Copiii noștri 

Tipurile de energie sunt tipuri de energie cunoscute de omenire. Energia și tipurile ei

Cuvântul „energie” în traducere din limba greacă înseamnă „acțiune”. Numim energic o persoană care se mișcă activ, în timp ce efectuează multe acțiuni diferite.

Energia în fizică

Și dacă în viață putem evalua energia unei persoane în principal prin consecințele activităților sale, atunci în fizică, energia poate fi măsurată și studiată în multe moduri diferite. Prietenul sau vecinul tău vesel, cel mai probabil, va refuza să repete aceeași acțiune de treizeci până la cincizeci de ori când dintr-o dată îți vine în minte să investighezi fenomenul energiei sale.

Dar în fizică, puteți repeta aproape orice experiment de câte ori doriți, făcând cercetările de care aveți nevoie. La fel și cu studiul energiei. Cercetătorii au studiat și identificat multe tipuri de energie în fizică. Acestea sunt energie electrică, magnetică, atomică și așa mai departe. Dar acum vom vorbi despre energia mecanică. Și mai precis despre energia cinetică și potențială.

Energia cinetică și potențială

În mecanică, este studiată mișcarea și interacțiunea corpurilor între ele. Prin urmare, se obișnuiește să se facă distincția între două tipuri de energie mecanică: energia datorată mișcării corpurilor sau energia cinetică și energia datorată interacțiunii corpurilor sau energia potențială.

În fizică, există o regulă generală care leagă energia și munca. Pentru a găsi energia unui corp, este necesar să găsiți o muncă necesară pentru a transfera corpul într-o stare dată de la zero, adică una în care energia sa este egală cu zero.

Energie potențială

În fizică, energia potențială se numește energie, care este determinată de poziția reciprocă a corpurilor care interacționează sau a părților aceluiași corp. Adică, dacă corpul este ridicat deasupra solului, atunci are capacitatea de a cădea și de a face ceva de lucru.

Și cantitatea posibilă a acestei lucrări va fi egală cu energia potențială a corpului la înălțimea h. Pentru energia potențială, formula este determinată conform următoarei scheme:

A \u003d Fs \u003d Ft * h \u003d mgh sau Ep \u003d mgh,

unde Ep este energia potențială a corpului,
m greutate corporală,
h - înălțimea corpului deasupra solului,
g accelerația gravitației.

Mai mult, orice poziție convenabilă pentru noi poate fi luată pentru poziția zero a corpului, în funcție de condițiile experimentului și de măsurători, nu numai de suprafața Pământului. Aceasta poate fi suprafața podelei, a mesei și așa mai departe.

Energie kinetică

În cazul în care corpul se mișcă sub influența forței, nu numai că poate, ci și funcționează. În fizică, energia cinetică este energia pe care un corp o posedă datorită mișcării sale. Corpul, în mișcare, își consumă energia și funcționează. Pentru energia cinetică, formula se calculează după cum urmează:

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

unde Eк este energia cinetică a corpului,
m greutate corporală,
v viteza corpului.

Formula arată că, cu cât masa și viteza corpului sunt mai mari, cu atât energia cinetică este mai mare.

Fiecare corp are fie energie cinetică, fie potențială, sau ambele simultan, ca, de exemplu, un avion zburător.

Plan de curs:

1) Conceptul de energie. Principalele tipuri de energie, caracteristicile lor.

2) .Energetica tradițională și caracteristicile ei.

3) .Metode de obținere a energiei termice și electrice.

Conceptul energetic. Principalele tipuri de energie.Energie (Greacă - acțiune, activitate) - o măsură cantitativă generală a diferitelor forme de mișcare a materiei.

Această definiție implică:

· Energia este ceva care se manifestă numai atunci când starea (poziția) diferitelor obiecte ale lumii din jurul nostru se schimbă;

· Energia este ceva ce poate trece de la o formă la alta;

· Energia se caracterizează prin capacitatea de a produce o muncă utilă pentru o persoană;

· Energia este ceva ce poate fi determinat obiectiv, cuantificat.

Energia este fundamentul vieții pe Pământ. Plantele absorb energia solară prin fotosinteză; animalele consumă indirect această energie consumând plante și alte animale. O persoană consumă energie solară în diferite moduri, inclusiv cu alimente. Chiar și în cele mai vechi timpuri, omul învăța să proceseze energia Soarelui prin arderea materiei biologice (de exemplu, lemn sau gunoi de grajd). Și astăzi, milioane de oameni folosesc aceste importante surse de energie pentru gătit sau încălzirea caselor - primele nevoi umane.

Sistemele energetice moderne sunt o componentă integrantă a infrastructurii societății, în special în țările industrializate, care consumă aproximativ 4/5 din transportatorii de energie și în care trăiește doar ¼ din populația lumii. Țările lumii a treia, unde locuiește ¾ din populația lumii, reprezintă aproximativ 1/5 din consumul mondial de energie.

