Energiearten sind der Menschheit bekannte Energiearten. Energie und ihre Arten

Das Wort "Energie" bedeutet in der Übersetzung aus dem Griechischen "Aktion". Wir nennen energetisch eine Person, die sich aktiv bewegt, während sie viele verschiedene Aktionen ausführt.

Energie in der Physik

Und wenn wir im Leben die Energie eines Menschen hauptsächlich anhand der Folgen seiner Aktivitäten bewerten können, dann kann Energie in der Physik auf viele verschiedene Arten gemessen und untersucht werden. Ihr fröhlicher Freund oder Nachbar wird sich höchstwahrscheinlich weigern, dieselbe Aktion dreißig bis fünfzig Mal zu wiederholen, wenn Sie plötzlich daran denken, das Phänomen seiner Energie zu untersuchen.

Aber in der Physik können Sie fast jedes Experiment so oft wiederholen, wie Sie möchten, und die Forschung betreiben, die Sie benötigen. So ist es auch mit dem Studium der Energie. Forscher haben viele Arten von Energie in der Physik untersucht und identifiziert. Dies sind elektrische, magnetische, atomare Energie und so weiter. Aber jetzt werden wir über mechanische Energie sprechen. Und genauer gesagt über kinetische und potentielle Energie.

Kinetische und potentielle Energie

In der Mechanik wird die Bewegung und Interaktion von Körpern untereinander untersucht. Daher ist es üblich, zwischen zwei Arten mechanischer Energie zu unterscheiden: Energie aufgrund der Bewegung von Körpern oder kinetische Energie und Energie aufgrund der Wechselwirkung von Körpern oder potentielle Energie.

In der Physik gibt es eine allgemeine Regel, die Energie und Arbeit verknüpft. Um die Energie eines Körpers zu finden, ist es notwendig, Arbeit zu finden, die erforderlich ist, um den Körper von Null in einen bestimmten Zustand zu bringen, dh in einen Zustand, in dem seine Energie Null ist.

Potenzielle Energie

In der Physik wird potentielle Energie Energie genannt, die durch die gegenseitige Position von wechselwirkenden Körpern oder Teilen desselben Körpers bestimmt wird. Das heißt, wenn der Körper über den Boden gehoben wird, kann er fallen und etwas Arbeit verrichten.

Und der mögliche Betrag dieser Arbeit ist gleich der potentiellen Energie des Körpers in Höhe h. Für die potentielle Energie wird die Formel nach folgendem Schema bestimmt:

A = Fs = Ft * h = mgh oder Ep = mgh,

wobei Ep die potentielle Energie des Körpers ist,
m Körpergewicht,
h - Körperhöhe über dem Boden,
g Erdbeschleunigung.

Darüber hinaus kann jede für uns bequeme Position für die Nullposition des Körpers verwendet werden, abhängig von den Bedingungen des Experiments und der Messungen, nicht nur der Erdoberfläche. Dies kann die Oberfläche eines Bodens, eines Tisches usw. sein.

Kinetische Energie

Wenn sich der Körper unter Krafteinwirkung bewegt, kann er nicht nur, sondern verrichtet auch etwas Arbeit. In der Physik ist kinetische Energie die Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt. Der Körper, der sich bewegt, verbraucht seine Energie und verrichtet Arbeit. Für die kinetische Energie berechnet sich die Formel wie folgt:

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv ^ 2) / 2, oder Eк = (mv ^ 2) / 2,

wobei Eк die kinetische Energie des Körpers ist,
m Körpergewicht,
v Körpergeschwindigkeit.

Die Formel zeigt, dass je größer die Masse und Geschwindigkeit des Körpers ist, desto höher ist seine kinetische Energie.

Jeder Körper hat entweder kinetische oder potentielle Energie oder beides gleichzeitig, wie zum Beispiel ein fliegendes Flugzeug.

Vortragsplan:

1) Das Konzept der Energie. Die wichtigsten Energiearten, ihre Eigenschaften.

2) Traditionelle Energie und ihre Eigenschaften.

3) Methoden zur Gewinnung von thermischer und elektrischer Energie.

Energiekonzept. Die wichtigsten Energiearten.Energie(Griechisch - Aktion, Aktivität) - ein allgemeines quantitatives Maß für verschiedene Bewegungsformen der Materie.

Diese Definition impliziert:

· Energie ist etwas, das sich nur manifestiert, wenn sich der Zustand (Position) verschiedener Objekte der Welt um uns herum ändert;

· Energie ist etwas, das von einer Form in eine andere übergehen kann;

· Energie zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, für eine Person nützliche Arbeit zu leisten;

· Energie ist etwas, das objektiv bestimmt und quantifiziert werden kann.

Energie ist die Grundlage des Lebens auf der Erde. Pflanzen absorbieren Sonnenenergie durch Photosynthese; Tiere verbrauchen diese Energie indirekt, indem sie Pflanzen und andere Tiere fressen. Ein Mensch verbraucht Sonnenenergie auf verschiedene Weise, auch mit Nahrung. Schon in der Antike hat der Mensch gelernt, die Energie der Sonne durch das Verbrennen biologischer Stoffe (zum Beispiel Holz oder Mist) zu verarbeiten. Und heute nutzen Millionen von Menschen diese wichtigen Energiequellen zum Kochen oder Heizen ihres Zuhauses – die ersten menschlichen Bedürfnisse.

Moderne Energiesysteme sind ein integraler Bestandteil der Infrastruktur der Gesellschaft, insbesondere in Industrieländern, die etwa 4/5 der Energieträger verbrauchen und in denen nur ¼ der Weltbevölkerung lebt. Länder der Dritten Welt, in denen ¾ der Weltbevölkerung lebt, machen etwa 1/5 des weltweiten Energieverbrauchs aus.

