Les types d'énergie sont les types d'énergie connus de l'humanité. L'énergie et ses types

Le mot « énergie » en grec signifie « action ». Énergique, nous appelons une personne qui bouge activement, tout en effectuant une variété d'actions.

L'énergie en physique

Et si dans la vie, nous pouvons évaluer l'énergie d'une personne principalement par les conséquences de son activité, alors en physique, l'énergie peut être mesurée et étudiée de différentes manières. Votre ami ou voisin plein d'entrain refusera très probablement de répéter la même action trente ou cinquante fois lorsqu'il vous viendra soudainement à l'esprit d'enquêter sur le phénomène de son énergie.

Mais en physique, vous pouvez répéter presque n'importe quelle expérience autant de fois que vous le souhaitez, en effectuant les recherches dont vous avez besoin. Ainsi en est-il de l'étude de l'énergie. Les chercheurs ont étudié et étiqueté de nombreux types d'énergie en physique. Ce sont l'énergie électrique, magnétique, atomique, etc. Mais maintenant, nous allons parler d'énergie mécanique. Plus précisément, sur l'énergie cinétique et potentielle.

Énergie cinétique et potentielle

En mécanique, le mouvement et l'interaction des corps entre eux sont étudiés. Il est donc d'usage de distinguer deux types d'énergie mécanique : l'énergie due au mouvement des corps, ou énergie cinétique, et l'énergie due à l'interaction des corps, ou énergie potentielle.

En physique, il existe une règle générale reliant l'énergie et le travail. Pour trouver l'énergie du corps, il faut trouver le travail nécessaire pour transférer le corps à un état donné à partir de zéro, c'est-à-dire celui dans lequel son énergie est nulle.

Énergie potentielle

En physique, l'énergie potentielle est appelée énergie, qui est déterminée par la position mutuelle des corps en interaction ou des parties du même corps. Autrement dit, si le corps est élevé au-dessus du sol, il a la capacité de tomber, de faire du travail.

Et la valeur possible de ce travail sera égale à l'énergie potentielle du corps à une hauteur h. Pour l'énergie potentielle, la formule est définie comme suit :

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

où Ep est l'énergie potentielle du corps,
m de poids corporel,
h est la hauteur du corps au-dessus du sol,
g accélération en chute libre.

De plus, toute position qui nous convient, en fonction des conditions des expériences et des mesures, peut être considérée comme la position zéro du corps, pas seulement la surface de la Terre. Il peut s'agir de la surface du sol, de la table, etc.

Énergie cinétique

Dans le cas où le corps se déplace sous l'influence d'une force, non seulement il peut, mais il effectue également un certain travail. En physique, l'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps en raison de son mouvement. Le corps, en mouvement, dépense son énergie et travaille. Pour l'énergie cinétique, la formule est calculée comme suit :

A \u003d Fs \u003d mas \u003d m * v / t * vt / 2 \u003d (mv ^ 2) / 2, ou Ek \u003d (mv ^ 2) / 2,

où Ek est l'énergie cinétique du corps,
m de poids corporel,
v est la vitesse du corps.

D'après la formule, on peut voir que plus la masse et la vitesse du corps sont grandes, plus son énergie cinétique est élevée.

Chaque corps a soit de l'énergie cinétique, soit de l'énergie potentielle, soit les deux à la fois, comme, par exemple, un avion en vol.

Plan de cours :

1) Le concept d'énergie. Les principaux types d'énergie, leurs caractéristiques.

2) L'énergie traditionnelle et ses caractéristiques.

3) Méthodes d'obtention d'énergie thermique et électrique.

La notion d'énergie. Types d'énergie de base.Énergie(Grec - action, activité) - une mesure quantitative générale de diverses formes de mouvement de la matière.

De cette définition découle :

l'énergie est quelque chose qui ne se manifeste que lorsque l'état (la position) de divers objets du monde qui nous entoure change;

l'énergie est quelque chose qui peut changer d'une forme à une autre ;

l'énergie est caractérisée par la capacité de produire un travail utile pour une personne;

L'énergie est quelque chose qui peut être objectivement défini, quantifié.

L'énergie est la base de la vie sur Terre. Les plantes absorbent l'énergie solaire lors de la photosynthèse ; les animaux consomment cette énergie indirectement en mangeant des plantes et d'autres animaux. Une personne consomme de l'énergie solaire de diverses manières, y compris avec de la nourriture. Même dans les temps anciens, l'homme a appris à traiter l'énergie du soleil en brûlant de la matière biologique (par exemple, du bois ou du fumier). Et maintenant, des millions de personnes utilisent ces importantes sources d'énergie pour cuisiner ou chauffer leur maison - les premières nécessités de la vie.

Les systèmes énergétiques modernes font partie intégrante de l'infrastructure de la société, en particulier dans les pays industrialisés, qui utilisent environ 4/5 des vecteurs énergétiques et où vit seulement ¼ de la population mondiale. Les pays du tiers monde, où vivent les ¾ de la population mondiale, représentent environ 1/5 de la consommation mondiale d'énergie.

Considérant que l'énergie est un élément essentiel du développement durable de tout État, chacun d'eux s'efforce de développer les modes d'approvisionnement énergétique qui assureraient au mieux le développement et l'amélioration de la qualité de vie des populations, en particulier dans les pays en développement, tout en minimisant les l'impact de l'activité humaine sur la santé humaine et l'environnement.