Având în vedere că energia este un element esențial al dezvoltării durabile a oricărui stat, fiecare dintre ele încearcă să dezvolte astfel de metode de aprovizionare cu energie care să asigure cel mai bine dezvoltarea și să îmbunătățească calitatea vieții oamenilor, în special în țările în curs de dezvoltare, reducând în același timp impactul activitățile umane asupra sănătății și mediului uman.

Industria energiei electrice este cea mai importantă ramură a economiei din orice țară, deoarece produsele sale (energia electrică) sunt un tip universal de energie. Poate fi transmis cu ușurință pe distanțe considerabile, împărțit într-un număr mare de consumatori. Fără energie electrică, este imposibil să realizăm multe procese tehnologice, la fel cum este imposibil să ne imaginăm viața de zi cu zi fără încălzire, iluminare, răcire, transport, TV, frigider, mașină de spălat, aspirator, fier, folosind mijloace moderne de comunicare (telefon, telegraf, fax, computer), care consumă și electricitate.



Una dintre caracteristicile specifice industriei energiei electrice este că produsele sale, spre deosebire de alte industrii, nu pot fi acumulate în stoc într-un depozit pentru consum ulterior. În fiecare moment, producția trebuie să corespundă consumului său.

Energia, în funcție de natură, este împărțită în următoarele tipuri:

Energia mecanică se manifestă în timpul interacțiunii, mișcării corpurilor individuale sau a particulelor. Include energia de mișcare sau rotație a corpului, energia de deformare în timpul îndoirii, întinderii, răsucirii, comprimării corpurilor elastice (arcuri). Această energie este utilizată cel mai mult pe diverse mașini tehnologice și de transport.

Energia termică este energia mișcării dezordonate (haotice) și a interacțiunii moleculelor de substanțe. Energia termică, obținută cel mai adesea din arderea diferitelor tipuri de combustibil, este utilizată pe scară largă pentru încălzire, efectuând numeroase procese tehnologice (încălzire, topire, uscare, evaporare, distilare etc.).

Energia electrică este energia electronilor (curentului electric) care se deplasează de-a lungul circuitului electric. Energia electrică este utilizată pentru a obține energie mecanică folosind motoare electrice și pentru a efectua procese mecanice pentru prelucrarea materialelor: zdrobire, măcinare, amestecare; pentru efectuarea reacțiilor electrochimice; obținerea energiei termice în dispozitive și cuptoare electrice de încălzire; pentru prelucrarea directă a materialelor (prelucrarea cu descărcare electrică).

Energia chimică este energia „stocată” în atomii substanțelor, care este eliberată sau absorbită de reacțiile chimice dintre substanțe. Energia chimică este fie eliberată sub formă de căldură în timpul reacțiilor exoterme (de exemplu, arderea combustibilului), fie transformată în energie electrică în celulele și bateriile galvanice. Aceste surse de energie se caracterizează prin eficiență ridicată (până la 98%), dar cu capacitate redusă.



Energia magnetică este energia magneților permanenți, care au o cantitate mare de energie, dar „renunță” la ea cu mare reticență. Cu toate acestea, curentul electric creează în jurul său câmpuri magnetice puternice și puternice, prin urmare, cel mai adesea vorbesc despre energie electromagnetică.

Energiile electrice și magnetice sunt strâns interconectate una cu cealaltă, fiecare dintre ele putând fi considerată partea „inversă” a celeilalte.

Energia electromagnetică este energia undelor electromagnetice, adică deplasarea câmpurilor electrice și magnetice. Include lumină vizibilă, infraroșu, ultraviolete, raze X și unde radio. Astfel, energia electromagnetică este energie de radiație. Radiația transportă energia sub forma energiei undelor electromagnetice. Atunci când radiațiile sunt absorbite, energia sa este transformată în alte forme, cel mai adesea căldură.

Energia nucleară este energie localizată în nucleele atomilor așa-numitelor substanțe radioactive. Este eliberat în timpul fisiunii nucleelor \u200b\u200bgrele (reacție nucleară) sau fuziunii nucleelor \u200b\u200bușoare (reacție termonucleară).

Energia gravitațională este energia cauzată de interacțiunea (gravitația) corpurilor masive, se observă mai ales în spațiul cosmic. În condiții terestre, aceasta este, de exemplu, energie „stocată” de căldură, ridicată la o anumită înălțime deasupra suprafeței Pământului - energia gravitației.

Astfel, în funcție de nivelul de manifestare, este posibil să se distingă energia macrocosmosului - energia gravitațională a interacțiunii corpurilor - mecanică, energia interacțiunilor moleculare - termică; energia interacțiunilor atomice - energia chimică a radiațiilor - electromagnetică, energia conținută în nucleele atomilor - nucleară.

Știința modernă nu exclude existența altor tipuri de energie, care nu au fost încă înregistrate, dar nu încalcă o singură imagine natural-științifică a lumii și a conceptului de energie.

