Ljudi koriste različite vrste energije za sve, od pokretanja sebe do slanja astronauta u svemir.

Postoje dvije vrste energije:

• sposobnost predanosti (potencijalno)
• stvarni rad (kinetički)

Dostupan u različitim oblicima:

• toplina (toplinska)
• svjetlo (zračenje)
• kretanje (kinetičko)
• električni
• kemijski
• nuklearna elektrana
• gravitacijski

Na primjer, hrana koju osoba jede sadrži kemikalije i tijelo te osobe skladišti sve dok je on ili ona ne iskoristi kao kinetiku tijekom rada ili života.

Klasifikacija vrsta energije

Ljudi koriste različite vrste resursa: električnu energiju u svojim domovima, proizvedenu izgaranjem ugljena, nuklearnu reakciju ili hidroelektranu na rijeci. Stoga se ugljen, nuklearna i hidroelektrana nazivaju izvorima. Kada ljudi pune svoje spremnike goriva benzinom, izvor bi mogla biti nafta ili čak uzgoj i prerada žitarica.

Izvori energije dijele se u dvije skupine:

• Obnovljiva
• Neobnovljivo

Obnovljivi i neobnovljivi izvori mogu se koristiti kao primarni izvori energije poput topline ili koristiti za proizvodnju sekundarnih izvora energije poput električne energije.

Kada ljudi koriste električnu energiju u svojim domovima, električna energija vjerojatno nastaje izgaranjem ugljena ili prirodnog plina, nuklearnom reakcijom ili hidroelektranom na rijeci ili iz nekoliko izvora. Ljudi koriste sirovu naftu (neobnovljivu) za gorivo svojih automobila, ali također mogu koristiti biogoriva (obnovljiva) poput etanola, koji se proizvodi od prerađenog kukuruza.

Obnovljiva

Postoji pet glavnih obnovljivih izvora energije:

• Solarni
• Geotermalna toplina unutar Zemlje
• Energija vjetra
• Biomasa iz biljaka
• Hidroenergija iz tekuće vode

Biomasa, koja uključuje drvo, biogoriva i otpad od biomase, najveći je izvor obnovljive energije, čini oko polovicu svih obnovljivih izvora energije i oko 5% ukupne potrošnje.

Neobnovljivo

Većina resursa koji se trenutno troše dolazi iz neobnovljivih izvora:

• Naftni proizvodi
• Ukapljeni plin ugljikovodika
• Prirodni gas
• Ugljen
• Nuklearna elektrana

Neobnovljiva energija čini oko 90% svih korištenih resursa.

Mijenja li se potrošnja goriva tijekom vremena?

Izvori potrošene energije mijenjaju se tijekom vremena, ali se promjena događa sporo. Na primjer, ugljen se nekoć naširoko koristio kao gorivo za grijanje domova i poslovnih zgrada, ali je specifična upotreba ugljena u te svrhe opala tijekom proteklih pola stoljeća.

Iako je udio obnovljivih goriva u ukupnoj potrošnji primarne energije još uvijek relativno mali, njihova uporaba raste u svim sektorima. Osim toga, povećana je uporaba prirodnog plina u sektoru električne energije posljednjih godina zbog niske cijene prirodnog plina, dok je upotreba ugljena u ovom sustavu smanjena.

Zbog razvoja proizvodnih tehnologija i značajnog pogoršanja stanja okoliša u mnogim regijama Globusčovječanstvo se suočava s problemom pronalaska novih izvora energije. S jedne strane, količina proizvedene energije trebala bi biti dovoljna za razvoj proizvodnje, znanosti i javnog sektora, s druge strane proizvodnja energije ne bi trebala imati negativan utjecaj na okoliš.

Ovakva formulacija pitanja dovela je do potrage za tzv. alternativnim izvorima energije – izvorima koji zadovoljavaju gore navedene uvjete. Naporima svjetske znanosti otkriveni su mnogi takvi izvori, ovaj trenutak većina njih već se više ili manje široko koristi. Predstavljamo vam kratak pregled istih:

Solarna energija

Solarne elektrane se aktivno koriste u više od 80 zemalja, pretvaraju sunčevu energiju u električnu. postojati različiti putevi takvu transformaciju i, prema tome, Različite vrste solarne elektrane. Najčešće stanice su one koje koriste fotoelektrične pretvarače (fotoćelije) spojene u solarne ploče. Većina najvećih svjetskih fotonaponskih instalacija nalazi se u Sjedinjenim Državama.