Angesichts der Tatsache, dass Energie ein wesentliches Element der nachhaltigen Entwicklung eines jeden Staates ist, versucht jeder von ihnen, solche Methoden der Energieversorgung zu entwickeln, die die Entwicklung und die Verbesserung der Lebensqualität der Menschen, insbesondere in den Entwicklungsländern, am besten gewährleisten und gleichzeitig die Auswirkungen von menschliche Aktivitäten auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt.

Die Elektrizitätswirtschaft ist der wichtigste Wirtschaftszweig eines Landes, da ihre Produkte (elektrische Energie) eine universelle Energieart sind. Es kann problemlos über beträchtliche Distanzen, aufgeteilt auf eine Vielzahl von Verbrauchern, übertragen werden. Ohne elektrische Energie sind viele technologische Prozesse nicht möglich, so wie Heizung, Beleuchtung, Kühlung, Transport, Fernseher, Kühlschrank, Waschmaschine, Staubsauger, Bügeleisen aus unserem täglichen Leben mit modernen Kommunikationsmitteln nicht wegzudenken sind (Telefon, Telegraf, Fax, Computer), die auch Strom verbrauchen.

Eine der Besonderheiten der Elektrizitätswirtschaft besteht darin, dass ihre Produkte im Gegensatz zu anderen Industrien nicht in einem Lager für den späteren Verbrauch gelagert werden können. Zu jedem Zeitpunkt muss seine Produktion seinem Verbrauch entsprechen.

Energie wird je nach Natur in folgende Arten unterteilt:

Mechanische Energie manifestiert sich bei der Wechselwirkung, der Bewegung einzelner Körper oder Teilchen. Es umfasst die Energie der Bewegung oder Rotation des Körpers, die Energie der Verformung beim Biegen, Strecken, Verdrehen, Zusammendrücken von elastischen Körpern (Federn). Diese Energie wird am häufigsten in verschiedenen Fahrzeugen, Transportmitteln und Technologien verwendet.

Thermische Energie ist die Energie der ungeordneten (chaotischen) Bewegung und Wechselwirkung von Stoffmolekülen. Thermische Energie, die am häufigsten aus der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten gewonnen wird, wird häufig zum Heizen verwendet und führt zahlreiche technologische Prozesse durch (Erhitzen, Schmelzen, Trocknen, Verdampfen, Destillieren usw.).

Elektrische Energie ist die Energie von Elektronen (elektrischer Strom), die sich entlang des Stromkreises bewegen. Elektrische Energie wird verwendet, um mit Elektromotoren mechanische Energie zu gewinnen und mechanische Prozesse zur Verarbeitung von Materialien durchzuführen: Zerkleinern, Mahlen, Mischen; zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen; Gewinnung von Wärmeenergie in elektrischen Heizgeräten und Öfen; zur direkten Bearbeitung von Materialien (Elektroerosion).

Chemische Energie ist in den Atomen von Stoffen „gespeicherte“ Energie, die durch chemische Reaktionen zwischen Stoffen freigesetzt oder aufgenommen wird. Chemische Energie wird entweder bei exothermen Reaktionen (z. B. Kraftstoffverbrennung) in Form von Wärmeenergie freigesetzt oder in galvanischen Zellen und Batterien in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energiequellen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad (bis zu 98 %) bei geringer Kapazität aus.

Magnetische Energie ist die Energie von Permanentmagneten, die über einen großen Energievorrat verfügen, diesen aber sehr ungern "aufgeben". Elektrischer Strom erzeugt jedoch umfangreiche, starke Magnetfelder um sich herum, daher spricht man meistens von elektromagnetischer Energie.

Elektrische und magnetische Energien sind eng miteinander verbunden, jede von ihnen kann als die "Rückseite" der anderen betrachtet werden.

Elektromagnetische Energie ist die Energie elektromagnetischer Wellen, d.h. bewegte elektrische und magnetische Felder. Es umfasst sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Radiowellen. Somit ist elektromagnetische Energie Strahlungsenergie. Strahlung trägt Energie in Form von elektromagnetischer Wellenenergie. Wenn Strahlung absorbiert wird, wird ihre Energie in andere Formen umgewandelt, meistens in Wärme.

Kernenergie ist Energie, die in den Kernen von Atomen sogenannter radioaktiver Stoffe lokalisiert ist. Es wird bei der Spaltung schwerer Kerne (Kernreaktion) oder der Verschmelzung leichter Kerne (thermonukleare Reaktion) freigesetzt.

Gravitationsenergie ist die Energie, die durch die Wechselwirkung (Gravitation) massiver Körper entsteht, die sich besonders im Weltraum bemerkbar macht. Unter irdischen Bedingungen ist dies zum Beispiel durch Wärme "gespeicherte" Energie, die auf eine bestimmte Höhe über der Erdoberfläche angehoben wird - die Energie der Schwerkraft.

So ist es je nach Manifestationsniveau möglich, die Energie des Makrokosmos — die Gravitationsenergie der Wechselwirkung von Körpern — mechanisch, die Energie der molekularen Wechselwirkung — thermisch zu unterscheiden; die Energie der atomaren Wechselwirkungen – die chemische Energie der Strahlung – elektromagnetisch, die in den Atomkernen enthaltene Energie – nuklear.

Die moderne Wissenschaft schließt die Existenz anderer noch nicht erfasster Energiearten nicht aus, verletzen aber kein einziges naturwissenschaftliches Weltbild und den Energiebegriff.

Im Großen und Ganzen sind das Konzept der Energie und die Vorstellungen darüber künstlich und wurden speziell als Ergebnis unserer Reflexionen über die Welt um uns herum geschaffen. Im Gegensatz zur Materie, von der wir sagen können, dass sie existiert, ist Energie die Frucht des Denkens eines Menschen, seiner "Erfindung", die so gebaut ist, dass es möglich wäre, verschiedene Veränderungen in der umgebenden Welt zu beschreiben und gleichzeitig von Beständigkeit zu sprechen, deren Erhaltung etwas ist, was man Energie nennt, auch wenn sich unser Verständnis von Energie von Jahr zu Jahr ändert.

