Дијалог култура 01.09.2013.

Тема: ТЕРМОДИНАМИКА – ЕНЕРГИЈА, ЕНТРОПИЈА, ЕКСЕРГИЈА И ОДРЖИВИ РАЗВОЈ; НАУКА О ТОПЛОТИ И МЕХАНИЦИ ФЛУИДА, ТЕОРИЈА КОНВЕКТИВНОГ ПРЕНОСА ТОПЛОТЕ; ТОПЛОТНИ РАЗМЕЊИВАЧИ; ТЕЧНИ МЕТАЛИ, ЛЕМЉЕЊЕ, ТВРДО ЛЕМЉЕЊЕ И ЗАВАРИВАЊЕ

„Термодинамичари истичу генералну важност те дисциплине за све природне феномене“, каже проф. др Душан П. Секулић, редовни професор на Департману за машинство Факултета за инжењерство Универзитета Кентакија у Лексингтону, САД, где предаје предмете из термичких наука, механике флуида и конвенктивног преноса топлоте и, на истом универзитету, директор Лабораторије за спајање метала и за примену тих поступака на топлотне размењиваче.

Управо та генерална важност термодинамике сугерише да је та наука она нит која повезује три области којима се Секулић бави: топлотни размењивачи, затим течни метали и термодинамика и одрживи развој. Поред великог броја радова у тим областима Секулић је остварио и три књиге: Fundamentals of Heat Exchanger Design (Инжењерско обликовање топлотних размењивача), у издању Wiley, Hoboken, NY, 2003, а која је преведена, те и у Кини објављена 2010, затим Thermodynamics and the Destruction of Resources (Термодинамика и уништење ресурса) у издању Cambridge University Press, 2011, и Advances in Brazing: Science, Technology and Applications (Савремена достигнућа у области спајања метала и неметала на високом температурама – наука, технологија и примена), у издању Woodhead, Cambridge, UK, 2013.

Где све налазимо топлотне размењиваче као уређаје? Шта казује сама теорија топлотних размењивача за коју Секулић наглашава да почиње са термодинамиком, а наставља са конструкцијама тих уређаја и поново завршава са термодинамиком – при оцењивању њиховог учинка?

Како се дефинишу енергија, ентропија и ексергија?

Шта су течни метали, у чему је актуелност њихове примене, односно где се све примењу данас и које су разлике између лемљења, тврдог лемљења и заваривања?

Шта термодинамика, као једна од фундаменталних наука када је о одрживом развоју реч, каже о спречавању уништења природних ресурса, свих материјалних и енергетских извора?

Секулић, истиче да је целокупна феноменолошка термодинамика настала из настојања инжењера да разумеју како се из топлоте може добити користан рад. Он такође, између осталог, објашњава: „Такозвани топлотни размењивачи су направе које инжењери конструишу да би остварили пренос топлотне енергије са једног на други флуид у међусобном додиру. Дакле, у тој интеракцији појављује се топлотна енергија коју ми зовемо топлота, или хладноћа, већ у зависности од наше перцепције. Како термодинамика објашњава појаве које контролишу тај прелаз као и трансформације топлотне енергује у друге видове енергије, јасно је да конструкција инжењера у којој те појаве морају да се одвијају мора бити тесно везана за термодинамику као фундаменталну науку која описује те појаве. Коначно, топлотни уређаји су направе начињене од конструкционих материјала, рецимо метала. Они имају стотине елементата који морају бити уклопљени у целину да би се њихова функција остварила. То смештање у целину у обичном разговору можемо назвати производњом тих апарата. Јасно је да компоненте које су најчесће начињене од метала морају бити спојене, по правилу нераздвојиво. То спајање је најидеалније ако су спојеви начињени од материјала који је такође метал. Да би спајање било потпуно, тај метал мора бити истопљен, мора бити доведен до спојева и потом се мора стврднути формирајући нераздвојиву везу. Ти процеси у којима течни метал остварује везу међу конструктивним елементима су такође термодинамички описани као топљење, квашење металних површина течним металом и његово стврдњавање. Мора бити јасно да сви ти процеси задовољавају природне законе које описује термодинамика. Дакле, да би инжењер конструисао топлотни размењивач, и да би га произвођач начинио, познавање термодинамике је кључно. На пример, како описати простирање течног метала преко храпаве површине која уз то хемијски реагује са течним металом? Опис те појаве захтева познавање многих дисциплина физике и хемије на различитим нивоима размера система који се посматрају – од глобалних до нано размера, често и до атомског нивоа.“

О савременим сазнањима у области спајања метала и неметала, и шта се подразумева под лемљењем, шта под тврдим лемљењем и шта под зваривањем, Секулић, између осалог каже: „Ако се материјали који се спајају, који су погодно изабрани, загревају до температуре од око 450C и притом се дода трећи метал, такође погодно, искуствено изабран, који се на тој температури отопи, процес би се звао лемљење. Ако је тај процес на вишим температурама, он се зове тврдо лемљење. Оба процеса се радикално разликују од онога што инжењери зову заваривањем јер у том последњем и делови који се спајају доживљавају локално топљење и металуршку везу уз помоћ додатног материјала. Рецимо, уколико се спаја метал који се зове молибденум са металом који се зове ренијум без могућности топљења било којег од та два метала, коришћење молибдена и никла је могуће на температурама и преко 1300C поступком који се зове тврдо лемљење. Но, уколико се спаја електронски чип на електронској плочи, температуре могу бити тек нешто више од 200 степени целзијуса са легуром калаја, сребра и бакра коришћењем лемљења.“

Разговор с професором др Душаном П. Секулићем у овој емисији почиње релацијом термодинамика и одрживи развој. У следећој закључно разговарамо о томе, затим о Секулићевој животној и научној биографији и о његовом погледу на науку и изазовима који су пред њом.

Уредница и ауторка: Дренка Добросављевић

Музички уредник: Предраг Јовановић

Тон-мајсторка: Марица Јунг