Energija vjetra

Vjetroelektrane (elektrane na vjetar) imaju široku primjenu u SAD-u, Kini, Indiji, kao iu nekim zapadnoeuropskim zemljama (primjerice u Danskoj, gdje se na ovaj način proizvede 25% ukupne električne energije). Energija vjetra vrlo je perspektivan izvor Alternativna energija, trenutno mnoge zemlje značajno proširuju korištenje elektrana ove vrste.

Biogoriva

Glavne prednosti ovog energenta u odnosu na druge vrste goriva su njegova ekološka prihvatljivost i obnovljivost. Ne smatraju se sve vrste biogoriva alternativnim izvorima energije: tradicionalno ogrjevno drvo također je biogorivo, ali nije alternativni izvor energije. Alternativna biogoriva mogu biti kruta (treset, drvni otpad i Poljoprivreda), tekući (biodizel i biogorivo ulje, kao i metanol, etanol, butanol) i plinoviti (vodik, metan, bioplin).

Energija plime i oseke i valova

Za razliku od tradicionalne hidroenergije, koja koristi energiju vodenog toka, alternativna hidroenergija još nije zaživjela. Glavni nedostaci plimnih elektrana su visoki troškovi njihove izgradnje i svakodnevne promjene snage, zbog čega je preporučljivo koristiti elektrane ovog tipa samo u sklopu elektroenergetskih sustava koji koriste i druge izvore energije. Glavne prednosti su visoka ekološka prihvatljivost i niska cijena proizvodnje energije.

Toplinska energija Zemlje

Za razvoj ovog izvora energije koriste se geotermalne elektrane koje koriste energiju visokotemperaturnih podzemnih voda, ali i vulkana. Trenutno je sve češća hidrotermalna energija koja koristi energiju toplih podzemnih izvora. Petrotermalna energija, koja se temelji na korištenju "suhe" topline iz zemljine unutrašnjosti, trenutno je slabo razvijena; Glavnim problemom smatra se niska isplativost ovog načina proizvodnje energije.

Atmosferski elektricitet

(Bljeskovi munja na površini Zemlje javljaju se u većini slučajeva gotovo istovremeno razna mjesta planeti)

Energija grmljavinske oluje, koja se temelji na hvatanju i akumulaciji energije munje, još je u povojima. Glavni problemi grmljavinske energije su pokretljivost grmljavinske fronte, kao i brzina atmosferskog električna pražnjenja(munja), što otežava akumulaciju njihove energije.

Vrste, načini dobivanja, pretvorbe i korištenja energije. Energija i njezine vrste. Namjena i korištenje

Energija i njene vrste. Namjena i korištenje

Energija ima presudnu ulogu u razvoju ljudske civilizacije. Potrošnja energije i akumulacija informacija imaju približno isti obrazac promjene tijekom vremena. Postoji tijesan odnos između potrošnje energije i volumena proizvodnje.

Prema pojmovima fizičke znanosti, energija je sposobnost tijela ili sustava tijela da vrše rad. Postoje različite klasifikacije vrsta i oblika energije. Imenujmo one vrste s kojima se ljudi najčešće susreću u svojim Svakidašnjica: mehanički, električni, elektromagnetski i unutarnji. DO unutarnja energija, uključuju toplinske, kemijske i intranuklearne (atomske). Unutarnji oblik energije određen je potencijalnom energijom međudjelovanja između čestica koje čine tijelo, odnosno kinetičkom energijom njihovog nasumičnog gibanja.

Ako je energija rezultat promjene stanja gibanja materijalnih točaka ili tijela, tada se naziva kinetičkom; uključuje mehaničku energiju gibanja tijela, toplinsku energiju uslijed gibanja molekula.

