнения термодинамики, 2010, с. 9.
64. Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 26.
65. Рындин В. В., Первое начало термодинамики, 2004, с. 17.
66. Теплота / Мякишев Г. Я. // Струнино — Тихорецк. — М. : Советская энциклопедия, 1976. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 25).
67. Воскресенский В. Ю., Об основаниях энтропии, 2010, с. 92.
68. Карякин Н. В., Основы химической термодинамики, 2003, с. 34—35.
69. Рындин В. В., Первое начало термодинамики, 2004, с. 25.
70. Леонтович М. А., Введение в термодинамику, 1952, с. 21.

Литература

• Айзенцон А. Е. Физика. Учебник и практикум для СПО. — М.: Юрайт, 2018. — 335 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-00795-4.
• Акынбеков Е. К. Основы термодинамики и теплотехники. — Алматы: Эверо, 2016. — 321 с. — ISBN 978-601-310-301-3.
• Александров Н. Е., Богданов А. И., Костин К. И. и др. Основы теории тепловых процессов и машин. Часть I / Под ред. Н. И. Прокопенко. — 5-е изд. (электронное). — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. — 561 с. — ISBN 978-5-9963-2612-9.
• Алексашина И. Ю., Галактионов К. В., Дмитриев И. С. и др. Естествознание: 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Под ред. И. Ю. Алексашиной. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 2008. — 270 с. — (Лабиринт: Академический школьный учебник). — ISBN 978-5-09-018918-7.
• Алексеев Г. Н. Общая теплотехника. — М.: Высшая школа, 1980. — 552 с.
• Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. — М.: Знание, 1978. — 192 с. — (Жизнь замечательных идей).
• Алешкевич В. А. Молекулярная физика. — М.: Физматлит, 2016. — 308 с. — (Университетский курс общей физики). — ISBN 978-5-9221-1696-1.
• Амерханов Р. А., Драганов Б. Х. Теплотехника. — 2-е изд., перераб. и доб. — М.: Энергоатомиздат, 2006. — 433 с. — ISBN 5-283-03245-0.
• Андрюшечкин С. М. Трёхсеместровая физика. — М.: Баласс, 2015. — 273 с. — ISBN 978-5-906567-54-3.
• Андрющенко А. И. Основы технической термодинамики реальных процессов. — М.: Высшая школа, 1967. — 268 с.
• Ансельм А. И. Основы статистической физики и термодинамики. — 2-е изд., стереотип. — СПб.: Лань, 2007. — 427 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0756-9.
• Апальков А. Ф. Теплотехника. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. — 188 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-222-13972-1.
• Архаров А. М., Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Теплотехника / Под общ. ред. В. И. Крутова. — М.: Машиностроение, 1986. — 427 с.
• Архаров А. М., Архаров И. А., Афанасьев В. Н. и др. Теплотехника / Под. общ. ред. А. М. Архарова, В. Н. Афанасьева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 712 с. — ISBN 5-7038-2439-7.
• Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3.
• Барилович B. A., Смирнов Ю. А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена. — М.: Инфра-М, 2014. — 432 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — ISBN 978-5-16-005771-2.
• Баскаков А. П., Берг Б. В., Витт О. К. и др. Теплотехника. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 224 с. — ISBN 5-283-00121-0.
• Бахшиева Л. Т., Кондауров Б. П., Захарова А. А., Салтыкова В. С. Техническая термодинамика и теплотехника / Под ред. проф А. А. Захаровой. — 2-е изд., испр. — М.: Академия, 2008. — 272 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 978-5-7695-4999-1.
• Белоконь Н. И. Термодинамика. — М.: Госэнергоиздат, 1954. — 416 с.
• Белов Г. В. Термодинамика. Часть 1. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2017. — 265 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-02731-0.
• Белов Г. В. Термодинамика. Часть 2. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2016. — 249 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-9916-7252-8.