Die Maßeinheit für Energie ist 1 J (Joule), um mechanische Energie zu messen, verwenden Sie den Wert von 1 kgm = 9,8 J, elektrische Energie – 1 kW / h = 3,6 MJ, mit 1 J = 1 W / S.

Zu beachten ist, dass in der naturwissenschaftlichen Literatur thermische, chemische und nukleare Energien manchmal mit dem Begriff der inneren Energie kombiniert werden, d.h. in die Substanz eingeschlossen.

Primärenergie ist Energie, die in natürlichen (Quellen) Ressourcen wie Holz, Kohle, Öl, Erdgas, Uran, Wind, Sonne, Wasserkraft enthalten ist und in elektrische, thermische, mechanische, chemische umgewandelt werden kann.

Sekundärenergie ist die besser nutzbare Form, in die Primärenergie umgewandelt werden kann, wie z. B. Strom und Benzin. Sekundärenergie wird nach Umwandlung von Primärenergie in speziellen Anlagen gewonnen.

An Primärenergie mangelt es nicht. Die Sonne gibt uns täglich ihre Energie. Wir sehen seine Manifestation in verschiedenen Formen. Bäume und Pflanzen zum Beispiel wandeln diese Energie durch die Sonnenstrahlen in pflanzliche Biomasse um. In den Materialien der Erdkruste (Torf, Öl, Kohle) hat sich viel Sonnenenergie angesammelt.

Die Gesamtreserven an Primärenergie, auf die die Menschheit zählen kann, werden durch Ressourcen geschätzt, die in zwei große Gruppen unterteilt werden können: erneuerbare und nicht erneuerbare.

Erneuerbare Energie ist Energie aus Sonne, Wind, Wellen, Biomasse (Holz oder Pflanzen), Geothermie und Wasserkraft.

Erneuerbare Energie:

· Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche fällt;

· Geophysikalische Energie (Wind, Flüsse, Gezeiten und Ebbe);

· Biomasseenergie (Holz, Pflanzenabfälle, tierische Abfälle).

Nicht erneuerbare Energie ist die Energie, die in fossilen Brennstoffen enthalten ist: Kohle, Öl, Erdgas, die heute über 80% der Energie ausmachen. Plus Uran (Thorium usw.).

Die Nutzung fossiler Brennstoffreserven kann mit hohen Kosten für die Erschließung, den Transport dieser Ressourcen, den Arbeitsschutz und die Umwelt verbunden sein.

Traditionelle Energie hauptsächlich unterteilt in Strom- und Wärmekrafttechnik.

Die bequemste Energieform ist die elektrische, die als Grundlage der Zivilisation angesehen werden kann. Die Umwandlung von Primärenergie in elektrische Energie erfolgt in Kraftwerken: thermische Kraftwerke, Wasserkraftwerke, Kernkraftwerke.

Kennzeichnend für die traditionelle Energietechnik ist ihre langjährige und gute Entwicklung, sie wurde lange Zeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen getestet. Der Hauptstromanteil der Welt wird gerade in traditionellen Kraftwerken gewonnen, deren elektrische Blockleistung sehr oft über 1000 MW liegt. Traditionelle Energie ist in mehrere Bereiche unterteilt:

· Wärmeenergietechnik;

· Wasserkrafttechnik;

· Kernenergie.

Diese Energie ist traditionell, denn für die Produktion von Sekundärenergieträgern werden nicht erneuerbare Ressourcen wie Öl, Gas, Uran verwendet. Wasserkraft nutzt die Energie des Wasserflusses. Die ausschließliche Verwendung traditioneller Energie führt nicht nur zur Erschöpfung der Eingeweide der Erde, sondern auch zu einer erheblichen Verschlechterung der ökologischen Situation auf dem Planeten. Das Hauptproblem sind die hohen Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre, die durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Erdgas entstehen. Nur Abholzung, Entwässerung von Sümpfen usw. wirken sich auf die Verschlechterung der Ökologie des Planeten aus.

Die Energiewirtschaft benötigt und liefert Strom an Verbraucher. Es umfasst Kraftwerke, Umspannwerke, Stromleitungen und Zentren für den Verbrauch von elektrischer Energie.

Die Wärmekraftindustrie erzeugt und versorgt den Verbraucher mit Wärmeenergie (Dampf, Warmwasser). Es umfasst Wärmestationen, Wärmenetze (Warmwasser- und Dampfleitungen), Zentren des Wärmeenergieverbrauchs.

Die bequemste Energieform ist die elektrische, die zu Recht als Grundlage der Zivilisation gilt.

Die Vorteile der elektrischen Energie gegenüber anderen Energiearten, nämlich:

· Elektrische Energie kann leicht in andere Energiearten (mechanisch, thermisch, Licht, chemisch usw.) umgewandelt werden und umgekehrt werden alle anderen Energiearten leicht in elektrische Energie umgewandelt;

· Elektrische Energie kann über nahezu beliebige Entfernungen übertragen werden. Dadurch ist es möglich, Kraftwerke an Orten zu errichten, an denen natürliche Energieressourcen zur Verfügung stehen, und elektrische Energie dorthin zu übertragen, wo industrielle Rohstoffquellen liegen, aber keine lokale Energiebasis vorhanden ist;

· Es ist praktisch, elektrische Energie in Stromkreise in beliebige Teile aufzuteilen (die Leistung von Stromempfängern kann von Bruchteilen eines Watts bis zu tausend Kilowatt reichen);

· Die Prozesse des Empfangens, Sendens und Verbrauchens von Elektrizität lassen sich leicht automatisieren;

· Prozesse, die elektrische Energie verbrauchen, können einfach bedient werden (Knopfdruck, Schalter etc.)