În general, conceptul de energie, ideile despre aceasta sunt artificiale și sunt create special pentru a fi rezultatul reflecțiilor noastre asupra lumii din jurul nostru. Spre deosebire de materie, despre care putem spune că există, energia este rodul gândirii umane, „invenția” sa, construită astfel încât să fie posibil să se descrie diverse schimbări din lumea din jur și, în același timp, să vorbească despre constanță, conservarea căruia ceva care a fost numit energie, chiar dacă înțelegerea noastră despre energie se schimbă de la an la an.

Unitatea de măsură a energiei este de 1 J (Joule), pentru a măsura energia mecanică utilizați valoarea de 1 kgm \u003d 9,8 J, energia electrică - 1 kW / h \u003d 3,6 MJ, cu 1 J \u003d 1 W / S.

Trebuie remarcat faptul că în literatura de științe naturale, energiile termice, chimice și nucleare sunt uneori combinate cu conceptul de energie internă, adică cuprinsă în substanță.

Energia primară este energia conținută în astfel de tipuri de resurse naturale (surse) precum lemnul, cărbunele, petrolul, gazele naturale, uraniul, eolianul, energia solară, hidroenergia și poate fi transformată în electrică, termică, mecanică, chimică.

Energia secundară este o formă mai exploatabilă în care energia primară poate fi convertită, cum ar fi electricitatea și benzina. Energia secundară se obține după conversia energiei primare în instalații speciale.

Nu există lipsă de energie primară. Soarele ne oferă energia sa în fiecare zi. Vedem manifestarea sa în diferite forme. De exemplu, copacii și plantele, trecând prin razele soarelui, transformă această energie în biomasă vegetală. O cantitate imensă de energie solară s-a acumulat în materialele scoarței terestre (turbă, petrol, cărbune).

Rezervele totale de energie primară pe care poate conta umanitatea sunt estimate prin resurse care pot fi împărțite în două grupuri mari: regenerabile și neregenerabile.

Energia regenerabilă este energie din soare, vânt, valuri, biomasă (lemn sau plante), geotermală și hidroenergetică.

Energie regenerabila:

· Energia solară care cade pe suprafața Pământului;

· Energie geofizică (vânt, râuri, maree și refluxuri);

· Energia biomasei (lemn, deșeuri vegetale, deșeuri animale).

Energia neregenerabilă este energia conținută de combustibilii fosili: cărbune, petrol, gaz natural, care reprezintă astăzi peste 80% din energie. Plus uraniu (toriu etc.).

Utilizarea rezervelor de combustibili fosili poate fi asociată cu costuri ridicate pentru dezvoltarea, transportul acestor resurse, protecția muncii și mediul înconjurător.

Energia tradițională împărțit în principal în energie electrică și energie termică.

Cea mai convenabilă formă de energie este electrică, care poate fi considerată baza civilizației. Conversia energiei primare în energie electrică se realizează la centralele electrice: centrale termice, centrale hidroelectrice, centrale nucleare.

O trăsătură caracteristică a ingineriei tradiționale de energie este dezvoltarea sa pe termen lung și bună; a fost testată mult timp într-o varietate de condiții de funcționare. Cota principală a energiei electrice în lume se obține tocmai la centralele tradiționale, capacitatea lor electrică unitară depășind foarte des 1000 MW. Energia tradițională este împărțită în mai multe domenii:

· Ingineria energiei termice;

· Ingineria energiei hidraulice;

· Energie nucleară.

Această energie este tradițională, deoarece pentru producerea resurselor energetice secundare sunt utilizate resurse neregenerabile precum petrolul, gazul, uraniul. Hidroenergia folosește energia fluxului de apă. Utilizarea numai a energiei tradiționale duce nu numai la epuizarea intestinelor pământului, ci și la o deteriorare semnificativă a situației ecologice de pe planetă. Principala problemă este emisiile mari de dioxid de carbon în atmosferă cauzate de arderea cărbunelui, petrolului și gazelor naturale. Numai defrișările, drenarea mlaștinilor etc. afectează deteriorarea ecologiei planetei.

Industria energetică necesită și furnizează energie electrică consumatorilor. Include centrale electrice, stații electrice, linii electrice și centre pentru consumul de energie electrică.

Industria energiei termice produce și alimentează consumatorul cu energie termică (abur, apă fierbinte). Include centrale termice, rețele termice (conducte de apă caldă și abur), centre de consum de energie termică.

Cea mai convenabilă formă de energie este electrică, care este considerată pe bună dreptate baza civilizației.