• Белопухов С. Л., Старых С. Э. Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. — М.: Проспект, 2016. — 256 с. — ISBN 978-5-392-20087-0.
• Беляев Н. М. Термодинамика. — Киев: Вища школа, 1987. — 344 с.
• Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия. — М.: Высшая школа, 1974. — 504 с.
• Бурдаков В. П., Дзюбенко Б. В., Меснянкин С. Ю., Михайлова Т. В. Термодинамика. Часть 1. Основной курс. — М.: Дрофа, 2009. — 480 с. — (Высшее образование. Современный учебник). — ISBN 978-5-358-06031-9.
• Бурдаков В. П., Дзюбенко Б. В., Меснянкин С. Ю., Михайлова Т. В. Термодинамика. Часть 2. Специальный курс. — М.: Дрофа, 2009. — 62 с. — (Высшее образование. Современный учебник). — ISBN 978-5-358-06140-8.
• Бухарова Г. Д. Молекулярная физика и термодинамика. Методика преподавания. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2017. — 221 с. — (Бакалавр. Академический курс. Модуль). — ISBN 978-5-534-01570-6.
• Быстрицкий Г. Ф., Гасангаджиев Г. Г., Кожиченков В. С. Общая энергетика (Производство тепловой и электрической энергии). — 2-е изд., стер. — М.: Кнорус, 2014. — 408 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-406-03655-6.
• Воскресенский В. Ю. Об основаниях энтропии. — М.: Красанд, 2010. — 104 с. — (Relata Refero). — ISBN 978-5-396-00163-3.
• Глазов В. М. Основы физической химии. — М.: Высшая школа, 1981. — 456 с.
• Гохштейн Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. — М.: Энергия, 1969. — 368 с.
• Ерохин В. Г., Маханько М. Г. Основы термодинамики и теплотехники. — 4-е изд., стер. — М.: Едиториал УРСС, 2019. — 224 с. — ISBN 978-5-9710-6762-7.
• Жуковский В. С. Термодинамика / Под ред. А. А. Гухмана. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 304 с.
• Ипполитов Е. Г., Артемов А. В., Батраков В. В. Физическая химия / Под ред. Е. Г. Ипполитова. — М.: Академия, 2005. — 448 с. — ISBN 5-7695-1456-6.
• Исаев С. И. Курс химической термодинамики. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1986. — 272 с.
• Карякин Н. В.заглавие =Основы химической термодинамики. . — М.: Академия, 2003. — 463 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 5-7695-1596-1.
• Касаткина И. В., Прохорова Т. М., Федоренко Е. В. Физическая химия. — М.: Риор, 2012. — 251 с. — ISBN 978-5-369-00107-3.
• Квасников И. А. Молекулярная физика. — М.: Эдиториал УРСС, 2009. — 232 с. — ISBN 978-5-901006-37-2.
• Круглов А. Б., Радовский И. С., Харитонов В. С. Руководство по технической термодинамике с примерами и задачами. — М.: НИЯУ МИФИ, 2012. — 156 с. — ISBN 978-5-7262-1694-2.
• Коновалов В. И. Техническая термодинамика. — 2-е изд. — Иваново: Ивановский государственный энергетический университет, 2005. — 619 с. — ISBN 5-89482-360-9.
• Крутов В. И., Исаев С. И., Кожинов И. А. и др. Техническая термодинамика / Под ред. В. И. Крутова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. — ISBN 5-06-002045-2.
• Лариков Н. Н. Теплотехника. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1985. — 430 с.
• Латыпов Р. Ш., Шарафиев Р. Г. Техническая термодинамика и энерготехнология химических производств. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 344 с. — ISBN 5-283-03178-0.
• Леонтович М. А. Введение в термодинамику. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Гостехиздат, 1952. — 200 с.
• Луканин П. В. Технологические энергоносители предприятий (Низкотемпературные энергоносители). — СПб.: Санкт-Петербург. гос. технол. ун-т растительных полимеров, 2009. — 117 с. — ISBN 5-230-14392-4.