Ako je energija rezultat promjene relativnog rasporeda dijelova danog sustava ili njegovog položaja u odnosu na druga tijela, tada se naziva potencijalnom; uključuje energiju masa privučenu prema zakonu univerzalna gravitacija, energija položaja homogenih čestica, npr. energija elastičnog deformiranog tijela, kemijska energija.

Glavni izvor energije je sunce. Biljni klorofil pod utjecajem svojih zraka razlaže ugljikov dioksid apsorbiran iz zraka na kisik i ugljik; potonji se nakuplja u biljkama. Ugljen, podzemni plin, treset, škriljevac i ogrjevno drvo predstavljaju zalihe sunčeve energije zračenja, ekstrahirane pomoću klorofila u obliku kemijska energija ugljena i ugljikovodika. Energija vode dobiva se i iz sunčeve energije koja isparava vodu i diže paru u visoke slojeve atmosfere. Vjetar koji se koristi u vjetroturbinama proizlazi iz toga što sunce različito grije zemlju na različitim mjestima. Ogromne rezerve energije sadržane su u jezgrama atoma kemijskih elemenata.

Međunarodni sustav jedinica (SI) koristi džul kao jedinicu energije. Ako izračuni uključuju toplinsku, biološku, električnu i mnoge druge vrste energije, tada se kao jedinica energije koristi kalorija (cal) ili kilokalorija (kcal).

1 cal = 4,18 J.

Za mjerenje električna energija Koriste jedinicu kao što je sat (Wh, kWh, MWh).

1 W. h = 3,6 MJ ili 1 J = 1 W. S.

Za mjerenje mehaničke energije koristi se jedinica kao što je kg. m.

1 kg. m = 9,8 J.

Energija koja je sadržana u prirodnim izvorima (energetici) i može se pretvoriti u električnu, mehaničku, kemijsku naziva se primarna.

Tradicionalne vrste primarne energije, odnosno energetski resursi, uključuju: organska goriva (ugljen, nafta, plin i dr.), riječne hidroelektrane i nuklearna goriva (uran, torij i dr.).

Energija koju čovjek prima nakon pretvorbe primarne energije u posebnim instalacijama i stanicama naziva se sekundarna (električna energija, energija pare, Vruća voda itd.).

Trenutno se uvelike radi na korištenju netradicionalnih, obnovljivih izvora energije: sunce, vjetar, plima, morski valovi, toplina zemlje. Ovi izvori, osim što su obnovljivi, spadaju u “čiste” vrste energije, jer njihovo korištenje ne dovodi do zagađenja okoliš.

Na sl. 10.1.1 prikazuje klasifikaciju primarne energije. Istaknuto tradicionalne vrste energije, široko korištene od strane čovjeka u svim vremenima, i netradicionalne, relativno malo korištene donedavno zbog nedostatka ekonomične načine njihovu industrijsku transformaciju, ali su danas posebno relevantni zbog svoje visoke ekološke prihvatljivosti.

Riža. 10.1.1. Primarna energetska klasifikacijska shema

U klasifikacijskoj shemi, neobnovljivi i obnovljivi izvori energije označeni su bijelim odnosno sivim pravokutnicima.

Potrošnja energije potrebna vrsta a opskrba potrošača njome odvija se u procesu proizvodnje energije u kojem se može razlikovati pet faza: 1. Dobivanje i koncentracija energetskih resursa: ekstrakcija i obogaćivanje goriva, koncentracija pritiska vode pomoću hidrauličkih građevina i dr.

2. prijenos energetskih resursa u postrojenja koja pretvaraju energiju; provodi se transportom kopnom i vodom ili crpljenjem vode, nafte, plina i sl. cjevovodima.

3. Pretvorba primarne energije u sekundarnu energiju koja ima najpogodniji oblik za distribuciju i potrošnju u danim uvjetima (obično u električnu i toplinsku energiju).

4. Prijenos i distribucija pretvorene energije.

5. Potrošnja energije, koja se provodi u obliku u kojem se isporučuje potrošaču iu pretvorenom obliku.

Ako se ukupna energija korištenih primarnih energenata uzme kao 100%, tada će korisno iskorištena energija iznositi samo 35-40%, ostatak se gubi, najveći dio u obliku topline.