Avantajele energiei electrice față de alte tipuri de energie și anume:

· Energia electrică poate fi ușor convertită în alte tipuri de energie (mecanică, termică, ușoară, chimică etc.) și invers, orice alte tipuri de energie sunt ușor convertite în energie electrică;

· Energia electrică poate fi transmisă pe aproape orice distanță. Acest lucru face posibilă construirea centralelor electrice în locuri în care sunt disponibile resurse naturale de energie și transferul energiei electrice în locuri în care se află surse de materii prime industriale, dar nu există o bază energetică locală;

· Este convenabil să împărțiți energia electrică în orice piese din circuitele electrice (puterea receptorilor de energie electrică poate fi de la fracțiuni de watt la o mie de kilowați);

· Procesele de recepție, transmitere și consum de energie electrică sunt ușor de supus automatizării;

· Procesele care utilizează energie electrică pot fi ușor de acționat (apăsând un buton, comutator etc.)

De remarcat în mod deosebit este comoditatea semnificativă a utilizării energiei electrice în automatizarea proceselor de producție, datorită acurateței și sensibilității metodelor de control și gestionare electrice. Utilizarea energiei electrice a făcut posibilă creșterea productivității muncii în toate domeniile activității umane, automatizarea aproape tuturor proceselor tehnologice din industrie, transport, agricultură și în viața de zi cu zi, precum și crearea confortului în spațiile industriale și rezidențiale. În plus, energia electrică este utilizată pe scară largă în instalațiile tehnologice pentru încălzirea produselor, topirea metalelor folosind electrochimie, materiale de curățare și gaze etc.

În prezent, energia electrică este practic singura formă de energie pentru iluminatul artificial. Putem spune că viața normală a societății moderne este imposibilă fără energia electrică.

Singurul dezavantaj al energiei electrice este imposibilitatea stocării acesteia în cantități mari și păstrarea acestor rezerve pentru o lungă perioadă de timp. Rezervele de energie electrică din baterii, celule galvanice și condensatoare sunt suficiente numai pentru funcționarea dispozitivelor cu putere redusă, iar condițiile de stocare ale acesteia sunt limitate. Prin urmare, energia electrică trebuie produsă atunci când consumatorul o solicită și în cantitatea în care are nevoie de ea.

Consumatorii de energie sunt: \u200b\u200bindustrie, transport, agricultură, locuințe și servicii comunale, vânzări și servicii. Dacă energia totală a resurselor de energie primară aplicate este luată ca 100%, atunci energia utilă va fi de doar 35-40%, restul se pierde și cea mai mare parte este sub formă de căldură.