Besonders hervorzuheben ist der erhebliche Komfort der Verwendung elektrischer Energie bei der Automatisierung von Produktionsprozessen aufgrund der Genauigkeit und Empfindlichkeit der elektrischen Steuerungs- und Managementmethoden. Die Nutzung elektrischer Energie ermöglichte es, die Arbeitsproduktivität in allen Bereichen menschlicher Tätigkeit zu steigern, nahezu alle technologischen Prozesse in Industrie, Verkehr, Landwirtschaft und im Alltag zu automatisieren sowie Komfort in Industrie- und Wohngebäuden zu schaffen. Darüber hinaus wird elektrische Energie häufig in technologischen Anlagen zum Erhitzen von Produkten, zum Schmelzen von Metallen durch Elektrochemie, zur Reinigung von Materialien und Gasen usw. verwendet.

Derzeit ist elektrische Energie praktisch die einzige Energieform für künstliche Beleuchtung. Wir können sagen, dass ein normales Leben der modernen Gesellschaft ohne elektrische Energie unmöglich ist.

Der einzige Nachteil der elektrischen Energie ist die Unmöglichkeit, sie in großen Mengen zu speichern und diese Reserven lange zu halten. Die Reserven an elektrischer Energie in Batterien, galvanischen Zellen und Kondensatoren reichen nur für den Betrieb von Geräten mit relativ geringer Leistung aus, und die Speicherfristen sind begrenzt. Daher muss elektrische Energie erzeugt werden, wenn der Verbraucher sie benötigt und in der Menge, in der er sie benötigt.

Energieverbraucher sind: Industrie, Verkehr, Landwirtschaft, Wohnungs- und Kommunaldienstleistungen, Vertrieb und Service. Nimmt man die Gesamtenergie der eingesetzten Primärenergieressourcen mit 100 % an, so beträgt die Nutzenergie nur 35-40 %, der Rest geht verloren und liegt größtenteils in Form von Wärme vor.

Energie ist die universelle Grundlage natürlicher Phänomene, die Grundlage der Kultur und aller menschlichen Aktivitäten. Gleichzeitig unter Energie(Griechisch - Aktion, Aktivität) wird als quantitative Bewertung verschiedener Bewegungsformen von Materie verstanden, die sich ineinander überführen können.
Nach den Konzepten der Physik ist Energie die Fähigkeit eines Körpers oder eines Systems von Körpern, Arbeit zu verrichten. Es gibt verschiedene Klassifikationen von Energiearten und -formen. Ein Mensch begegnet in seinem täglichen Leben am häufigsten den folgenden Energiearten: mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, thermisch, chemisch, atomar (intranuklear). Die letzten drei Typen beziehen sich auf die innere Energieform, d.h. aufgrund der potentiellen Wechselwirkungsenergie der Teilchen, aus denen der Körper besteht, oder der kinetischen Energie ihrer zufälligen Bewegung.
Wenn Energie das Ergebnis einer Änderung des Bewegungszustands von materiellen Punkten oder Körpern ist, dann heißt sie kinetisch ; es umfasst die mechanische Energie der Bewegung von Körpern, die thermische Energie aufgrund der Bewegung von Molekülen.
Wenn Energie das Ergebnis einer Änderung der relativen Lage der Teile eines gegebenen Systems oder ihrer Lage in Bezug auf andere Körper ist, dann heißt sie Potenzial ; es umfasst die Energie von Massen, die durch das Gesetz der universellen Gravitation angezogen werden, die Energie der Position homogener Teilchen, zum Beispiel die Energie eines elastisch verformten Körpers, chemische Energie.
Energie in der Naturwissenschaft wird je nach Natur in folgende Arten unterteilt.
Mechanische Energie - manifestiert sich während der Wechselwirkung, Bewegung einzelner Körper oder Teilchen.
Es umfasst die Energie der Bewegung oder Rotation des Körpers, die Energie der Verformung beim Biegen, Strecken, Verdrehen, Zusammendrücken von elastischen Körpern (Federn). Diese Energie wird am häufigsten in verschiedenen Maschinen verwendet - im Transportwesen und in der Technologie.
Wärmeenergie - Energie der ungeordneten (chaotischen) Bewegung und Wechselwirkung von Stoffmolekülen.
Thermische Energie, die am häufigsten aus der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten gewonnen wird, wird häufig zum Heizen verwendet und führt zahlreiche technologische Prozesse durch (Erhitzen, Schmelzen, Trocknen, Verdampfen, Destillieren usw.).
Elektrische Energie – die Energie von Elektronen (elektrischer Strom), die sich entlang des Stromkreises bewegen.
Elektrische Energie wird verwendet, um mit Elektromotoren mechanische Energie zu gewinnen und mechanische Prozesse zur Verarbeitung von Materialien durchzuführen: Zerkleinern, Mahlen, Mischen; zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen; Gewinnung von Wärmeenergie in elektrischen Heizgeräten und Öfen; zur direkten Bearbeitung von Materialien (Elektroerosion).
Chemische Energie – es ist die in den Atomen von Stoffen "gespeicherte" Energie, die bei chemischen Reaktionen zwischen Stoffen freigesetzt oder absorbiert wird.
Chemische Energie wird entweder bei exothermen Reaktionen (z. B. Kraftstoffverbrennung) in Form von Wärme freigesetzt oder in galvanischen Zellen und Batterien in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energiequellen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad (bis zu 98 %) bei geringer Kapazität aus.
Magnetische Energie - die Energie von Permanentmagneten, die einen großen Energievorrat haben, diese aber sehr ungern "aufgeben". Elektrischer Strom erzeugt jedoch umfangreiche, starke Magnetfelder um sich herum, daher spricht man meistens von elektromagnetischer Energie.
Elektrische und magnetische Energien sind eng miteinander verbunden, jede von ihnen kann als die "Rückseite" der anderen betrachtet werden.
Elektromagnetische Energie Ist die Energie elektromagnetischer Wellen, d.h. bewegte elektrische und magnetische Felder. Es umfasst sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Radiowellen.
Somit ist elektromagnetische Energie Strahlungsenergie. Strahlung trägt Energie in Form von elektromagnetischer Wellenenergie. Wenn Strahlung absorbiert wird, wird ihre Energie in andere Formen umgewandelt, meistens in Wärme.
Atomkraft - Energie, die in den Atomkernen der sogenannten radioaktiven Stoffe lokalisiert ist. Es wird bei der Spaltung schwerer Kerne (Kernreaktion) oder der Verschmelzung leichter Kerne (thermonukleare Reaktion) freigesetzt.
Es gibt auch einen alten Namen für diese Art von Energie - Atomenergie, aber dieser Name spiegelt ungenau die Essenz der Phänomene wider, die zur Freisetzung kolossaler Energiemengen führen, meistens in Form von thermischer und mechanischer Energie.
Gravitationsenergie - die Energie aufgrund der Wechselwirkung (Gravitation) von massiven Körpern, die sich besonders im Weltraum bemerkbar macht. Unter irdischen Bedingungen ist dies zum Beispiel die Energie, die von einem Körper „gespeichert“ wird, der sich auf eine bestimmte Höhe über der Erdoberfläche erhebt – die Energie der Schwerkraft.
Auf diese Weise, je nach Manifestationsgrad kann man die Energie des Makrokosmos auswählen - Gravitation, die Energie der Wechselwirkung von Körpern - mechanisch, die Energie der molekularen Wechselwirkungen - thermisch, die Energie der atomaren Wechselwirkungen - chemisch, Strahlungsenergie - elektromagnetisch, die Energie in den Kernen von Atomen enthalten - Kern.
Die moderne Wissenschaft schließt die Existenz anderer noch nicht erfasster Energiearten nicht aus, verletzen aber kein einziges naturwissenschaftliches Weltbild und den Energiebegriff.
Im Internationalen Einheitensystem SI wird 1 Joule (J) als Maßeinheit für Energie verwendet. 1 J-Äquivalent
1 Newtonmeter (Nm). Wenn sich die Berechnungen auf Wärme, biologische und viele andere Energiearten beziehen, wird eine systemfremde Einheit als Energieeinheit verwendet - Kalorien (cal) oder Kilokalorien (kcal), 1cal = 4,18 J. Um elektrische Energie zu messen, verwenden Sie eine Einheit wie Watt · Stunde (Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3,6 MJ. Um die mechanische Energie zu messen, verwenden Sie den Wert von 1 kg m = 9,8 J.
Energie direkt aus der Natur gewonnen(Energie von Brennstoff, Wasser, Wind, thermische Energie der Erde, Kernenergie) und die in elektrische, thermische, mechanische, chemische umgewandelt werden kann primär... Entsprechend der Klassifizierung der Energieressourcen nach Erschöpfung kann auch Primärenergie klassifiziert werden. In Abb. 2.1 zeigt ein Schema zur Klassifizierung der Primärenergie.