L'industrie de l'énergie électrique est la branche la plus importante de l'économie de n'importe quel pays, puisque ses produits (énergie électrique) appartiennent au type universel d'énergie. Il peut être facilement transmis sur des distances considérables, divisé en un grand nombre de consommateurs. Sans énergie électrique, il est impossible de réaliser de nombreux processus technologiques, tout comme il est impossible d'imaginer notre vie quotidienne sans chauffage, éclairage, refroidissement, transport, télévision, réfrigérateur, lave-linge, aspirateur, fer à repasser, l'utilisation de moyens modernes de communication (téléphone, télégraphe, télécopie, ordinateur), qui consomment également de l'électricité.

L'une des spécificités de l'industrie électrique est que ses produits, contrairement à d'autres industries, ne peuvent pas être stockés dans un entrepôt pour une consommation ultérieure. A chaque instant du temps, sa production doit correspondre à sa consommation.

L'énergie, selon la nature, est divisée en types suivants:

L'énergie mécanique se manifeste lors de l'interaction, du mouvement de corps individuels ou de particules. Il comprend l'énergie de mouvement ou de rotation du corps, l'énergie de déformation lors de la flexion, de l'étirement, de la torsion, de la compression des corps élastiques (ressorts). Cette énergie est la plus largement utilisée dans divers véhicules - de transport et technologiques.

L'énergie thermique est l'énergie du mouvement désordonné (chaotique) et de l'interaction des molécules de substances. L'énergie thermique, le plus souvent obtenue par la combustion de divers types de combustibles, est largement utilisée pour le chauffage, réalisant de nombreux procédés technologiques (chauffage, fusion, séchage, évaporation, distillation, etc.).

L'énergie électrique est l'énergie des électrons se déplaçant dans un circuit électrique (courant électrique). L'énergie électrique est utilisée pour obtenir de l'énergie mécanique à l'aide de moteurs électriques et de la mise en œuvre de procédés mécaniques de traitement des matériaux : concassage, broyage, malaxage ; pour effectuer des réactions électrochimiques; obtenir de l'énergie thermique dans des appareils de chauffage électriques et des fours; pour le traitement direct des matériaux (traitement électroérosif).

L'énergie chimique est l'énergie "emmagasinée" dans les atomes des substances, qui est libérée ou absorbée lors de réactions chimiques entre substances. L'énergie chimique est soit libérée sous forme d'énergie thermique lors de réactions exothermiques (par exemple, la combustion de carburant), soit convertie en énergie électrique dans les cellules et batteries galvaniques. Ces sources d'énergie se caractérisent par un rendement élevé (jusqu'à 98 %), mais une faible capacité.

Énergie magnétique - l'énergie des aimants permanents, qui ont une grande quantité d'énergie, mais la "donnent" à contrecœur. Cependant, le courant électrique crée des champs magnétiques étendus et puissants autour de lui, par conséquent, le plus souvent, ils parlent d'énergie électromagnétique.

Les énergies électriques et magnétiques sont étroitement liées les unes aux autres, chacune d'elles pouvant être considérée comme l'"envers" de l'autre.

L'énergie électromagnétique est l'énergie des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire champs électriques et magnétiques en mouvement. Il comprend la lumière visible, l'infrarouge, l'ultraviolet, les rayons X et les ondes radio. Ainsi, l'énergie électromagnétique est l'énergie du rayonnement. Le rayonnement transporte de l'énergie sous forme d'énergie des ondes électromagnétiques. Lorsque le rayonnement est absorbé, son énergie est convertie en d'autres formes, le plus souvent en chaleur.

L'énergie nucléaire est l'énergie localisée dans les noyaux des atomes des substances dites radioactives. Il est libéré lors de la fission de noyaux lourds (réaction nucléaire) ou de la fusion de noyaux légers (réaction thermonucléaire).

L'énergie gravitationnelle est l'énergie due à l'interaction (gravitation) de corps massifs, elle est particulièrement perceptible dans l'espace. Dans des conditions terrestres, il s'agit, par exemple, de l'énergie "stockée" par la chaleur élevée à une certaine hauteur au-dessus de la surface de la Terre - l'énergie de la gravité.

Ainsi, selon le niveau de manifestation, il est possible de distinguer l'énergie du macromonde - l'énergie gravitationnelle de l'interaction des corps - mécanique, l'énergie des interactions moléculaires - thermique; l'énergie des interactions atomiques - l'énergie chimique du rayonnement - électromagnétique, l'énergie contenue dans les noyaux des atomes - nucléaire.

La science moderne n'exclut pas l'existence d'autres types d'énergie qui n'ont pas encore été fixés, mais ne viole pas l'image unifiée des sciences naturelles du monde et le concept d'énergie.

Dans l'ensemble, le concept d'énergie, les idées à ce sujet sont artificielles et créées spécifiquement pour être le résultat de nos réflexions sur le monde qui nous entoure. Contrairement à la matière, dont on peut dire qu'elle existe, l'énergie est le fruit de la pensée d'une personne, son «invention», construite de telle manière qu'il serait possible de décrire divers changements dans le monde environnant et en même temps de parler sur la constance, dont la préservation -ce qu'on a appelé l'énergie, même si notre idée de l'énergie changera d'année en année.