Energia este baza universală a fenomenelor naturale, baza culturii și a tuturor activităților umane. În același timp sub energie (Greacă - acțiune, activitate) este înțeleasă ca o evaluare cantitativă a diferitelor forme de mișcare a materiei, care se pot transforma una în alta.
Conform conceptelor de știință fizică, energia este capacitatea unui corp sau a unui sistem de corpuri de a lucra. Există diferite clasificări ale tipurilor și formelor de energie. O persoană din viața sa de zi cu zi întâlnește cel mai adesea următoarele tipuri de energie: mecanică, electrică, electromagnetică, termică, chimică, atomică (intranucleară). Ultimele trei tipuri se referă la forma internă a energiei, adică datorită energiei potențiale de interacțiune a particulelor care alcătuiesc corpul sau a energiei cinetice a mișcării lor aleatorii.
Dacă energia este rezultatul unei modificări a stării de mișcare a punctelor sau corpurilor materiale, atunci se numește cinetică ; include energia mecanică a mișcării corpurilor, energia termică datorată mișcării moleculelor.
Dacă energia este rezultatul unei modificări a poziției relative a părților unui sistem dat sau a poziției sale în raport cu alte corpuri, atunci se numește potenţial ; include energia maselor care sunt atrase de legea gravitației universale, energia poziției particulelor omogene, de exemplu, energia unui corp deformat elastic, energia chimică.
Energia în științele naturii, în funcție de natură, este împărțită în următoarele tipuri.
Energia mecanică - se manifestă în timpul interacțiunii, mișcării corpurilor individuale sau a particulelor.
Include energia de mișcare sau rotație a corpului, energia de deformare în timpul îndoirii, întinderii, răsucirii, comprimării corpurilor elastice (arcuri). Această energie este utilizată cel mai mult pe diverse mașini - de transport și tehnologice.
Energie termală - energia mișcării dezordonate (haotice) și interacțiunea moleculelor de substanțe.
Energia termică, obținută cel mai adesea din arderea diferitelor tipuri de combustibil, este utilizată pe scară largă pentru încălzire, efectuând numeroase procese tehnologice (încălzire, topire, uscare, evaporare, distilare etc.).
Energie electrica – energia electronilor (curent electric) care se deplasează de-a lungul circuitului electric.
Energia electrică este utilizată pentru a obține energie mecanică folosind motoare electrice și pentru a efectua procese mecanice pentru prelucrarea materialelor: zdrobire, măcinare, amestecare; pentru efectuarea reacțiilor electrochimice; obținerea energiei termice în dispozitive și cuptoare electrice de încălzire; pentru prelucrarea directă a materialelor (prelucrarea cu descărcare electrică).
Energie chimica – este energia „stocată” în atomii substanțelor, care este eliberată sau absorbită în timpul reacțiilor chimice dintre substanțe.
Energia chimică este fie eliberată sub formă de căldură în timpul reacțiilor exoterme (de exemplu, combustia combustibilului), fie transformată în energie electrică în celulele galvanice și bateriile. Aceste surse de energie se caracterizează prin eficiență ridicată (până la 98%), dar cu capacitate redusă.
Energia magnetică - energia magneților permanenți, care au o cantitate mare de energie, dar „renunță” la ea cu mare reticență. Cu toate acestea, curentul electric creează în jurul său câmpuri magnetice puternice și puternice, prin urmare, cel mai adesea vorbesc despre energie electromagnetică.
Energiile electrice și magnetice sunt strâns interconectate una cu cealaltă, fiecare dintre ele putând fi considerată partea „inversă” a celeilalte.
Energie electromagnetică Este energia undelor electromagnetice, adică deplasarea câmpurilor electrice și magnetice. Include lumină vizibilă, infraroșu, ultraviolete, raze X și unde radio.
Astfel, energia electromagnetică este energie de radiație. Radiația transportă energia sub forma energiei undelor electromagnetice. Atunci când radiațiile sunt absorbite, energia sa este transformată în alte forme, cel mai adesea căldură.
Energie nucleara - energie localizată în nucleele atomilor așa-numitelor substanțe radioactive. Este eliberat în timpul fisiunii nucleelor \u200b\u200bgrele (reacție nucleară) sau fuziunii nucleelor \u200b\u200bușoare (reacție termonucleară).
Există, de asemenea, un nume vechi pentru acest tip de energie - energia atomică, dar acest nume reflectă inexact esența fenomenelor care duc la eliberarea unor cantități colosale de energie, cel mai adesea sub formă de energie termică și mecanică.
Energia gravitațională - energia datorată interacțiunii (gravitației) corpurilor masive, este deosebit de vizibilă în spațiul cosmic. În condiții terestre, aceasta este, de exemplu, energia „stocată” de un corp ridicat la o anumită înălțime deasupra suprafeței Pământului - energia gravitației.
Prin urmare, în funcție de nivelul de manifestare, se poate selecta energia macrocosmosului - gravitațional, energia interacțiunii corpurilor - mecanică, energia interacțiunilor moleculare - termică, energia interacțiunilor atomice - chimică, energia radiației - electromagnetică, energia conținute în nucleele atomilor - nucleare.
Știința modernă nu exclude existența altor tipuri de energie, care nu au fost încă înregistrate, dar nu încalcă o singură imagine natural-științifică a lumii și a conceptului de energie.
În sistemul internațional de unități SI, 1 Joule (J) este luat ca unitate de măsură a energiei. 1 J este echivalent
1 metru newton (Nm). Dacă calculele sunt legate de căldură, biologică și multe alte tipuri de energie, atunci o unitate din sistem este utilizată ca unitate de energie - calorie (cal) sau kilocalorie (kcal), 1cal \u003d 4,18 J. Pentru a măsura energia electrică, utilizați o unitate ca Watt · oră (Wh, kWh, MWh), 1 Wh \u003d 3,6 MJ. Pentru a măsura energia mecanică, utilizați valoarea de 1 kg m \u003d 9,8 J.
Energie extrasă direct din natură(energia combustibilului, apei, vântului, energia termică a Pământului, nucleară) și care poate fi transformată în electrică, termică, mecanică, chimică se numește primar... În conformitate cu clasificarea resurselor energetice pe baza epuizării, energia primară poate fi, de asemenea, clasificată. În fig. 2.1 prezintă o schemă de clasificare a energiei primare.