Prednost električne energije

Od davnina su razvoj civilizacije i tehnološki napredak u izravnoj vezi s količinom i kvalitetom korištenih energetskih resursa. Nešto više od polovice ukupne potrošene energije koristi se u obliku topline za tehničke potrebe, grijanje, kuhanje, a preostali dio u obliku mehaničke, prvenstveno u prometnim instalacijama, te električne energije. Štoviše, udio električne energije svake godine raste (slika 10.2.1).

Riža. 10.2.1. Dinamika potrošnje električne energije

Električna energija je najprikladnija vrsta energije i s pravom se može smatrati osnovom moderna civilizacija. Velika većina tehnička sredstva mehanizacije i automatizacije proizvodni procesi(oprema, instrumenti, računala), zamjena ljudskog rada strojnim radom u svakodnevnom životu ima električnu osnovu.

Zašto tako brzo raste potražnja za električnom energijom i koja je njezina prednost?

Njegova raširena uporaba posljedica je sljedećih čimbenika: sposobnost stvaranja električne energije u velike količine u blizini naslaga i izvora vode;

1. sposobnost transporta na velike udaljenosti uz relativno male gubitke;
2. sposobnost transformacije električne energije u druge vrste energije: mehaničku, kemijsku, toplinsku, svjetlosnu;
3. odsutnost onečišćenja okoliša;
4. mogućnost korištenja temeljno novih progresivnih tehnologija temeljenih na električnoj energiji tehnološki procesi s visokim stupnjem automatizacije.

U tekstovima objavljenim na ovim stranicama često se susreću razni pojmovi koji su nazivi fizikalnih veličina. Puno smo učili na školskom tečaju fizike, ali znanje se često zaboravlja bez stalne upotrebe. U nizu bilješki objedinjenih pod općim naslovom “Prisjećamo se fizike” (mogli bismo ga nazvati “Povratak u školu”) pokušat ćemo vas podsjetiti što znače osnovni pojmovi, koje se fizikalne veličine kriju iza tih pojmova, kako su povezani jedni drugima, u kojim se količinama mjere. Općenito, pružiti osnove potrebne za razumijevanje objavljenih materijala.

Naša web stranica općenito je posvećena metodama i tehnologijama dobivanja energije (točnije iz obnovljivih izvora). Ljudima je potrebna energija za grijanje i osvjetljavanje svojih domova, kako bi se pokrenuli razni mehanizmi koji obavljaju rad koristan za ljude. To jest, u konačnici moramo dobiti jednu od tri vrste energije - toplinsku, mehaničku i svjetlosnu energiju. Kao što će biti objašnjeno u nastavku, fizika razlikuje nekoliko drugih vrsta energije, ali za nas su ove tri vrste prvenstveno važne. Završit ću s predgovorima i dati one definicije energije koje su prihvaćene u fizici.

Rad i energija

Iz školskog tečaja fizike (završio sam školu prije 50 godina) sjećam se izjave "Energija je mjera sposobnosti fizičkog sustava da obavlja rad." Wikipedia daje manje jasnu definiciju, navodeći da

« energija— skalar fizička količina, koja je jedinstvena mjera raznih oblika kretanja i međudjelovanja materije, mjera prijelaza kretanja materije iz jednog oblika u drugi. Uvođenje pojma energije je zgodno jer ako fizički sustav zatvoren, tada je njegova energija pohranjena u ovom sustavu kroz cijelo vrijeme tijekom kojeg će sustav biti zatvoren. Ova tvrdnja se zove zakon održanja energije."

Energija je skalarna veličina koja se može mjeriti u nekoliko različitih jedinica. Najviše nas zanimaju džul i kilovat-sat.

Džul(Ruska oznaka: J; međunarodna: J) - mjerna jedinica za rad, energiju i količinu topline u Međunarodnom sustavu jedinica (SI). Džul jednak radu nastala kada se točka primjene sile jednake jednom Newtonu pomakne za udaljenost od jednog metra u smjeru sile. U elektricitetu, džul znači rad koji izvrši sila. električno polje u 1 sekundi pri naponu od 1 volta za održavanje struje od 1 ampera.