Feige. 2.1. Primärenergieklassifizierung

Bei der Klassifizierung der Primärenergie emittieren sie traditionell und unkonventionell Arten von Energie. Die traditionellen Energiearten sind diejenigen, die seit vielen Jahren von Menschen weit verbreitet sind. Zu den nicht-traditionellen Energiearten gehören solche, die erst seit relativ kurzer Zeit verwendet werden.
Zu den traditionellen Primärenergiearten zählen: fossile Brennstoffe (Kohle, Öl usw.), Flusswasserkraft und Kernbrennstoffe (Uran, Thorium usw.).
Die Energie, die eine Person nach der Umwandlung von Primärenergie in speziellen Anlagen erhält - Stationen, sekundär genannt (elektrische Energie, Dampfenergie, Warmwasser usw.).
Die Vorteile elektrischer Energie. Elektrische Energie ist die bequemste Energieart und kann zu Recht als Grundlage der modernen Zivilisation angesehen werden. Die überwiegende Mehrheit der technischen Mittel zur Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen (Anlagen, Computergeräte), Ersatz menschlicher durch maschinelle Arbeit im Alltag haben eine elektrische Grundlage.
Etwas mehr als die Hälfte der gesamten verbrauchten Energie wird in Form von Wärme für technische Zwecke, Heizen, Kochen, der Rest – in Form von mechanischer, vor allem in Verkehrsanlagen und elektrischer Energie – verwendet. Darüber hinaus wächst der Anteil der elektrischen Energie jedes Jahr.
(Abb. 2.2).
Elektrische Energie - eine vielseitigere Energieform. Sie fand breite Anwendung im Alltag und in allen Bereichen der Volkswirtschaft. Es gibt über vierhundert Namen von elektrischen Haushaltsgeräten: Kühlschränke, Waschmaschinen, Klimaanlagen, Ventilatoren, Fernseher, Tonbandgeräte, Beleuchtungsgeräte usw. Eine Industrie ohne Strom ist nicht vorstellbar. In der Landwirtschaft nimmt der Einsatz von Elektrizität ständig zu: Tiere füttern und tränken, sie pflegen, heizen und lüften, Inkubatoren, Lufterhitzer, Trockner usw.
Elektrifizierung - die Grundlage des technischen Fortschritts in jedem Zweig der Volkswirtschaft. Es ermöglicht, unbequeme Energieressourcen durch eine universelle Energieart zu ersetzen – elektrische Energie, die über beliebige Entfernungen übertragen, in andere Energiearten, beispielsweise mechanisch oder thermisch, umgewandelt und auf die Verbraucher aufgeteilt werden kann. Elektrizität - sehr einfach zu handhabende und sparsame Energieform.