Smochin. 2.1. Clasificarea energiei primare

Când clasifică energia primară, acestea emit tradiţional și neconvențional tipuri de energie. Tipurile tradiționale de energie sunt cele care au fost utilizate pe scară largă de oameni de mulți ani. Tipurile de energie netradiționale includ acele tipuri care au început să fie utilizate relativ recent.
Tipurile tradiționale de energie primară includ: combustibilii fosili (cărbune, petrol etc.), hidroenergia fluvială și combustibilul nuclear (uraniu, toriu etc.).
Energia primită de o persoană după conversia energiei primare în instalații speciale - stații, numit secundar (energie electrică, energie a aburului, apă fierbinte etc.).
Beneficiile energiei electrice. Energia electrică este cea mai convenabilă formă de energie și poate fi considerată pe bună dreptate baza civilizației moderne. Majoritatea covârșitoare a mijloacelor tehnice de mecanizare și automatizare a proceselor de producție (echipamente, dispozitive computerizate), înlocuirea forței de muncă umane cu forța mașinii în viața de zi cu zi au o bază electrică.
Puțin mai mult de jumătate din toată energia consumată este utilizată sub formă de căldură pentru nevoi tehnice, încălzire, gătit, restul - sub formă de mecanică, în principal în instalații de transport și energie electrică. Mai mult, cota de energie electrică crește în fiecare an.
(fig. 2.2).
Energie electrica - o formă mai versatilă de energie. Ea a găsit o largă aplicare în viața de zi cu zi și în toate sectoarele economiei naționale. Există peste patru sute de nume de aparate electrice de uz casnic: frigidere, mașini de spălat, aparate de aer condiționat, ventilatoare, televizoare, magnetofoane, dispozitive de iluminat etc. Este imposibil să ne imaginăm o industrie fără energie electrică. În agricultură, utilizarea energiei electrice este în continuă expansiune: hrănirea și udarea animalelor, îngrijirea acestora, încălzirea și ventilația, incubatoare, aeroterme, uscătoare etc.
Electrificare - baza progresului tehnic în orice ramură a economiei naționale. Permite înlocuirea resurselor energetice incomode cu un tip universal de energie - energie electrică care poate fi transmisă pe orice distanță, convertită în alte tipuri de energie, de exemplu, mecanică sau termică și împărțită între consumatori. Electricitate - o formă de energie foarte convenabilă și economică.

Smochin. 2.2. Dinamica consumului de energie electrică

Energia electrică are astfel de proprietăți care o fac indispensabilă în mecanizarea și automatizarea producției și în viața umană de zi cu zi:
1. Energia electrică este universală, poate fi utilizată în diverse scopuri. În special, este foarte ușor să-l transformați în căldură. Acest lucru se face, de exemplu, în surse electrice de lumină (becuri incandescente), în cuptoare tehnologice utilizate în metalurgie, în diferite dispozitive de încălzire și încălzire. Transformarea energiei electrice în energie mecanică este utilizată în acționările motoarelor electrice.
2. Atunci când energia electrică este consumată, aceasta poate fi divizată infinit. Deci, puterea mașinilor electrice, în funcție de scopul lor, este diferită: de la fracțiunea de watt în micromotoare utilizate în multe ramuri ale tehnologiei și în produsele de uz casnic, până la valori uriașe care depășesc un milion de kilowați în generatoarele de centrale electrice.
3. În procesul de generare și transmitere a energiei electrice, este posibilă concentrarea puterii sale, creșterea tensiunii și transmiterea oricărei cantități de energie electrică de la centrala electrică, unde este generată, către toți consumatorii săi, atât pe scurt cât și pe termen lung. distanțe.

Legea conservării energiei

În orice discuție a problemelor legate de utilizarea energiei, este necesar să se distingă energia mișcării ordonate, cunoscută în tehnologie sub numele de energie liberă (mecanică, chimică, electrică, electromagnetică, nucleară) și energia mișcării haotice, adică căldură.
Orice formă de energie liberă poate fi utilizată aproape complet. În același timp, energia haotică a căldurii, transformată în energie mecanică, se pierde din nou sub formă de căldură. Nu suntem în măsură să ordonăm complet mișcarea aleatorie a moleculelor, transformându-i energia în energie liberă. Mai mult, în prezent, practic nu există nicio modalitate de a converti direct energia chimică și nucleară în energie electrică și mecanică, ca cele mai utilizate. Este necesar să se transforme energia internă a substanțelor în energie termică, apoi în energie mecanică sau electrică cu pierderi inevitabile de căldură mari.
Astfel, toate tipurile de energie, după efectuarea unor lucrări utile, sunt transformate în căldură cu o temperatură mai scăzută, ceea ce este practic inadecvat pentru o utilizare ulterioară.
Dezvoltarea științelor naturale de-a lungul vieții omenirii a dovedit în mod incontestabil că, indiferent de tipurile noi de energie care au fost descoperite, s-a dezvăluit în curând o mare regulă. Suma tuturor tipurilor de energie a rămas constantă, ceea ce a condus în cele din urmă la afirmația: energia nu se creează niciodată din nimic și nu este distrusă fără urmă, ea trece doar de la un tip la altul.
În știința și practica modernă, această schemă este atât de utilă încât este capabilă să prezică apariția de noi tipuri de energie.
Dacă se detectează o modificare a energiei care nu este inclusă în lista tipurilor de energie cunoscute în prezent, dacă se dovedește că energia dispare sau apare din nimic, atunci un nou tip de energie va fi mai întâi „inventat” și apoi va fi găsit un nou tip de energie care va lua în considerare această abatere de la constanța energiei, adică legea conservării energiei.
Legea conservării energiei a fost confirmată în diverse domenii - de la mecanica newtoniană la fizica nucleară. Mai mult, legea conservării energiei nu este doar o figură a imaginației sau generalizarea experimentelor. De aceea, putem fi pe deplin de acord cu afirmația unuia dintre cei mai mari fizicieni teoretici Poincaré: „Deoarece nu suntem în măsură să oferim o definiție generală a energiei, principiul conservării acesteia înseamnă că există ceva, rămânând constantă. Prin urmare, indiferent de ideile noi despre lume care ne vor aduce experimente viitoare, știm dinainte: vor avea ceva care rămâne constant, care poate fi numit ENERGIE ".
Având în vedere cele de mai sus, ar fi corect din punct de vedere terminologic să spunem nu „economie de energie”, deoarece este imposibil să „economisim” energie, ci „utilizarea eficientă a energiei”.
etc .................

