Аналіз термодинамічних аспектів утворення промислових відходів

Анотація

У статті представлено дослідження концепції теоретичного мінімуму утворення відходів, розглянутої як фундаментальна фізична характеристика технологічного процесу. Робота спирається на класичні наукові праці видатних вчених, таких як І. Пригожин, Л. Онсагер та М. Фейгенбаум. Зокрема, аналізується взаємозв'язок між виробництвом основного товарного продукту та неминучим утворенням відходів. Дослідження показує, 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 повинен становити не менше 62,5% від базової енергії, що використовується в технологічному процесі. Для підтвердження теоретичних висновків, проведено розрахункові та експериментальні дослідження, що демонструють вплив різних факторів на утворення відходів. Зокрема, виявлено, що входження термодинамічної системи в зону парної біфуркації, визначеної параметрами феноменологічного рівняння Л. Онсагера, суттєво знижує можливості технологічного процесу щодо досягнення його теоретичного мінімуму утворення відходів. Цей факт вказує на критичну роль стійкості процесу та його чутливості до внутрішніх змін. Крім того, стаття містить обґрунтування порівняння технологічного процесу з його термодинамічною динамікою з механізмами фейгенбаумського хаосу. Показано, що різноманіття невизначеностей, які завжди присутні у будь-якому виробництві товарної продукції, через такі механізми можуть 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 розробки більш ефективних та екологічно чистих технологій виробництва.