Energija je tisto, kar je? Opredelitev, vrste

Energija je sposobnost spreminjanja nečesa: npr. Temperatura teles, njihova lokacija ali magnetne lastnosti. To je s tehničnega vidika - sposobnost opravljanja dela. Energija (pomen besede v grščini (energeia) - "dejavnost") določa vse, kar se dogaja v svetu.

Energija kot delo

Na primer, če želite kuhati vodo, potem morate uporabiti toplotno energijo. Voda se segreje, saj uporabljena toplotna energija pospešuje gibanje molekul. Podobno človek uporablja energijo pri dvigovanju katerega koli predmeta, le tu se spremeni položaj objekta in porabljena energija prevlada nad gravitacijo in vztrajnostjo. Stari ljudje so uporabljali samo lastno moč v obliki energetskih virov ali moči domačih živali. Zelo enostaven primer toplotne energije je viden, če dlane zbadete skupaj. Z majhnim fizičnim naporom se med dlanmi sprosti opazna toplota - to je energija toplote.

Pojem "energija" v filozofiji pomeni vse, kar je v skladu s terminologijo Aristotela, podobno moči, ki je sposobna doseči vsak dosežek. Prvi vir energije, ki ga je uporabil človek, je bil ogenj. Starodavni ljudje so ogenj za ogrevanje domov in pripravo hrane.

Sodobni ljudje služijo najmočnejšim virom energije, ki milijonkrat presegajo človeško moč. Sodobni človek kuha hrano ne samo s pomočjo ognja, ampak dviguje predmete, ki tehtajo tone, z mehanizmi, gradi nova mesta in osvaja prostor.

Sonce kot vir energije

Vse vrste energije, ki so tako nujne za človeštvo, živali in rastline za življenje na Zemlji, že od nekdaj izvirajo iz Sonca. Sonce lahko primerjamo z najmočnejšo elektrarno, ki stalno proizvaja energijo.

Zanimivo je, da v eni sekundi ustvari toliko energije, kot jo lahko proizvedejo vse ameriške jedrske elektrarne več kot 10 milijonov let. Vsi viri energije Zemlje, ki utripajo hkrati, ne morejo zasenčiti sonca. In še en primer: košček zunanje lupine Sonca, velikost žarnice, se sveti več kot 10 milijonov sveč. V notranji lupini Sonca se nenehno pojavljajo atomske reakcije, ki so osnova dela te močne elektrarne. Vir te energije je skoraj neizčrpen, vendar znanstveniki sveta izjavljajo, da bo po 2 milijardah let Sonce zažgalo vse svoje gorivo in zato bo vse življenje na planetu Zemlji izginilo. Medtem pa bo zvezda, imenovana Sonce, iztisnila svojo neizčrpno energijo, ki se pretaka v vesolje, ki je najmanjši delček, ki ga planet Zemlja sprejema v obliki svetlobe in toplote. Ta minimalni delček je dovolj za obstoj vsega življenja na Zemlji.

Fosilni viri energije

Planet je potreboval milijone let, da je nabiral v zemeljski skorji, ki se lahko pretvori v energijo v obliki premoga, šote, nafte in zemeljskega plina. Človeštvo brezbrižno porablja te zaloge, ne razmišlja o potomcih, in to je res. Nahajališča nafte in plina, ki jih Zemlja proizvaja več kot milijon let, človeštvo preživi eno leto. Ti viri energije so neobnovljivi, ker enkrat izgoreli, izginejo. Naslednjo tvorbo premoga, nafte in plina lahko pričakujemo le v nekaj sto milijonih letih. Zaradi tega je motena energetska bilanca energije na Zemlji, saj mora biti razmerje med prejeto energijo in energijo, ki jo damo v vesolje, uravnoteženo.

Zaradi tako hitrega uničenja zalog nastajajo plini, ki preprečujejo vračanje presežne sončne energije v vesolje. Zato naš planet postaja toplejši, to je ustvarjen učinek tople grede. Lahko spremeni globalno podnebje toliko, da se bo povečalo območje puščav, uničujoči orkani bodo izbruhnili, led se bo stopil na drogovih in posledično se bo raven morja dvignila in mnoge obale bodo pod vodo.