Energia este abilitatea de a lucra: mișcați, mutați obiecte, produce căldură, sunet sau electricitate.

Ce este energia?

Energia este ascunsă peste tot - în razele solare sub formă de energie termică și luminoasă, în jucător sub formă de energie sonoră și chiar într-o bucată de cărbune sub formă de energie chimică acumulată. Obținem energie din alimente, iar motorul unei mașini o obține din combustibil - benzină sau gaz. În ambele cazuri, este energie chimică. Există și alte forme de energie: căldură, lumină, sunet, electrică, nucleară. Energia este ceva invizibil și intangibil, dar capabil să se acumuleze și să se deplaseze de la o formă la alta. Nu dispare niciodată.

Mișcare mecanică

Unul dintre principalele tipuri de energie este cinetica - energia mișcării. Obiectele grele care se mișcă cu viteză mare transportă mai multă energie cinetică decât obiectele ușoare sau cu mișcare lentă. De exemplu, energia cinetică a unui autoturism este mai mică decât cea a unui camion care circulă cu aceeași viteză.

Energie termală

Energia termică nu poate exista fără energie cinetică. Temperatura unui corp fizic depinde de viteza de mișcare a atomilor din care este compus. Cu cât atomii se mișcă mai repede, cu atât obiectul se încălzește mai mult. Prin urmare, energia termică a unui corp este considerată energia cinetică a atomilor săi.

Circulația energiei

Soarele este principala sursă de energie pe Pământ. Se transformă în mod constant în alte forme de energie. Sursele naturale de energie includ, de asemenea, petrol, gaz și cărbune, care, de fapt, au un aport suficient de energie solară.

Stoc pentru utilizare viitoare

Energia poate fi stocată. Izvorul stochează energie atunci când este comprimat. Când este eliberat, acesta se îndreaptă, transformând energia potențială în energie cinetică. O piatră care se află deasupra unei stânci are, de asemenea, energie potențială; atunci când cade, este convertită în energie cinetică.

Transformarea energiei

Legea conservării energiei spune că energia nu dispare niciodată, ci doar se transformă într-o altă formă. De exemplu, dacă un băiat care merge cu bicicleta frânează și se oprește, energia sa cinetică scade la zero. Dar nu dispare complet, ci trece în alte tipuri de energie - căldură și sunet. Fricțiunea pneurilor bicicletei la sol generează căldură, care încălzește atât solul, cât și roțile. Iar energia sonoră se manifestă prin scârțâitul frânelor și al anvelopelor.

Muncă, energie și putere

Transferul de energie este muncă. Cantitatea de muncă efectuată depinde de amploarea forței și de distanța de mișcare a obiectului. De exemplu, o grea face o treabă excelentă ridicând bara. Viteza cu care se lucrează se numește putere. Cu cât ridicatorul de greutate ridică mai repede greutatea, cu atât este mai mare puterea lui. Energia se măsoară în jouli (J) și puterea în wați (W).

Consumul de energie

Energia nu dispare niciodată, dar dacă nu este folosită pentru muncă, va fi irosită. Cel mai adesea, energia este irosită în producția de căldură.

De exemplu, un bec transformă doar o cincime din energia electrică în lumină și orice altceva se transformă în căldură inutilă. Eficiența scăzută a motoarelor auto duce la faptul că se pierde o cantitate echitabilă de combustibil.

Energia jocului de paintball

Când se joacă cu energie, își schimbă constant starea - potențialul se transformă în cinetic. Mingea în mișcare tinde să se oprească din cauza fricțiunii din partea mașinii. Energia sa este cheltuită pentru depășirea forței de frecare, dar nu dispare, ci se transformă în căldură. Când jucătorul dă mingii energie suplimentară prin apăsarea paletei, mișcarea mingii este accelerată.

Acestea sunt toate tipuri diferite de energie. Toate procesele care apar în natură necesită energie. În orice proces, un tip de energie este transformat în altul. Produse alimentare - cartofi, pâine etc. Sunt stocarea de energie. Aproape toată energia utilizată pe Pământ provine de la Soare. transferă pe Pământ atâta energie cât ar fi produsă de 100 de milioane de centrale puternice.

Tipuri de energie

Energia vine în multe forme diferite. Pe lângă termică, lumină și energie, există și energie chimică, cinetică și potențială. Becul emite căldură și energie luminoasă. Energia sonoră este transmisă prin. Undele fac să vibreze timpanele, motiv pentru care auzim sunete. Energia chimică este eliberată în curs. Alimentele, combustibilul (cărbune, benzină), precum și bateriile sunt stocarea energiei chimice. Alimentele sunt un depozit de energie chimică eliberată în interiorul corpului.