L'unité d'énergie est 1 J (Joule), pour mesurer l'énergie mécanique, utilisez la valeur de 1 kgm = 9,8 J, énergie électrique - 1 kW / h = 3,6 MJ, tandis que 1 J = 1 W / S.

Il convient de noter que dans la littérature des sciences naturelles, les énergies thermique, chimique et nucléaire sont parfois associées au concept d'énergie interne, c'est-à-dire enfermé dans la matière.

L'énergie primaire est l'énergie contenue dans des types de ressources naturelles (sources) telles que le bois, le charbon, le pétrole, le gaz naturel, l'uranium, l'éolien, le solaire, l'hydroélectricité, et qui peut être convertie en énergie électrique, thermique, mécanique et chimique.

L'énergie secondaire est une forme plus exploitable dans laquelle l'énergie primaire peut être convertie, comme l'électricité et l'essence. L'énergie secondaire est obtenue après conversion de l'énergie primaire dans des installations spéciales.

L'énergie primaire ne manque pas. Le soleil nous donne son énergie chaque jour. Nous le voyons se manifester sous différentes formes. Ainsi, par exemple, les arbres et les plantes, traversant eux-mêmes les rayons du soleil, convertissent cette énergie en biomasse végétale. Une énorme quantité d'énergie solaire s'est accumulée dans les matériaux de la croûte terrestre (tourbe, pétrole, charbon).

Les réserves totales d'énergie primaire sur lesquelles l'humanité peut compter sont estimées par des ressources qui peuvent être divisées en deux grands groupes : renouvelables et non renouvelables.

Le renouvelable est l'énergie du soleil, du vent, des vagues, de la biomasse (bois ou végétaux), de la géothermie et de l'hydroélectricité.

Énergie renouvelable:

l'énergie solaire tombant à la surface de la Terre ;

énergie géophysique (vent, rivières, marées marines et marées);

biomasse énergie (bois, déchets de culture, déchets d'élevage).

L'énergie non renouvelable est l'énergie contenue dans les combustibles fossiles : charbon, pétrole, gaz naturel, qui fournissent aujourd'hui plus de 80 % de l'énergie. Plus l'uranium (thorium, etc.).

L'utilisation des réserves de combustibles fossiles peut être associée à des coûts élevés pour le développement, le transport de ces ressources, la protection de la main-d'œuvre et l'environnement.

énergie traditionnelle principalement divisé en industrie de l'énergie électrique et industrie de l'énergie thermique.

Le type d'énergie le plus pratique est l'électricité, qui peut être considérée comme la base de la civilisation. La conversion de l'énergie primaire en énergie électrique s'effectue dans des centrales : centrales thermiques, centrales hydroélectriques, centrales nucléaires.

Un trait caractéristique de l'énergie traditionnelle est sa longue et bonne maîtrise, elle a été testée depuis longtemps dans une variété de conditions de fonctionnement. La majeure partie de l'électricité dans le monde est obtenue précisément dans les centrales électriques traditionnelles, leur puissance électrique unitaire dépasse très souvent 1000 MW. L'énergie traditionnelle se divise en plusieurs domaines :

· Génie thermique;

· Génie hydraulique;

· Énergie nucléaire.

Cette énergie est traditionnelle, car les ressources non renouvelables telles que le pétrole, le gaz, l'uranium sont utilisées pour la production de ressources énergétiques secondaires. L'hydroélectricité utilise l'énergie du débit d'eau. L'utilisation de la seule énergie traditionnelle conduit non seulement à l'épuisement des entrailles de la terre, mais également à une détérioration significative de la situation environnementale de la planète. Le principal problème est la forte émission de dioxyde de carbone dans l'atmosphère causée par la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel. Seuls la déforestation, le drainage des marécages, etc. affectent la détérioration de l'écologie de la planète.

L'industrie de l'électricité demande et fournit de l'électricité aux consommateurs. Il comprend les centrales électriques, les sous-stations, les lignes électriques, les centres de consommation d'énergie.

L'ingénierie thermique produit et fournit de l'énergie thermique (vapeur, eau chaude) au consommateur. Il comprend des centrales thermiques, des réseaux thermiques (canalisations d'eau chaude et de vapeur), des centres de consommation d'énergie thermique.

Le type d'énergie le plus pratique est l'électricité, considérée à juste titre comme la base de la civilisation.

Les avantages de l'énergie électrique par rapport aux autres types d'énergie, à savoir :

· Il est facile de convertir l'énergie électrique en d'autres types d'énergie (mécanique, thermique, lumineuse, chimique, etc.), et inversement, tout autre type d'énergie est facilement converti en énergie électrique ;

L'énergie électrique peut être transmise sur presque n'importe quelle distance. Cela permet de construire des centrales électriques là où il y a des ressources énergétiques naturelles et de transmettre de l'énergie électrique là où se trouvent des sources de matières premières industrielles, mais il n'y a pas de base énergétique locale ;

· Il est pratique de diviser l'énergie électrique en toutes les parties des circuits électriques (la puissance des récepteurs d'énergie électrique peut aller de fractions de watt à mille kilowatts);

· Les processus de réception, de transmission et de consommation d'électricité peuvent être facilement automatisés ;

Les procédés utilisant l'énergie électrique permettent un contrôle simple (appuyer sur un bouton, un interrupteur, etc.)