Međutim, nećemo ulaziti u osnove fizike, otkrivajući što je sila, a što jedan Newton, jednostavno ćemo uzeti pojam "energije" kao osnovu i zapamtiti da određeni broj džula karakterizira energiju, rad i količina topline. Još jedna veličina koja se koristi za mjerenje količine energije je kilovat-sat.

Kilovat sat(kWh) - izvansustavna mjerna jedinica količine proizvedene ili potrošene energije, kao i obavljenog rada. Koristi se prvenstveno za mjerenje potrošnje električne energije u svakodnevnom životu, narodnom gospodarstvu te za mjerenje proizvodnje električne energije u elektroprivredi.

Treba napomenuti da je ispravno pisanje "kWh" (snaga puta vrijeme). Pravopis "kW/h" (kilovat na sat), koji se često koristi u mnogim medijima, pa čak i ponekad u službeni dokumenti, pogrešno. Ova oznaka odgovara promjeni snage po jedinici vremena (koja obično nikoga ne zanima), ali ne i količini energije. Jednako uobičajena pogreška je korištenje "kilovat" (jedinica za snagu) umjesto "kilovat-sat".

U narednim člancima koristit ćemo džul i kilovat-sat kao jedinice za mjerenje količine energije ili rada, imajući na umu da je jedan kilovat-sat jednak 3,6 10 6 džula.

Sa stajališta tema koje nas zanimaju, temeljno je svojstvo energije da obavlja rad. Nećemo saznati kako fizika tumači pojam “rada”; pretpostavit ćemo da je taj pojam izvoran i nedefiniran. Naglasimo samo još jednom da se kvantitativno energija i rad izražavaju istim jedinicama.

Ovisno o vrsti energije ili rada, količina energije se izračunava na različite načine:

Oblici i vrste energije

Budući da je energija, kako je gore navedeno, samo mjera raznih oblika gibanja i međudjelovanja materije, mjera prijelaza gibanja materije iz jednog oblika u drugi, razni oblici energije se raspoređuju u skladu s razne forme kretanje materije. Dakle, ovisno o razini manifestacije, možemo razlikovati sljedeći oblici energija:

• energija makrokozmosa - gravitacijska ili energija privlačenja tijela,
• energija međudjelovanja tijela – mehanička,
• energija molekulskih interakcija - toplinska,
• energija atomskih interakcija - kemijska,
• energija zračenja - elektromagnetska,
• energija sadržana u jezgrama atoma je nuklearna.

Gravitacijska energija- energija sustava tijela (čestica), zbog njihovog međusobnog gravitacijskog privlačenja. U zemaljskim uvjetima to je, na primjer, energija koju "pohranjuje" tijelo podignuto na određenu visinu iznad površine Zemlje - energija gravitacije. Dakle, energija pohranjena u rezervoarima hidroelektrane može se klasificirati kao gravitacijska energija.

Mehanička energija- manifestira se tijekom međudjelovanja, kretanja pojedinih tijela ili čestica. Obuhvaća energiju gibanja ili rotacije tijela, energiju deformacije pri savijanju, rastezanju, uvijanju i stiskanju elastičnih tijela (opruga). Ova energija se najviše koristi u raznim strojevima – transportnim i tehnološkim.

Termalna energija- energija neuređenog (kaotičnog) kretanja i međudjelovanja molekula tvari. Toplinska energija dobivena najčešće izgaranjem različite vrste gorivo, naširoko se koristi za grijanje, provođenje brojnih tehnoloških procesa (zagrijavanje, taljenje, sušenje, isparavanje, destilacija itd.).

Kemijska energija- to je energija "pohranjena" u atomima tvari, koja se oslobađa ili apsorbira tijekom kemijskih reakcija između tvari. Kemijska energija se ili oslobađa kao toplina tijekom egzotermnih reakcija (na primjer, izgaranje goriva) ili se pretvara u električnu energiju u galvanskim ćelijama i baterijama. Ove izvore energije karakterizira visoka učinkovitost (do 98%), ali mali kapacitet.