• Ляшков В. И. Теоретические основы теплотехники. — М.: Курс; Инфра-М, 2015. — 328 с. — ISBN 978-5-905554-85-8, 978-5-16-0І0639-7.
• Мазур Л. С. Техническая термодинамика и теплотехника. — М.: Гэотар-мед, 2003. — 351 с. — (XXI век). — ISBN 5-9231-0271-4.
• Майдановская Л. Г. Термодинамика. — Томск: Изд-во Томского университета, 1966. — 150 с.
• Мирам А. О., Павленко В. А. Техническая термодинамика. Тепломассообмен. — М.: Издательство АСВ, 2011. — 52 с. — (Для высшей школы). — ISBN 978-5-93093-841-8.
• Миронова Г. А., Брандт Н. Н., Салецкий А. М. Молекулярная физика и термодинамика в вопросах и задачах. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2012. — 475 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1195-5.
• Михайлов В. К., Панфилова М. И. Волны. Оптика. Атомная физика. Молекулярная физика. — М.: Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2016. — 144 с. — ISBN 978-5-7264-1391-4.
• Мурзаков В. В. Основы технической термодинамики. — М.: Энергия, 1973. — 304 с.
• Нечаев В. В., Смирнов Е. А. Физическая химия сплавов. — М.: МИФИ, 2006. — 250 с. — ISBN 5-7262-0679-7.
• Нечаев В. В., Смирнов Е. А., Кохтев С. А. и др. Физическое материаловедение. Том 2. Основы материаловедения / Под общ. ред. Б. А. Калина. — М.: МИФИ, 2007. — 607 с. — ISBN 978-5-7262-0821-3.
• Петрущенков В. А. Техническая термодинамика. — СПб.: Страта, 2015. — 160 с. — ISBN 978-5-906150-48-6.
• Платунов Е. С., Самолетов В. А., Буравой С. Е., Прошкин С. С. Физика: словарь-справочник / Под ред. Н. М. Кожевникова. — СПб.: Издательство политехнического университета, 2014. — 797 с. — ISBN 978-5-7422-4217-8.
• Прибытков И. А. Теплофизика. — М.: Изд. Дом МИСиС, 2016. — 87 с. — ISBN 978-5-87623-984-6.
• Путилов К. А. Термодинамика / Отв. ред. М. Х. Карапетьянц. — М.: Наука, 1971. — 376 с.
• Радушкевич Л. В. Курс термодинамики. — М.: Просвещение, 1971. — 288 с.
• Рипс С. М. Основы термодинамики и теплотехники. — М.: Высшая школа, 1968. — 344 с.
• Рындин В. В. Первое начало термодинамики в его становлении и развитии. — Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова, 2004. — 534 с. — ISBN 9965-672-27-1.
• Самойлович А. Г. Термодинамика и статистическая физика. — 2-е изд. — М.: Гостехиздат, 1955. — 368 с.
• Сахин В. В. Термодинамика энергетических систем. Книга 1. Термодинамика гомогенных и гетерогенных систем. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т., 2014. — 118 с. — ISBN 978-5-85546-787-1.
• Сахин В. В. Термодинамика энергетических систем. Книга 2. Техническая термодинамика. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т., 2014. — 118 с. — ISBN 978-5-85546-789-5.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
• Сычёв В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. — 3-е изд. — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 251 с. — ISBN 978-5-383-00584-2.
• Хазен А. М. Разум природы и разум человека. — М.: РИО «Мособлполиграфиздата»; НТЦ «Университетский», 2000. — 600 с. — ISBN 5-7953-0044-6.
• Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия. — М.: АльянС, 2009. — 400 с. — ISBN 978-5-903034-77-2.
• Черкинский Ю. С. Общая термодинамика. — 2-е изд. — М.: Полиэкс, 1994. — 504 с. — ISBN 5-03-002808-0.