Il convient de noter en particulier la commodité importante d'utiliser l'énergie électrique dans l'automatisation des processus de production, en raison de la précision et de la sensibilité des méthodes électriques de contrôle et de gestion. L'utilisation de l'énergie électrique a permis d'augmenter la productivité du travail dans tous les domaines de l'activité humaine, d'automatiser presque tous les processus technologiques dans l'industrie, dans les transports, dans l'agriculture et à la maison, et aussi de créer du confort dans les locaux industriels et résidentiels. De plus, l'énergie électrique est largement utilisée dans les installations technologiques pour le chauffage des produits, la fusion des métaux par électrochimie, le nettoyage des matériaux et des gaz, etc.

Actuellement, l'énergie électrique est pratiquement le seul type d'énergie pour l'éclairage artificiel. Nous pouvons dire que sans énergie électrique, la vie normale de la société moderne est impossible.

Le seul inconvénient de l'énergie électrique est l'impossibilité de la stocker en grande quantité et de conserver longtemps ces réserves. Les réserves d'énergie électrique dans les batteries, les cellules galvaniques et les condensateurs ne sont suffisantes que pour le fonctionnement d'appareils de relativement faible puissance, et les conditions de son stockage sont limitées. Par conséquent, l'énergie électrique doit être produite lorsque le consommateur en a besoin et dans la quantité dont il en a besoin.

Les consommateurs d'énergie sont : l'industrie, les transports, l'agriculture, le logement et les services communaux, le commerce et les services. Si l'énergie totale des ressources énergétiques primaires appliquées est prise à 100%, alors l'énergie utile ne sera que de 35 à 40%, le reste est perdu et la majeure partie est sous forme de chaleur.

L'énergie est la base universelle des phénomènes naturels, la base de la culture et de toute activité humaine. Dans le même temps en dessous de énergie(Grec - geste, activité) est compris comme une évaluation quantitative de diverses formes de mouvement de la matière, qui peuvent se transformer l'une en l'autre.
Selon les concepts de la science physique, l'énergie est la capacité d'un corps ou d'un système de corps à effectuer un travail. Il existe différentes classifications des types et des formes d'énergie. Une personne dans sa vie quotidienne rencontre le plus souvent les types d'énergie suivants: mécanique, électrique, électromagnétique, thermique, chimique, atomique (intranucléaire). Les trois derniers types se réfèrent à la forme interne de l'énergie, c'est-à-dire en raison de l'énergie potentielle de l'interaction des particules qui composent le corps, ou de l'énergie cinétique de leur mouvement aléatoire.
Si l'énergie est le résultat d'un changement dans l'état de mouvement de points matériels ou de corps, alors on l'appelle cinétique ; elle comprend l'énergie mécanique du mouvement des corps, l'énergie thermique due au mouvement des molécules.
Si l'énergie est le résultat d'un changement de la position relative des parties d'un système donné ou de sa position par rapport à d'autres corps, alors on l'appelle potentiel ; elle comprend l'énergie des masses attirées par la loi de la gravitation universelle, l'énergie de la position des particules homogènes, par exemple, l'énergie d'un corps élastique déformé, et l'énergie chimique.
L'énergie en sciences naturelles, selon la nature, est divisée en les types suivants.
L'énergie mécanique - se manifeste dans l'interaction, le mouvement de corps individuels ou de particules.
Il comprend l'énergie de mouvement ou de rotation du corps, l'énergie de déformation lors de la flexion, de l'étirement, de la torsion, de la compression des corps élastiques (ressorts). Cette énergie est la plus largement utilisée dans diverses machines - de transport et technologiques.
L'énérgie thermique est l'énergie du mouvement désordonné (chaotique) et de l'interaction des molécules de substances.
L'énergie thermique, le plus souvent obtenue par la combustion de divers types de combustibles, est largement utilisée pour le chauffage, réalisant de nombreux procédés technologiques (chauffage, fusion, séchage, évaporation, distillation, etc.).
Énergie électrique – l'énergie des électrons se déplaçant dans un circuit électrique (courant électrique).
L'énergie électrique est utilisée pour obtenir de l'énergie mécanique à l'aide de moteurs électriques et de la mise en œuvre de procédés mécaniques de traitement des matériaux : concassage, broyage, malaxage ; pour effectuer des réactions électrochimiques; obtenir de l'énergie thermique dans des appareils de chauffage électriques et des fours; pour le traitement direct des matériaux (traitement électroérosif).
énergie chimique – c'est l'énergie "emmagasinée" dans les atomes des substances, qui est libérée ou absorbée lors de réactions chimiques entre substances.
L'énergie chimique est soit libérée sous forme de chaleur lors de réactions exothermiques (par exemple, la combustion de carburant), soit convertie en énergie électrique dans les cellules et batteries galvaniques. Ces sources d'énergie se caractérisent par un rendement élevé (jusqu'à 98 %), mais une faible capacité.
énergie magnétique - l'énergie des aimants permanents, qui disposent d'une grande réserve d'énergie, mais la "donnent" avec beaucoup de réticence. Cependant, le courant électrique crée des champs magnétiques étendus et puissants autour de lui, par conséquent, le plus souvent, ils parlent d'énergie électromagnétique.
Les énergies électriques et magnétiques sont étroitement liées les unes aux autres, chacune d'elles pouvant être considérée comme l'"envers" de l'autre.
énergie électromagnétique est l'énergie des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire champs électriques et magnétiques en mouvement. Il comprend la lumière visible, l'infrarouge, l'ultraviolet, les rayons X et les ondes radio.
Ainsi, l'énergie électromagnétique est l'énergie du rayonnement. Le rayonnement transporte de l'énergie sous forme d'énergie des ondes électromagnétiques. Lorsque le rayonnement est absorbé, son énergie est convertie en d'autres formes, le plus souvent en chaleur.
Pouvoir nucléaire - l'énergie localisée dans les noyaux des atomes des substances dites radioactives. Il est libéré lors de la fission de noyaux lourds (réaction nucléaire) ou de la synthèse de noyaux légers (réaction thermonucléaire).
Il existe également un ancien nom pour ce type d'énergie - l'énergie atomique, mais ce nom ne reflète pas fidèlement l'essence des phénomènes qui conduisent à la libération de quantités colossales d'énergie, le plus souvent sous forme thermique et mécanique.
Énergie gravitationnelle - énergie due à l'interaction (gravitation) de corps massifs, elle est particulièrement perceptible dans l'espace extra-atmosphérique. Dans des conditions terrestres, il s'agit, par exemple, de l'énergie "emmagasinée" par un corps élevé à une certaine hauteur au-dessus de la surface de la Terre - l'énergie de gravité.
De cette façon, Selon le niveau de manifestation, on peut distinguer l'énergie du macromonde - gravitationnelle, l'énergie d'interaction des corps - mécanique, l'énergie des interactions moléculaires - thermique, l'énergie des interactions atomiques - chimique, l'énergie de rayonnement - électromagnétique, l'énergie contenue dans les noyaux des atomes - nucléaire.
La science moderne n'exclut pas l'existence d'autres types d'énergie qui n'ont pas encore été fixés, mais ne viole pas l'image unifiée des sciences naturelles du monde et le concept d'énergie.
Le système international d'unités (SI) utilise 1 joule (J) comme unité de mesure de l'énergie. 1 J équivalent
1 newton mètre (Nm). Si les calculs sont liés à la chaleur, à l'énergie biologique et à de nombreux autres types d'énergie, une unité hors système est utilisée comme unité d'énergie - une calorie (cal) ou une kilocalorie (kcal), 1cal = 4,18 J. Pour mesurer l'énergie électrique , on utilise une unité comme le Watt.heure (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. Pour mesurer l'énergie mécanique, la valeur de 1 kg m = 9,8 J est utilisée.
Énergie directement extractible de la nature(énergie du combustible, de l'eau, du vent, de l'énergie thermique de la Terre, du nucléaire), et qui peut être convertie en énergie électrique, thermique, mécanique, chimique est appelée primaire. Conformément à la classification des ressources énergétiques sur la base de l'épuisabilité, l'énergie primaire peut également être classée. Sur la fig. 2.1 montre le schéma de classification de l'énergie primaire.