Elektromagnetska energija je energija nastala međudjelovanjem električnog i magnetskog polja. Dijeli se na električnu i magnetsku energiju. Električna energija je energija elektrona (električna struja) koja se kreće duž električnog kruga.

Elektromagnetska energija se također očituje u obliku elektromagnetskih valova, odnosno u obliku zračenja, uključujući vidljivo svjetlo, infracrveno, ultraljubičasto, x-zrake i radio valovi. Dakle, jedna vrsta elektromagnetske energije je energija zračenja. Zračenje prenosi energiju u obliku energije elektromagnetskih valova. Kada se zračenje apsorbira, njegova energija se pretvara u druge oblike, najčešće toplinu.

Nuklearna elektrana- energija lokalizirana u jezgrama atoma tzv. radioaktivnih tvari. Oslobađa se tijekom fisije teških jezgri ( nuklearna reakcija) ili sinteza lakih jezgri (termonuklearna reakcija).

Koncepti potencijalne i kinetičke energije koji su nam poznati iz škole ne uklapaju se u ovu klasifikaciju. Moderna fizika vjeruje da koncepti kinetičke i potencijalne energije (kao i disipacijske energije) nisu oblici, već vrste energije:

Kinetička energija- energija koju tijela posjeduju zbog svog kretanja. Strože, kinetička energija je razlika između ukupne energije sustava i njegove energije mirovanja; stoga je kinetička energija dio ukupna energija, izazvan pokretom. Kada se tijelo ne kreće, kinetička energija je nula.

Potencijalna energija- energija nastala međudjelovanjem različitih tijela ili dijelova istog tijela. Potencijalna energija uvijek je određena položajem tijela u odnosu na neki izvor sile (polje sila).

Energija disipacije(odnosno raspršenje) - prijelaz dijela energije uređenih procesa u energiju neuređenih procesa, u konačnici u toplinu.

Činjenica je da se svaki od navedenih oblika energije može manifestirati u obliku potencijalne i kinetičke energije. Odnosno, vrste energije moraju se tumačiti u općenitom smislu, jer se odnose na bilo koji oblik gibanja, a time i na bilo koji oblik energije. Na primjer, postoji kinetička električna energija, a to nije isto što i kinetička mehanička energija. To je kinetička energija gibanja elektrona, a ne kinetička energija mehaničkog gibanja tijela. Isto tako, električna potencijalna energija nije isto što i mehanička potencijalna energija. A kemijska energija sastoji se od kinetičke energije gibanja elektrona i električne energije njihove međusobne interakcije i interakcije s atomskim jezgrama.

Općenito, koliko sam shvatio pri pripremi ovog materijala, ne postoji općeprihvaćena klasifikacija oblika i vrsta energije. Međutim, možda ih ne moramo u potpunosti razumjeti fizički pojmovi. Važno je samo zapamtiti da energija nije neka stvarna materijalna tvar, već samo mjera namijenjena procjeni kretanja određenih oblika materije ili transformacije jednog oblika materije u drugi.

Pojam snage neraskidivo je povezan s pojmom energije i rada.

Vlast- fizička veličina jednaka u općem slučaju brzini promjene, transformacije, prijenosa ili potrošnje energije sustava. U užem smislu snaga je jednaka omjeru obavljenog rada u određenom vremenskom razdoblju prema ovom vremenskom razdoblju.

Jedinica za snagu Međunarodnog sustava jedinica (SI) je vat, jednak jednom džulu podijeljenom sa sekundom.

Snaga karakterizira sposobnost uređaja da obavlja rad ili proizvodi energiju tijekom određenog vremenskog razdoblja. Odnos između snage, energije i vremena izražava se sljedećim odnosom:

Kilovat sat (zapamtite da je ovo jedinica energije) jednaka količini energije koju potroši (proizvede) uređaj snage jednog kilovata (jedinica snage) unutar jednog sata (jedinica vremena).

Odatle i gore spomenuta jednakost 1 kWh = 1000 W ⋅ 3600 s = 3,6 10 6 J = 3,6 MJ.