Feige. 2.2. Stromverbrauchsdynamik

Elektrische Energie hat solche Eigenschaften, die sie in der Mechanisierung und Automatisierung der Produktion und im menschlichen Alltag unverzichtbar machen:
1. Elektrische Energie ist universell und kann für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden. Insbesondere ist es sehr einfach, es in Wärme umzuwandeln. Dies geschieht beispielsweise in elektrischen Lichtquellen (Glühbirnen), in technologischen Öfen der Metallurgie, in verschiedenen Heiz- und Heizgeräten. Die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie wird in den Antrieben von Elektromotoren genutzt.
2. Wenn elektrische Energie verbraucht wird, kann diese unendlich aufgeteilt werden. Die Leistung elektrischer Maschinen ist also je nach Verwendungszweck unterschiedlich: vom Bruchteil eines Watts in Mikromotoren, die in vielen Technologiebereichen und in Haushaltsprodukten verwendet werden, bis hin zu riesigen Werten von mehr als einer Million Kilowatt in Generatoren von Kraftwerken.
3. Bei der Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie ist es möglich, ihre Leistung zu konzentrieren, die Spannung zu erhöhen und jede Menge elektrischer Energie aus dem Kraftwerk, in dem sie erzeugt wird, an alle seine Verbraucher sowohl über kurze als auch lange Distanzen.

Energieerhaltungssatz

Bei jeder Diskussion von Fragen im Zusammenhang mit der Nutzung von Energie ist es notwendig, die Energie der geordneten Bewegung, in der Technik als freie Energie (mechanisch, chemisch, elektrisch, elektromagnetisch, nuklear) bekannt, und die Energie der chaotischen Bewegung, d.h. Wärme.
Jede Form von freier Energie kann fast vollständig genutzt werden. Gleichzeitig geht die chaotische Wärmeenergie bei der Umwandlung in mechanische Energie wieder in Form von Wärme verloren. Wir sind nicht in der Lage, die zufällige Bewegung von Molekülen vollständig zu ordnen und ihre Energie in freie Energie umzuwandeln. Darüber hinaus gibt es derzeit praktisch keine Möglichkeit, chemische und nukleare Energie direkt in elektrische und mechanische Energie umzuwandeln, als die am häufigsten verwendeten. Es ist notwendig, die innere Energie von Stoffen in Wärmeenergie und dann in mechanische oder elektrische Energie mit großen unvermeidlichen Wärmeverlusten umzuwandeln.
So werden alle Energiearten nach Verrichtung von Nutzarbeit in Wärme mit niedrigerer Temperatur umgewandelt, die für eine weitere Nutzung praktisch ungeeignet ist.
Die Entwicklung der Naturwissenschaften während des gesamten Lebens der Menschheit hat unwiderlegbar bewiesen, dass egal welche neuen Arten von Energie entdeckt wurden, eine große Regel wurde bald offenbart. Die Summe aller Energiearten blieb konstant, was letztendlich zu der Aussage führte: Energie entsteht nie aus dem Nichts und wird nicht spurlos vernichtet, sie geht nur von einem Typ zum anderen über.
In der modernen Wissenschaft und Praxis ist dieses Schema so nützlich, dass es das Auftreten neuer Energiearten vorhersagen kann.
Wird eine Energieänderung festgestellt, die nicht in der Liste der derzeit bekannten Energiearten enthalten ist, stellt sich heraus, dass Energie verschwindet oder aus dem Nichts auftaucht, dann wird zunächst eine neue Energieart „erfunden“ und dann eine neue gefunden Energieart, die diese Abweichung von der Energiekonstanz berücksichtigt, d.h. das Energieerhaltungsgesetz.
Der Energieerhaltungssatz wurde in verschiedenen Bereichen bestätigt - von der Newtonschen Mechanik bis zur Kernphysik. Darüber hinaus ist der Energieerhaltungssatz nicht nur eine Erfindung oder Verallgemeinerung von Experimenten. Deshalb kann man der Aussage eines der größten theoretischen Physiker Poincaré voll und ganz zustimmen: „Da wir keine allgemeine Definition von Energie geben können, bedeutet deren Erhaltungssatz, dass es etwas, konstant bleiben. Egal, zu welchen neuen Ideen über die Welt zukünftige Experimente uns führen werden, wir wissen daher im Voraus: Es wird etwas in ihnen sein, das konstant bleibt, was man ENERGIE nennen kann.“
Vor diesem Hintergrund wäre es terminologisch richtig, nicht „Energiesparen“ zu sagen, da Energie nicht „sparen“ kann, sondern „effiziente Energienutzung“.
usw.................

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten: sich zu bewegen, Gegenstände zu bewegen, Wärme, Geräusche oder Elektrizität zu erzeugen.

Was ist Energie?

Energie ist überall versteckt - in den Sonnenstrahlen in Form von Wärme- und Lichtenergie, im Player in Form von Schallenergie und sogar in einem Kohleklumpen in Form von angesammelter chemischer Energie. Wir gewinnen Energie aus Nahrung, und ein Automotor gewinnt sie aus Kraftstoff – Benzin oder Gas. In beiden Fällen handelt es sich um chemische Energie. Es gibt andere Energieformen: Wärme, Licht, Schall, Strom, Kernenergie. Energie ist etwas Unsichtbares und Ungreifbares, das sich jedoch ansammeln und von einer Form in eine andere übergehen kann. Es verschwindet nie.

Mechanisches Uhrwerk

Eine der Hauptenergiearten ist die kinetische - die Bewegungsenergie. Schwere Objekte, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, tragen mehr kinetische Energie als leichte oder sich langsam bewegende Objekte. Beispielsweise ist die kinetische Energie eines Pkw geringer als die eines Lkw mit gleicher Geschwindigkeit.