Riz. 2.1. Classification de l'énergie primaire

Lors de la classification de l'énergie primaire, ils émettent traditionnel Et non conventionnel types d'énergie. Les types d'énergie traditionnels comprennent les types d'énergie largement utilisés par l'homme depuis de nombreuses années. Les types d'énergie non traditionnels comprennent les types qui ont commencé à être utilisés relativement récemment.
Les énergies primaires traditionnelles comprennent : les combustibles organiques (charbon, pétrole…), l'hydraulique fluviale et le combustible nucléaire (uranium, thorium…).
L'énergie reçue par une personne, après la conversion de l'énergie primaire dans des installations spéciales - stations, appelé secondaire (énergie électrique, énergie vapeur, eau chaude, etc.).
Avantages de l'énergie électrique. L'énergie électrique est le type d'énergie le plus pratique et peut à juste titre être considérée comme la base de la civilisation moderne. La grande majorité des moyens techniques de mécanisation et d'automatisation des processus de production (équipements, dispositifs informatiques), le remplacement du travail humain par le travail des machines dans la vie quotidienne, ont une base électrique.
Un peu plus de la moitié de l'énergie consommée est utilisée sous forme de chaleur pour les besoins techniques, chauffage, cuisine, le reste sous forme d'énergie mécanique, principalement dans les installations de transport, et électrique. De plus, la part de l'énergie électrique augmente chaque année.
(Fig. 2.2).
Énergie électrique - une forme d'énergie plus polyvalente. Il a trouvé une large application dans la vie quotidienne et dans tous les secteurs de l'économie nationale. Il existe plus de quatre cents types d'appareils électroménagers : réfrigérateurs, machines à laver, climatiseurs, ventilateurs, téléviseurs, magnétophones, appareils d'éclairage, etc. Il est impossible d'imaginer une industrie sans énergie électrique. Dans l'agriculture, l'utilisation de l'électricité est en constante expansion : alimentation et abreuvement des animaux, soins, chauffage et ventilation, couveuses, chauffages, séchoirs, etc.
Électrification - la base du progrès technique de toute branche de l'économie nationale. Il vous permet de remplacer les ressources énergétiques peu pratiques à utiliser par un type d'énergie universel - l'énergie électrique, qui peut être transmise sur n'importe quelle distance, convertie en d'autres types d'énergie, par exemple mécanique ou thermique, et répartie entre les consommateurs. Électricité - une forme d'énergie très pratique et économique.