Od tri jedinice o kojima se raspravlja na ovoj stranici, snaga je ono što nas najviše zanima, budući da ćemo ovu vrijednost susresti kada razmatramo i uspoređujemo različite vjetro ili hidro generatore i solarne ploče. U tim slučajevima snaga karakterizira sposobnost tih uređaja da proizvode energiju. Suprotno tome, oznaka snage na mnogim kućanskim električnim uređajima opisuje potrošnju energije tih uređaja. Ako želimo pružiti neki set Kućanski aparati energije, moramo usporediti ukupnu snagu koju ti uređaji troše s ukupnom snagom koju možemo dobiti od proizvođača energije.

No o moći ćemo više govoriti u sljedećim člancima posvećenim specifične vrste energije. I počnimo s električnom energijom, razmotrimo koje količine karakterizira električna energija iu kojim se jedinicama mjeri.

Sve su to različite vrste energije. Svi procesi koji se odvijaju u prirodi zahtijevaju energiju. U svakom se procesu jedna vrsta energije pretvara u drugu. Prehrambeni proizvodi – krumpir, kruh, itd. - To su skladišta energije. Gotovo svu energiju koju koristimo na Zemlji dobivamo od Sunca. prenosi na Zemlju onoliko energije koliko bi proizvelo 100 milijuna snažnih elektrana.

Vrste energije

Energija postoji u većini različiti tipovi. Osim toplinske, svjetlosne i energetske postoji i kemijska energija, kinetička i potencijalna. Električna žarulja emitira toplinsku i svjetlosnu energiju. Zvučna energija se prenosi pomoću. Valovi uzrokuju vibriranje bubnjića, zbog čega čujemo zvukove. Tijekom se oslobađa kemijska energija. Hrana, gorivo (ugljen, benzin) i baterije su skladišta za kemijsku energiju. Prehrambeni proizvodi- To su zalihe kemijske energije koja se oslobađa unutar tijela.

Tijela koja se kreću imaju kinetičku energiju, tj. energija pokreta. Što se tijelo brže giba, njegova kinetička energija je veća. Gubeći brzinu, tijelo gubi kinetička energija. Pri udaru u nepokretni predmet tijelo koje se kreće predaje mu dio svoje kinetičke energije i dovodi ga u . Životinje dio energije koju dobiju iz hrane pretvaraju u kinetičku energiju.

Potencijalnu energiju posjeduju tijela koja se nalaze u polju sile, na primjer, u gravitacijskom ili magnetskom polju. Elastična ili elastična tijela (imaju sposobnost rastezanja) imaju potencijalna energija napetosti ili elastičnosti. Njihalo ima najveću potencijalnu energiju kada je na najvišoj točki. Rasklapanjem opruga oslobađa svoju potencijalnu energiju i uzrokuje okretanje kotačića u satu. Biljke primaju energiju i proizvode hranjivim tvarima- stvoriti rezerve kemijske energije.

Pretvorba energije

Zakon održanja energije kaže da energija niti nastaje iz ničega niti se gubi bez traga. U svim procesima koji se odvijaju u prirodi jedna vrsta energije se pretvara u drugu. Kemijska energija baterija svjetiljke pretvara se u električnu energiju. U žarulji se električna energija pretvara u toplinu i svjetlost. Naveli smo primjer ovog "energetskog lanca" da vam pokažemo kako se jedna vrsta energije pretvara u drugu.

Ugljen je komprimirani ostatak biljaka koje su živjele prije mnogo godina. Nekad su dobivali energiju od Sunca. Ugljen je skladište kemijske energije. Kada ugljen izgara, njegova kemijska energija se pretvara u toplinsku energiju. Toplinska energija se zagrijava i isparava. Para pokreće turbinu. čime se proizvodi kinetička energija – energija gibanja. Generator pretvara kinetičku energiju u električnu. Razni uređaji - svjetiljke, grijalice, magnetofoni - troše električnu energiju i pretvaraju je u zvuk, svjetlost i toplinu.