Opredelitev energije

Če vas vprašajo: "Dajte definicijo energije", - lahko varno odgovorite, da je energija snov, ki nikjer ne izgine, jo lahko samo akumuliramo in preoblikujemo, da se premikamo iz ene vrste v drugo. Na primer, rastline potrebujejo svetlobo, pretvarjajo sončno energijo in jo kopičijo. To energijo dajejo ljudem in živalim v obliki užitnih proizvodov. Ljudje in živali, ki so prejeli energijo iz rastlin, jo spremenijo v druge oblike energije, na primer v mišično moč. Po drugi strani pa so vse energetske zaloge, izločene iz Zemljine skorje, ustvarjene iz ostankov živali in rastlin, ki so živeli pred milijoni let, pod vplivom pritiska in visoke temperature v Zemljini skorji. Ko izgorejo, sproščajo tudi energijo, ki izvira iz sonca.

Energetske enote

Energija je količina, izmerjena v joulih, enotah, poimenovanih po angleškem fiziku Jamesu Jouleu. Joule je zelo majhen delček energije, npr. Energija, ki jo pri ohlajanju oddaja skodelica kave, je 100.000 joulov. Zato je zaradi udobja količina energije, izražena v kilojoulih in megajoulih. Da bi ugotovili, koliko energije se proizvaja v določeni časovni enoti, se uporablja tudi kot merska enota - vat, imenovana enota za merjenje moči. Na primer, lahko vzamete človeško telo. Zanimivo je, da je v normalnem človeškem življenju njena moč enaka moči žarnice (okoli 100 vatov). Srce običajno deluje z močjo 3 vatov, kar ustreza moči svetilke. Napredek ne stoji mirno in danes so stroji močno povečali možnosti človeške moči. En majhen traktor z močjo 50 kilovatov dela več kot 100 močnih športnikov, moč reaktivnega letala pa doseže 6 megavatov.

Energija: opredelitev, vrsta, v katero je razdeljena

Bistvo energije je lastnost kopičenja in prehoda iz enega stanja v drugo, na katerem temeljijo vsi človeški izumi in odkritja.
Energija je razdeljena na potencialno in kinetično. Vse snovi v vesolju imajo lastno energijo. Če držite kamen v roki, ima svojo potencialno energijo, to je energijo za počitek, toda takoj ko se kamen spusti, potencialna energija preide v drugo vrsto energije - kinetično, to je energijo gibanja. Razmislite o primeru pretvorbe premoga v svetlobo. Ko nekaj premoga zgori, se potencialna sončna energija, ki se je nabrala v njej, pretvori v toploto. Toplota pa povzroči, da voda izhlapi. Kinetična energija Gibanje pare se prenaša na rotor turbine in ga sproži. Ta energija v generatorju se pretvori v elektriko, ki se preko električnih žic prenaša na žarnico. Nadalje se spiralna žarnica segreje in se začne segrevati, energija se spremeni v toplotno. Del ogrevane spirale v vakuumu oddaja svetlobno energijo in v žarnici se prižge lučka. Vrste energij se lahko nenehno spreminjajo in preoblikujejo v druge.

Stalni stroj za gibanje

Od takrat, ko so ljudje začeli razumeti pojem energije, so si prizadevali, da bi jo dobili z najmanj izgubo. Izumitelji poskušajo odpreti takšen mehanizem, ki bi ga ustvaril, to je večni gib, ki se nenehno premika, vendar ne uporablja energije. Oblikovanih je veliko teorij, žal pa je tak izum nemogoč. Energije ni mogoče ustvariti, lahko sprostite akumulirani potencial in ga spremenite v drugo obliko.

Obstaja veliko oblik različnih energij in vse so med seboj povezane.

Oblike energije

Energije so "trdne", katerih viri so:

• premog;
• olje;
• plin;
• atom

Ker se minerali uporabljajo za njihovo pridobivanje, lahko škodujejo okolju.

In še vedno obstaja "mehka" energija, na primer:

• vodna energija;
• energija vetra;
• bioenergija;
• sončna energija.