Riz. 2.2. Dynamique de la consommation d'énergie électrique

L'énergie électrique possède de telles propriétés qui la rendent indispensable dans la mécanisation et l'automatisation de la production et dans la vie quotidienne :
1. L'énergie électrique est universelle, elle peut être utilisée à diverses fins. En particulier, il est très facile de le transformer en chaleur. Cela se fait, par exemple, dans les sources lumineuses électriques (ampoules à incandescence), dans les fours technologiques utilisés en métallurgie, dans divers appareils de chauffage et de chauffage. La conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique est utilisée dans les entraînements des moteurs électriques.
2. Lors de la consommation d'énergie électrique, elle peut être écrasée à l'infini. Ainsi, la puissance des machines électriques, en fonction de leur objectif, est différente: des fractions de watt dans les micromoteurs utilisés dans de nombreuses branches de la technologie et dans les produits ménagers, à des valeurs énormes dépassant le million de kilowatts dans les générateurs de centrales électriques.
3. Dans le processus de production et de transmission de l'énergie électrique, il est possible de concentrer sa puissance, d'augmenter la tension et de transmettre par fil à courte et longue distance n'importe quelle quantité d'énergie électrique de la centrale électrique où elle est générée à tous ses consommateurs .

Loi de conservation de l'énergie

Dans toute discussion sur les questions liées à l'utilisation de l'énergie, il est nécessaire de faire la distinction entre l'énergie du mouvement ordonné, connue en technologie sous le nom d'énergie libre (mécanique, chimique, électrique, électromagnétique, nucléaire) et l'énergie du mouvement chaotique, c'est-à-dire chaleur.
Toute forme d'énergie libre peut être presque entièrement utilisée. En même temps, l'énergie chaotique de la chaleur, lorsqu'elle est convertie en énergie mécanique, est à nouveau perdue sous forme de chaleur. Nous ne sommes pas en mesure d'ordonner complètement le mouvement aléatoire des molécules, transformant son énergie en énergie libre. De plus, à l'heure actuelle, il n'existe pratiquement aucun moyen de convertir directement l'énergie chimique et nucléaire en énergie électrique et mécanique, qui sont les plus utilisées. Il est nécessaire de convertir l'énergie interne des substances en chaleur, puis en énergie mécanique ou électrique avec d'importantes pertes de chaleur inévitables.
Ainsi, après avoir effectué un travail utile, tous les types d'énergie sont convertis en chaleur à une température plus basse, ce qui est pratiquement inadapté à une utilisation ultérieure.
Le développement des sciences naturelles tout au long de la vie de l'humanité a prouvé de manière irréfutable que, quels que soient les nouveaux types d'énergie découverts, une grande règle était bientôt révélée. La somme de tous les types d'énergie est restée constante, ce qui a finalement conduit à la déclaration : l'énergie n'est jamais créée à partir de rien et n'est pas détruite sans laisser de trace, elle ne fait que passer d'une forme à une autre.
Dans la science et la pratique modernes, ce schéma est si utile qu'il est capable de prédire l'émergence de nouveaux types d'énergie.
Si un changement d'énergie est détecté qui ne figure pas dans la liste des types d'énergie actuellement connus, s'il s'avère que l'énergie disparaît ou apparaît à partir de rien, alors un nouveau type d'énergie sera d'abord «inventé», puis un nouveau on trouvera un type d'énergie qui tiendra compte de cet écart par rapport à la constance de l'énergie, c'est-à-dire loi de conservation de l'énergie.
La loi de conservation de l'énergie a trouvé confirmation dans divers domaines - de la mécanique newtonienne à la physique nucléaire. De plus, la loi de conservation de l'énergie n'est pas seulement le fruit de l'imagination ou la généralisation d'expériences. C'est pourquoi nous pouvons être entièrement d'accord avec l'affirmation d'un des plus grands physiciens théoriciens Poincaré : « Puisque nous ne sommes pas en mesure de donner une définition générale de l'énergie, le principe de sa conservation signifie qu'il y a quelque chose, restant constant. Par conséquent, quelles que soient les nouvelles idées sur le monde auxquelles nous conduisent les expériences futures, nous savons à l'avance qu'il y aura quelque chose de constant en elles, qui peut être appelé ÉNERGIE.
Compte tenu de ce qui précède, il serait terminologiquement correct de dire non pas "économie d'énergie", puisqu'il est impossible d'"économiser" de l'énergie, mais "utilisation efficace de l'énergie".
etc.................

L'énergie est la capacité d'accomplir un travail : se déplacer, déplacer des objets, produire de la chaleur, du son ou de l'électricité.

Qu'est-ce que l'énergie ?

L'énergie est cachée partout - dans les rayons du soleil sous forme d'énergie thermique et lumineuse, dans le lecteur sous forme d'énergie sonore et même dans un morceau de charbon sous forme d'énergie chimique accumulée. Nous obtenons de l'énergie à partir de la nourriture et le moteur de la voiture l'extrait du carburant - essence ou gaz. Dans les deux cas, il s'agit d'énergie chimique. Il existe d'autres formes d'énergie : thermique, lumineuse, sonore, électrique, nucléaire. L'énergie est quelque chose d'invisible et d'intangible, mais capable de s'accumuler et de changer d'une forme à une autre. Elle ne disparaît jamais.

mouvement mécanique

L'un des principaux types d'énergie est cinétique - l'énergie du mouvement. Les objets lourds se déplaçant à grande vitesse transportent plus d'énergie cinétique que les objets légers ou lents. Par exemple, l'énergie cinétique d'une voiture est inférieure à celle d'un camion roulant à la même vitesse.

