Аналіз термодинамічних аспектів утворення промислових відходів

Abstract

У статті наведено дослідження концепції теоретичного мінімуму утворення відходів, що розглянута як фундаментальна фізична характеристика технологічного процесу. Основою для роботи є класичні наукові праці таких видатних вчених, як І. Пригожин, Л. Онсагер та М. Фейгенбаум, зокрема аналізується взаємозв'язок між виробництвом основного товарного продукту та неминучим утворенням відходів. У дослідженні зазначено, що досягнення мінімального рівня відходів у межах самого технологічного процесу вимагає не тільки стану сильної термодинамічної нерівноваги, але й наявності достатньої кількості додаткової зовнішньої енергії певної якості. Обґрунтовано, що розрахунковий обсяг цієї енергії має становити не менше ніж 62,5 % від базової енергії, що використовується в технологічному процесі. Для підтвердження теоретичних висновків здійснено розрахункові й експериментальні дослідження, що демонструють вплив різних факторів на утворення відходів. Зокрема зазначено, що входження термодинамічної системи до зони парної біфуркації, визначеної параметрами феноменологічного рівняння Л. Онсагера, суттєво зменшує можливості технологічного процесу щодо досягнення його теоретичного мінімуму утворення відходів. Цей факт вказує на критичну функцію стійкості процесу та його чутливості до внутрішніх змін. Крім того, стаття містить обґрунтування порівняння технологічного процесу з його термодинамічною динамікою з механізмами фейгенбаумського хаосу. Зазначено, що різноманіття невизначеностей, що завжди наявне в будь-якому виробництві товарної продукції, через такі механізми може опосередковано призводити до лавиноподібного збільшення утворення відходів. Це підкреслює важливість врахування нелінійної динаміки та управління невизначеностями для мінімізації відходів. Таким чином, дослідження пропонує комплексний підхід до аналізу та мінімізації відходів, поєднуючи принципи термодинаміки, енергетики та теорії хаосу. Результати роботи мають важливе практичне значення для розроблення більш ефективних та екологічно чистих технологій виробництва.