Pretvorba energije

Energijo gibanja lahko pretvorimo v električno, električno - v svetlobo in toploto, sončno - v električno, kemično - v toploto, itd. Vendar je skupna količina energije vedno ista. Na primer, ko se avto premika, se del energije med izgorevanjem bencina spremeni v energijo gibanja in del postane toplotna, ki ne izgine, temveč se sprošča v okolje. Del te toplotne energije se lahko uporablja za ogrevanje potniškega prostora s pečjo. Ko zmanjka plina, to pomeni, da mu je zmanjkalo energijskih virov. Toda znanstvenik bi rekel drugače: rekel bi, da se je energija spremenila. Temeljna izjava moderne znanosti je ohranjanje energije. Energija ne more biti ustvarjen ali uničen, samo spremeni njegovo obliko. To pomeni, da so energijske sile, ki obstajajo v vesolju, prisotne v njem od samega začetka in bodo prisotne, dokler ne izgine vesolje. Ni take naprave, ki bi oddajala več energije, kot jo uporablja, zato ne moremo izumiti stroja za stalno gibanje. Transformacija energije poteka po enakih zakonih kot tok reke: vedno v samo eni smeri.

Energetska učinkovitost

Pretvorbo energije iz ene oblike v drugo vedno spremlja izguba toplote, manjše pa so te izgube, bolje je porabljena ta energija in bolj ekonomičen je sam stroj. Na primer, kolesar pretvori 95% svoje fizične moči v fizično energijo in le 5% gre v toploto kolesa. Razmerje med porabljeno in prejeto energijo se imenuje učinkovitost. Za kolesarja je enaka 95%, za avto pa le 25%, ker se le ta del uporablja za premikanje vozila, ostalo pa je presežek toplote.

Energija vode

Voda ima ogromno moč, premaguje doline in gore, potuje skozi najbolj nepredstavljive ovire. Ni čudno, da ljudje pravijo: "Voda odteče kamen." Za pridobivanje energije iz vode jo je treba ukrotiti. V večini primerov so v ta namen zgrajeni jezovi in ​​jezovi, ki blokirajo pot v morje do potoka, kopičijo vodo, ustvarjajo umetne rezervoarje. V tej obliki ima voda potencialne energije.

Pri padcu z jezu vodo pritegne zemeljska gravitacija in gravitacijska energija nastane, ko voda pade z višine navzdol. V elektrarnah ima ta voda mehansko energijo, ko poganja turbine, ki jo spremenijo v električno. Tok skozi žico se pretaka različnim porabnikom električne energije. Ko prihaja svetloba, daje svetlobo, to je elektromagnetno energijo in toploto.

Biološka energija

Bioenergija je energija rastlin, se nanaša na obnovljive vrste energije. Rastline pridobivajo svojo energijo neposredno od Sonca in za vse žive na zemlji so rastline najpomembnejši vir energije in hrane. Pod vplivom lahkih rastlin proizvajajo ogljikov dioksid in vodo, ki sta v zraku bogata z energijo vodika. Živali in ljudje gredo skozi bolj zapleten način, saj ne morejo, tako kot rastline, sami sintetizirati hrano. Še vedno se vrnejo k rastlinam, da dobijo svojo shranjeno energijo v obliki hrane. Mnoge živali in večina ljudi ne jedo samo rastlin, ampak tudi meso živali, ki so jedli tudi rastline. Živi organizem lahko obstaja le, če prejme več energije iz hrane, kot jo porabi za pridobitev.

Atomska energija

Najbolj znana znanstvena formula, ki jo je izumil nemški fizik Albert Einstein. Njegova vsebina: energija je masa, ki je kvadratna hitrost svetlobe. Formula pravi, da masa ni nič drugega kot oblika energije. Iz tega sledi, da je mogoče pretvoriti energijo v materijo in izračunati, koliko energije iz te transformacije bo izšlo. Prvi praktični rezultat te transformacije so bile atomske bombe, ki so bile ob koncu druge svetovne vojne testirane na japonskih mestih. Majhna količina uranove snovi se je spremenila v ogromno količino destruktivne energije. In čeprav se je le sedmi del spremenil v energijo, je bil njegov uničujoč učinek grozljiv. Udarni val in toplotno sevanje sta uničila mesto, več sto tisoč ljudi je umrlo zaradi radioaktivnega sevanja.