L'énérgie thermique

L'énergie thermique ne peut exister sans énergie cinétique. La température d'un corps physique dépend de la vitesse de déplacement des atomes qui le composent. Plus les atomes se déplacent rapidement, plus l'objet s'échauffe. Par conséquent, l'énergie thermique d'un corps est considérée comme l'énergie cinétique de ses atomes.

Cycle énergétique

Le soleil est la principale source d'énergie sur Terre. Elle est constamment convertie en d'autres formes d'énergie. Les sources d'énergie naturelles comprennent également le pétrole, le gaz et le charbon, qui disposent en fait d'un approvisionnement suffisant en énergie solaire.

Stock pour l'avenir

L'énergie peut être stockée. Le ressort emmagasine de l'énergie lorsqu'il est comprimé. Lorsqu'il est relâché, il se redresse, convertissant l'énergie potentielle en énergie cinétique. Une pierre posée sur un rocher possède également une énergie potentielle ; lorsqu'elle tombe, elle est convertie en énergie cinétique.

Transformation énergétique

La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne disparaît jamais, elle se transforme simplement en une autre forme. Par exemple, si un garçon qui fait du vélo freine et s'arrête, son énergie cinétique tombe à zéro. Mais il ne disparaît pas complètement, mais passe dans d'autres types d'énergie - thermique et sonore. Le frottement des pneus de vélo sur le sol génère de la chaleur, qui chauffe à la fois le sol et les roues. Et l'énergie sonore se manifeste dans le grincement des freins et des pneus.

Travail, énergie et puissance

Le transfert d'énergie est un travail. La quantité de travail effectué dépend de l'ampleur de la force et de la distance parcourue par l'objet. Par exemple, un poids lourd soulevant une barre fait beaucoup de travail. La vitesse à laquelle le travail est effectué s'appelle la puissance. Plus l'haltérophile soulève le poids rapidement, plus sa puissance est grande. L'énergie se mesure en joules (J) et la puissance en watts (W).

Consommation d'énergie

L'énergie ne disparaît jamais, mais si elle n'est pas utilisée pour le travail, elle sera gaspillée. La majeure partie de l'énergie est gaspillée dans la production de chaleur.

Par exemple, une ampoule électrique ne convertit qu'un cinquième A de l'énergie de l'électricité en lumière, et le reste est transformé en chaleur inutile. Le faible rendement des moteurs automobiles entraîne le gaspillage d'une bonne quantité de carburant.

L'énergie du paintball

Lorsque vous jouez au jeu, l'énergie change constamment d'état - le potentiel entre dans la cinétique. La bille en mouvement a tendance à s'arrêter à cause des frottements sur la partie automate. Son énergie est dépensée pour surmonter la force de frottement, mais ne disparaît pas, mais se transforme en chaleur. Lorsque le joueur donne de l'énergie supplémentaire à la balle en appuyant sur la raquette, le mouvement de la balle s'accélère.

Ce sont tous des types d'énergie différents. Tous les processus dans la nature nécessitent de l'énergie. Dans tout processus, une forme d'énergie est convertie en une autre. Nourriture - pommes de terre, pain, etc. sont des réservoirs d'énergie. Presque toute l'énergie que nous utilisons sur Terre provient du Soleil. transmet à la Terre autant d'énergie que 100 millions de puissantes centrales électriques en produiraient.

Types d'énergie

L'énergie existe sous de nombreuses formes différentes. En plus de la thermique, de la lumière et de l'énergie, il y a aussi l'énergie chimique, cinétique et potentielle. Une ampoule électrique émet de la chaleur et de l'énergie lumineuse. L'énergie sonore est transmise à l'aide. Les ondes font vibrer les tympans et nous entendons donc des sons. L'énergie chimique est libérée au cours de . La nourriture, le carburant (charbon, essence) et les batteries sont des réservoirs d'énergie chimique. Les produits alimentaires sont des réserves d'énergie chimique libérées dans le corps.

Les corps en mouvement ont une énergie cinétique, c'est-à-dire l'énergie du mouvement. Plus un corps se déplace rapidement, plus son énergie cinétique est grande. En perdant de la vitesse, le corps perd de l'énergie cinétique. En frappant un objet immobile, le corps en mouvement lui transfère une partie de son énergie cinétique et l'introduit. Une partie de l'énergie reçue de la nourriture, les animaux se transforment en énergie cinétique.

L'énergie potentielle est possédée par des corps situés dans un champ de force, par exemple, dans un champ gravitationnel ou magnétique. Les corps élastiques ou élastiques (ayant la capacité de s'étirer) ont une énergie potentielle de tension ou d'élasticité. Le pendule a une énergie potentielle maximale lorsqu'il est à son point le plus élevé. En se dépliant, le ressort libère son énergie potentielle et fait tourner les roues de l'horloge. Les plantes obtiennent de l'énergie et produisent des nutriments - créent des réserves d'énergie chimique.