Krajnji rezultati u mnogim procesima pretvorbe energije su svjetlost i toplina. Iako energija ne nestaje, ona odlazi u svemir i teško ju je uhvatiti i iskoristiti.

Solarna energija

Sunčeva energija dopire do nas u obliku elektromagnetskih valova. To je jedini način na koji se energija može prenositi kroz svemir. Može se koristiti za stvaranje električne energije pomoću fotonaponskih ćelija ili za zagrijavanje vode u solarnim kolektorima. Kolektorska ploča apsorbira toplinsku energiju Sunca. Na slici je prikazan presjek ploče kolektora. Crna ploča apsorbira toplinsku energiju koja dolazi od Sunca, a voda u cijevima se zagrijava. Tako nastaje krov kuće koju grije Sunce. Solarna energija prenosi se u vodu koja se koristi za kućne potrebe i grijanje. Višak topline ulazi u skladište energije. Energija se skladišti kroz kemijske reakcije.

Energetski resursi

Potrebna nam je energija za osvjetljavanje i grijanje naših domova, kuhanje hrane, kako bi tvornice mogle raditi i automobili se kretati. Ova energija nastaje izgaranjem goriva. Postoje i drugi načini dobivanja energije - na primjer, ona se proizvodi hidroelektrane. Gotovo polovica sagorijeva drva, gnojivo ili ugljen za kuhanje hrane i grijanje svojih domova.

Nazivaju se drvo, ugljen, nafta i prirodni plin neobnovljivi izvori, jer se koriste samo jednom. Sunce, vjetar, voda - to je obnovljivi izvori energije, budući da oni sami ne nestaju tijekom proizvodnje energije. U svojim aktivnostima ljudi koriste fosilne resurse za proizvodnju energije - 77%, drvo - 11%, obnovljive izvore energije - 5% i - 3%. Nazivamo ugljen, naftu i prirodni plin fosilna goriva, budući da ih vadimo iz utrobe Zemlje. Nastale su od ostataka biljaka i životinja. Gotovo 20% energije koju koristimo dolazi iz ugljena. Kada gorivo izgara, oslobađa se ugljični dioksid i drugi plinovi. To je dijelom razlog pojava poput kiselih kiša i efekta staklenika. Samo oko 5 posto energije dolazi iz obnovljivih izvora. To je energija Sunca, vode i vjetra. Drugi obnovljivi izvor energije je plin koji nastaje tijekom raspadanja. Kada organska tvar truli, oslobađaju se plinovi, osobito metan. Prirodni plin se uglavnom sastoji od prirodnog plina koji se koristi za grijanje domova i vode. Nekoliko tisućljeća ljudi su koristili energiju vjetra za pogon jedrenjaka i okretanje vjetrenjača. Vjetar također može proizvoditi električnu energiju i crpiti vodu.

Jedinice za energiju i snagu

Za mjerenje količine energije koristi se posebna jedinica - džul (J). Tisuću džula jednako je jednom kilodžulu (kJ). Obična jabuka (oko 100 g) sadrži 150 kJ kemijske energije. 100 g čokolade sadrži 2335 kJ. Snaga je količina energije koja se koristi u jedinici vremena. Snaga se mjeri u vatima (W). Jedan vat je jednak jednom džulu u sekundi. Što je više energije po Određeno vrijeme proizvodi ovaj ili onaj mehanizam, veća je njegova snaga. Žarulja od 60 W troši 60 J u sekundi, a žarulja od 100 W troši 100 J u sekundi.

Učinkovitost

Bilo koji mehanizam troši energiju jedne vrste (na primjer, električnu) i pretvara je u energiju druge vrste. Što je veći koeficijent djelovanja (učinkovitosti) mehanizma, to je veći udio utrošene energije koji se pretvara u potrebnu energiju. Učinkovitost gotovo svih automobila je niska. Prosječan automobil pretvara samo 15% kemijske energije u benzinu u kinetičku energiju. Sva preostala energija pretvara se u toplinu. Fluorescentne svjetiljke učinkovitije su od konvencionalnih žarulja jer fluorescentne svjetiljke pretvaraju više električne energije u svjetlost, a manje u toplinu.