Danes se poskuša sila atoma ukrotiti na jedrskih elektrarnah. Tukaj se jedrska reakcija ne pojavi v obliki eksplozije, ampak kot postopno sproščanje toplote. Hkrati se radioaktivno sevanje skrbno izolira s posebnimi zaščitnimi pokrovi.

Nastajajoča toplota spremeni vodo v paro, ki poganja turbino, in električni generator, shema pa deluje še naprej, tako kot v termoelektrarnah, edina razlika je v uporabljenem materialu. Da bi atomsko jedro sprostilo energijo, mora biti uničeno in razdeljeno. Znanstveniki so se naučili razdeliti jedro uranovega atoma. Da bi to dosegli, so prizadeti z nevtroni z nizko energijo. Nato se razgradi na dva lažja jedra, ki proizvajajo energijo, zaradi česar se sprosti več novih nevtronov. Reakcijo nadaljujejo z nadaljnjim deljenjem jeder, to pomeni, da proces spremenijo v verižno reakcijo, ki se pojavi z ogromno hitrostjo in traja, dokler se ne dokonča urana, ki je podvržena cepitvi.

Od kod prihaja toliko energije, ko delimo atom? Dejstvo je, da je skupna masa dveh novih atomov, ki sta nastala v procesu delitve, veliko manjša od prvotnega atoma. Odsoten ostanek snovi se je spremenil v energijo, katere količina je ogromna. Proces jedrske fisije je osnova za ustvarjanje atomskega orožja in atomskih reaktorjev. Naloga je pridobiti miroljubno energijo atoma. Za to je treba popraviti verižno reakcijo cepljenja, da ne pride do eksplozije. Da bi to dosegli, je treba reakcijo upočasniti z uporabo vodika ali vode kot moderatorjev. Zavirajo proces prodiranja nevtronskega toka v jedrski reaktor ujeti nevtrone, pri čemer preide le količina, ki je potrebna za počasen razpad.

Veliko je sporov glede uporabe jedrskih elektrarn. Po eni strani je za razvoj naše civilizacije na visoki tehnični ravni treba uporabiti atomski vir energije. Po drugi strani pa je proizvodnja atomske energije precej nevarna. Radioaktivno sevanje je naključna energija, ki se sprosti med delitvijo atoma. Ne more se niti videti niti slišati, nima okusa ali vonja, vendar je smrtna za vse žive stvari. Primer je bila eksplozija v jedrski elektrarni v Černobilu. V okolje so bile vržene ogromne doze sevanja, na tisoče ljudi je umrlo po radiacijski bolezni, več deset tisoč bolnikov je umrlo zaradi raka, vsa mesta so bila preseljena iz območja sevanja. In potomci lahko plačajo za radioaktivne odpadke jedrskih elektrarn tisoč let. Najsodobnejša zaščitna zasnova ne more zagotoviti popolne zaščite jedrskih elektrarn. Preveč je odvisno od osebe in je narobe.

Solarni paneli

Edina varna jedrska elektrarna je Sonce, ker je od nas 150 milijonov kilometrov. Ali je mogoče pretvoriti energijo sonca neposredno v elektriko? Da, ta možnost obstaja in se uresničuje s pomočjo solarnih baterij. Ta tehnika je nastala pred nekaj desetletji, vendar se je že uspešno uporabljala.

Solarne plošče so plošče izredno tankih plasti. Ena plast je narejena iz silicija, druga pa iz silicija in bora. Skupaj s sončno svetlobo, ki pada na sončno baterijo, fotoni, najmanjši delci svetlobe, ki jih oddaja sonce, padejo na njeno zunanjo plast. Elektroni premikajo v drugo plast in ustvarijo električno napetost. Preneseni elektroni vstopijo v akumulator toka in nato v električni tokokrog. Vsako leto se sončne celice izboljšujejo, morda bodo v prihodnosti našemu planetu zagotovile elektriko. Možno je, da se električna in toplotna energija pridobiva iz obnovljivih virov, kot so veter, sonce, voda in vodik ter rastline. So neizčrpne, vsaj dokler ne zasije sonce.