Transformation énergétique

La loi de conservation de l'énergie dit que l'énergie n'est pas créée à partir de rien et n'est pas perdue sans laisser de trace. Avec tous les processus qui se produisent dans la nature, un type d'énergie est converti en un autre. L'énergie chimique des piles de la lampe de poche est convertie en énergie électrique. Dans une ampoule, l'énergie électrique est convertie en chaleur et en lumière. Nous avons donné un exemple de cette "chaîne énergétique" pour vous montrer comment un type d'énergie se transforme en un autre.

Le charbon est le reste compressé d'une plante qui a vécu il y a de nombreuses années. Une fois qu'ils ont reçu l'énergie du Soleil. Le charbon est une réserve d'énergie chimique. Lorsque le charbon brûle, son énergie chimique est convertie en énergie thermique. L'énergie thermique s'échauffe et s'évapore. La vapeur fait tourner la turbine. produisant ainsi de l'énergie cinétique - l'énergie du mouvement. Le générateur convertit l'énergie cinétique en énergie électrique. Une variété d'appareils - lampes, radiateurs, magnétophones - consomment de l'électricité et la convertissent en son, lumière et chaleur.

Les résultats finaux dans de nombreux processus de conversion d'énergie sont la lumière et la chaleur. Bien que l'énergie ne disparaisse pas, elle va dans l'espace et il est difficile de la capter et de l'utiliser.

énergie solaire

L'énergie du Soleil se présente sous la forme d'ondes électromagnétiques. Ce n'est que de cette manière que l'énergie peut être transmise à travers l'espace extra-atmosphérique. Il peut être utilisé pour produire de l'électricité à l'aide de cellules photovoltaïques ou pour chauffer de l'eau dans des capteurs solaires. Le panneau collecteur absorbe l'énergie thermique du soleil. La figure montre le panneau du collecteur en coupe. Le panneau noir absorbe l'énergie thermique provenant du soleil et l'eau dans les tuyaux est chauffée. C'est ainsi qu'est agencé le toit d'une maison chauffée par le soleil. L'énergie solaire est transférée à l'eau utilisée pour les besoins domestiques et le chauffage. L'excès de chaleur pénètre dans le stockage d'énergie. L'énergie est stockée par des réactions chimiques.

Ressources énergétiques

Nous avons besoin d'énergie pour éclairer et chauffer les maisons, cuisiner, faire fonctionner les usines et déplacer les voitures. Cette énergie est générée par la combustion du carburant. Il existe d'autres façons d'obtenir de l'énergie - par exemple, elle est produite centrales hydroélectriques. Près de la moitié brûlent du bois, de la bouse ou du charbon pour cuisiner et chauffer leur maison.

Le bois, le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont appelés ressources non renouvelables car ils ne sont utilisés qu'une seule fois. Le soleil, le vent, l'eau est ressources énergétiques renouvelables, puisqu'eux-mêmes ne disparaissent pas dans la production d'énergie. Dans ses activités, une personne utilise des ressources fossiles pour la production d'énergie - 77%, du bois - 11%, des ressources énergétiques renouvelables - 5% et - 3%. Charbon, pétrole et gaz naturel que nous appelons combustibles fossiles, comme nous les extrayons des entrailles de la Terre. Ils ont été formés à partir de restes de plantes et d'animaux. Près de 20 % de l'énergie que nous utilisons provient du charbon. Lorsque le carburant est brûlé, du dioxyde de carbone et d'autres gaz sont libérés. Ceci est en partie la cause de phénomènes tels que les pluies acides et l'effet de serre. Environ 5 % seulement de l'énergie provient de sources renouvelables. C'est l'énergie du Soleil, de l'eau et du vent. Une autre source d'énergie renouvelable est le gaz produit par la décomposition. Lorsque la matière organique pourrit, des gaz sont libérés, notamment du méthane. Il se compose principalement de gaz naturel, qui sert à chauffer les maisons et à chauffer l'eau. Pendant des milliers d'années, les gens ont utilisé l'énergie éolienne pour propulser des voiliers et faire tourner des moulins à vent. Le vent peut aussi produire de l'électricité et pomper de l'eau.

Unités d'énergie et de puissance

Pour mesurer la quantité d'énergie, une unité spéciale est utilisée - le joule (J). Mille joules équivaut à un kilojoule (kJ). Une pomme ordinaire (environ 100 g) contient 150 kJ d'énergie chimique. 100 g de chocolat contiennent 2335 kJ. La puissance est la quantité d'énergie utilisée par unité de temps. La puissance est mesurée en watts (W). Un watt est égal à un joule par seconde. Plus un mécanisme particulier produit d'énergie dans un certain temps, plus sa puissance est grande. Une ampoule de 60 W utilise 60 J par seconde et une ampoule de 100 W utilise 100 J par seconde.

Efficacité

Tout mécanisme consomme de l'énergie d'un type (par exemple électrique) et la convertit en énergie d'un autre type. Le coefficient de performance (COP) du mécanisme est d'autant plus grand que la plus grande partie de l'énergie consommée est convertie en énergie nécessaire. L'efficacité de presque toutes les voitures est faible. En moyenne, une voiture ne convertit que 15 % de l'énergie chimique de l'essence en énergie cinétique. Toute autre énergie est convertie en chaleur. Les lampes fluorescentes sont plus efficaces que les ampoules conventionnelles parce que les lampes fluorescentes convertissent plus d'électricité en lumière et moins sont utilisées pour produire de la chaleur.