Wärmeenergie

Wärmeenergie kann ohne kinetische Energie nicht existieren. Die Temperatur eines physischen Körpers hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit der Atome ab, aus denen er besteht. Je schneller sich die Atome bewegen, desto stärker erwärmt sich das Objekt. Daher wird die Wärmeenergie eines Körpers als kinetische Energie seiner Atome betrachtet.

Kreislauf der Energie

Die Sonne ist die wichtigste Energiequelle auf der Erde. Es wird ständig in andere Energieformen umgewandelt. Zu den natürlichen Energieträgern zählen auch Öl, Gas und Kohle, die tatsächlich über ein ausreichendes Angebot an Sonnenenergie verfügen.

Vorrat für zukünftige Verwendung

Energie kann gespeichert werden. Die Feder speichert Energie, wenn sie zusammengedrückt wird. Wenn es losgelassen wird, richtet es sich auf und wandelt potentielle Energie in kinetische Energie um. Ein Stein, der auf einem Felsen liegt, hat auch potentielle Energie, die beim Fallen in kinetische Energie umgewandelt wird.

Energiewende

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie niemals verschwindet, sie verwandelt sich nur in eine andere Form. Wenn beispielsweise ein Junge, der ein Fahrrad fährt, bremst und anhält, sinkt seine kinetische Energie auf null. Es verschwindet jedoch nicht vollständig, sondern geht in andere Energiearten über - Wärme und Schall. Die Reibung von Fahrradreifen am Boden erzeugt Wärme, die sowohl den Boden als auch die Räder aufheizt. Und Schallenergie manifestiert sich im Knarren von Bremsen und Reifen.

Arbeit, Energie und Kraft

Energieübertragung ist Arbeit. Die geleistete Arbeit hängt von der Größe der Kraft und der Bewegungsstrecke des Objekts ab. Zum Beispiel leistet ein Schwergewicht gute Arbeit beim Heben einer Langhantel. Die Geschwindigkeit, mit der Arbeit verrichtet wird, wird Leistung genannt. Je schneller der Gewichtheber das Gewicht hebt, desto größer ist seine Kraft. Energie wird in Joule (J) und Leistung in Watt (W) gemessen.

Energieverbrauch

Energie verschwindet nie, aber wenn sie nicht für die Arbeit verwendet wird, wird sie verschwendet. Am häufigsten wird Energie bei der Wärmeerzeugung verschwendet.

Eine Glühbirne zum Beispiel verwandelt nur ein Fünftel A der Energie des Stroms in Licht, alles andere in unnötige Wärme. Der geringe Wirkungsgrad von Automotoren führt dazu, dass eine beträchtliche Menge Kraftstoff verschwendet wird.

Die Energie des Paintball-Spiels

Beim Spielen mit Energie ändert es ständig seinen Zustand - aus Potenzial wird Kinetik. Die sich bewegende Kugel neigt dazu, aufgrund von Reibung seitens der Maschine zum Stillstand zu kommen. Seine Energie wird zur Überwindung der Reibungskraft aufgewendet, verschwindet aber nicht, sondern wird in Wärme umgewandelt. Wenn der Spieler dem Ball durch Drücken des Schlägers zusätzliche Energie gibt, wird die Bewegung des Balls beschleunigt.

Das sind alles verschiedene Arten von Energie. Alle in der Natur vorkommenden Prozesse benötigen Energie. Bei jedem Prozess wird eine Energieart in eine andere umgewandelt. Lebensmittel - Kartoffeln, Brot usw. Sind Energiespeicher. Fast die gesamte Energie, die auf der Erde verbraucht wird, stammt von der Sonne. überträgt auf die Erde so viel Energie, wie 100 Millionen leistungsstarke Kraftwerke produzieren würden.

Energiearten

Energie gibt es in vielen verschiedenen Formen. Neben Wärme, Licht und Energie gibt es auch chemische Energie, Kinetik und Potential. Die Glühbirne gibt Wärme und Lichtenergie ab. Schallenergie wird durch übertragen. Die Wellen bringen das Trommelfell zum Schwingen, weshalb wir Geräusche hören. Dabei wird chemische Energie freigesetzt. Lebensmittel, Treibstoffe (Kohle, Benzin) sowie Batterien sind die Speicher chemischer Energie. Nahrung ist ein Speicher für chemische Energie, die im Körper freigesetzt wird.

Bewegte Körper haben kinetische Energie, d.h. Energie der Bewegung. Je schneller sich der Körper bewegt, desto größer ist seine kinetische Energie. Wenn der Körper an Geschwindigkeit verliert, verliert er kinetische Energie. Beim Auftreffen auf ein ruhendes Objekt überträgt der bewegte Körper einen Teil seiner kinetischen Energie auf dieses und bringt es zu. Ein Teil der aus der Nahrung aufgenommenen Energie wird von Tieren in kinetische Energie umgewandelt.

Potentielle Energie besitzen Körper, die sich in einem Kraftfeld befinden, beispielsweise in einem Gravitations- oder Magnetfeld. Elastische oder elastische Körper (mit der Fähigkeit, sich zu dehnen) haben eine potentielle Energie der Spannung oder Elastizität. Das Pendel hat die maximale potentielle Energie, wenn es am höchsten Punkt ist. Wenn sich die Feder entfaltet, setzt sie ihre potentielle Energie frei und lässt die Räder in der Uhr sich drehen. Pflanzen erhalten Energie aus Nährstoffen und produzieren diese – sie schaffen Reserven an chemischer Energie.

Energiewende

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass Energie nicht aus dem Nichts entsteht und nicht spurlos verloren geht. Bei allen in der Natur vorkommenden Prozessen wird eine Energieart in eine andere umgewandelt. Die chemische Energie von Taschenlampenbatterien wird in elektrische Energie umgewandelt. In einer Glühbirne wird elektrische Energie in Wärme und Licht umgewandelt. Wir haben ein Beispiel für diese "Energiekette" gegeben, um Ihnen zu zeigen, wie sich eine Energieart in eine andere umwandelt.

Kohle sind die komprimierten Überreste einer Pflanze, die vor vielen Jahren gelebt hat. Einst erhielten sie Energie von der Sonne. Kohle ist ein Speicher chemischer Energie. Bei der Verbrennung von Kohle wird ihre chemische Energie in Wärme umgewandelt. Wärmeenergie erwärmt sich und verdampft. Der Dampf dreht die Turbine. dabei entsteht kinetische Energie - die Bewegungsenergie. Der Generator wandelt kinetische Energie in elektrische Energie um. Verschiedene Geräte – Lampen, Heizungen, Tonbandgeräte – verbrauchen Strom und setzen ihn in Ton, Licht und Wärme um.

Die Endergebnisse vieler Energieumwandlungsprozesse sind Licht und Wärme. Obwohl die Energie nicht verschwindet, geht sie in den Weltraum, und es ist schwierig, sie einzufangen und zu nutzen.

Solarenergie

Die Energie der Sonne erreicht in Form von elektromagnetischen Wellen. Nur so kann Energie durch den Weltraum übertragen werden. Es kann zur Stromerzeugung mit Solarzellen oder zur Wassererwärmung in Sonnenkollektoren verwendet werden. Das Kollektorpaneel nimmt die Wärmeenergie der Sonne auf. Die Abbildung zeigt eine Schnittansicht des Kollektorfeldes. Die schwarze Platte absorbiert die von der Sonne kommende Wärmeenergie und das Wasser in den Rohren erwärmt sich. So ist das Dach eines sonnenbeheizten Hauses aufgebaut. Sonnenenergie wird in Wasser für den Hausgebrauch und zum Heizen übertragen. Überschüssige Wärme gelangt in den Energiespeicher. Energie wird durch chemische Reaktionen gespeichert.

Energieressourcen

Wir brauchen Energie zum Beleuchten und Heizen von Häusern, zum Kochen, damit Fabriken arbeiten und Autos fahren können. Diese Energie wird durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugt. Es gibt andere Möglichkeiten, Energie zu gewinnen – sie wird zum Beispiel produziert Wasserkraftwerke... Fast die Hälfte von ihnen verwendet Holz, Dung oder Kohle, um zu kochen und zu heizen.

Holz, Kohle, Öl und Erdgas heißen nicht erneuerbare Ressourcen da sie nur einmal verwendet werden. Sonne, Wind, Wasser ist erneuerbare Energiequellen, da sie selbst bei der Energiegewinnung nicht verschwinden. Bei seinen Aktivitäten verwendet eine Person fossile Ressourcen zur Energieerzeugung - 77%, Holz - 11%, erneuerbare Energiequellen - 5% und - 3%. Kohle, Öl und Erdgas nennen wir fossile Brennstoffe, da wir sie aus den Eingeweiden der Erde extrahieren. Sie wurden aus den Überresten von Pflanzen und Tieren gebildet. Fast 20 % der Energie, die wir verbrauchen, stammt aus Kohle. Bei der Verbrennung von Kraftstoff treten Kohlendioxid und andere Gase ein. Dies ist zum Teil der Grund für Phänomene wie saurer Regen und Treibhauseffekt. Nur etwa 5 Prozent der Energie stammen aus erneuerbaren Quellen. Dies ist die Energie der Sonne, des Wassers und des Windes. Eine weitere erneuerbare Energiequelle ist Rottegas. Beim Zerfall organischer Stoffe werden Gase freigesetzt, insbesondere Methan. Es besteht hauptsächlich aus Erdgas, das zum Heizen von Häusern und zur Warmwasserbereitung verwendet wird. Seit Jahrtausenden nutzen Menschen Windenergie, um Segelschiffe zu bewegen und Windmühlen zu drehen. Der Wind kann auch Strom erzeugen und Wasser pumpen.

Energie- und Leistungseinheiten

Um die Energiemenge zu messen, wird eine spezielle Einheit verwendet - Joule (J). Tausend Joule sind ein Kilojoule (kJ). Ein gewöhnlicher Apfel (ca. 100 g) enthält 150 kJ chemische Energie. 100 g Schokolade enthalten 2335 kJ. Leistung ist die Energiemenge, die pro Zeiteinheit verbraucht wird. Die Leistung wird in Watt (W) gemessen. Ein Watt entspricht einem Joule pro Sekunde. Je mehr Energie ein bestimmter Mechanismus in einer bestimmten Zeit produziert, desto größer ist seine Leistung. Eine 60-Watt-Glühbirne verbraucht 60 Joule pro Sekunde und eine 100-Watt-Glühbirne verbraucht 100 Joule pro Sekunde.

Effizienz

Jeder Mechanismus verbraucht eine Art von Energie (zum Beispiel elektrische) und wandelt sie in eine andere Art von Energie um. Der Wirkungsgrad (Wirkungsgrad) des Mechanismus ist umso größer, je größer ein Teil der verbrauchten Energie in die benötigte Energie umgewandelt wird. Die Effizienz fast aller Fahrzeuge ist gering. Im Durchschnitt wandelt ein Auto nur 15 % der chemischen Energie des Benzins in kinetische Energie um. Alle andere Energie wird in Wärme umgewandelt. Der Wirkungsgrad von Leuchtstofflampen ist höher als der von herkömmlichen Glühbirnen, da Leuchtstofflampen mehr Strom in Licht umwandeln und weniger Energie zur Wärmeerzeugung verbrauchen.