Corpurile în mișcare au energie cinetică, adică energia mișcării. Cu cât corpul se mișcă mai repede, cu atât este mai mare energia cinetică. Pierzând viteza, corpul pierde energia cinetică. Lovind un obiect staționar, corpul în mișcare îi transferă o parte din energia sa cinetică și o aduce. O parte din energia primită din alimente este transformată de animale în energie cinetică.

Energia potențială este posedată de corpuri situate într-un câmp de forță, de exemplu, într-un câmp gravitațional sau magnetic. Corpurile elastice sau rezistente (cu capacitatea de a se întinde) au o energie potențială de tensiune sau elasticitate. Pendulul are energia potențială maximă atunci când se află în punctul său cel mai înalt. Pe măsură ce se desfășoară, arcul își eliberează energia potențială și face ca roțile din ceas să se întoarcă. Plantele primesc energie și produc nutrienți - creează rezerve de energie chimică.

Transformarea energiei

Legea conservării energiei spune că energia nu se creează din nimic și nu se pierde fără urmă. Cu toate procesele care au loc în natură, un tip de energie este transformat în altul. Energia chimică a bateriilor lanternei este transformată în energie electrică. Într-un bec, energia electrică este transformată în căldură și lumină. Am dat un exemplu al acestui „lanț energetic” pentru a vă arăta cum un tip de energie se transformă în altul.

Cărbunele este rămășițele comprimate ale unei plante care a trăit cu mulți ani în urmă. Cândva, ei primeau energie de la Soare. Cărbunele este un depozit de energie chimică. Când cărbunele este ars, energia sa chimică este transformată în căldură. Energia termică se încălzește și se evaporă. Aburul transformă turbina. producând astfel energie cinetică - energia mișcării. Generatorul transformă energia cinetică în energie electrică. Diverse dispozitive - lămpi, încălzitoare, magnetofoane - consumă energie electrică și o traduc în sunet, lumină și căldură.

Rezultatul final este că multe procese de conversie a energiei sunt lumina și căldura. Deși energia nu dispare, ea merge în spațiu și este dificil de captat și folosit.

Energie solara

Energia soarelui ajunge sub formă de unde electromagnetice. Acesta este singurul mod în care energia poate fi transmisă prin spațiul cosmic. Poate fi folosit pentru a genera electricitate folosind celule solare sau pentru a încălzi apa din colectoarele solare. Panoul colector absoarbe energia termică de la soare. Figura arată o vedere în secțiune a panoului colector. Panoul negru absoarbe energia termică provenită de la soare, iar apa din conducte se încălzește. Așa este amenajat acoperișul unei case încălzite de Soare. Energia solară este transferată în apa utilizată pentru nevoile casnice și încălzire. Căldura în exces pătrunde în stocarea energiei. Energia este stocată prin reacții chimice.

Resurse energetice

Avem nevoie de energie pentru iluminatul și încălzirea caselor, pentru gătit, astfel încât fabricile să poată lucra și mașinile să se miște. Această energie este generată de arderea combustibilului. Există și alte modalități de a obține energie - de exemplu, este produsă hidrocentrale... Aproape jumătate dintre ei ard lemne, bălegar sau cărbune pentru gătit și încălzit.

Se numesc lemn, cărbune, petrol și gaze naturale resurse neregenerabileîntrucât sunt folosite o singură dată. Soarele, vântul, apa este resurse regenerabile de energie, deoarece ei înșiși nu dispar în timpul producției de energie. În activitățile sale, o persoană folosește resurse fosile pentru producerea de energie - 77%, lemn - 11%, resurse regenerabile de energie - 5% și - 3%. Cărbunele, petrolul și gazele naturale le numim combustibili fosili, deoarece le extragem din intestinele Pământului. Au fost formate din rămășițele plantelor și animalelor. Aproape 20% din energia pe care o folosim provine din cărbune. Când combustibilul este ars, intră dioxid de carbon și alte gaze. Acesta este parțial motivul pentru fenomene precum ploaia acidă și efectul de seră. Doar aproximativ 5% din energie provine din surse regenerabile. Aceasta este energia Soarelui, a apei și a vântului. O altă sursă de energie regenerabilă este gazul putrezit. Când materia organică se descompune, se degajă gaze, în special metan. Constă în principal din gaz natural, care este folosit pentru încălzirea caselor și încălzirea apei. De câteva milenii, oamenii folosesc energia eoliană pentru a muta nave cu vele și pentru a transforma morile de vânt. Vântul poate genera electricitate și poate pompa apă.

Unități de energie și putere

Pentru a măsura cantitatea de energie, se folosește o unitate specială - joule (J). O mie de jouli este un kilojoule (kJ). Un măr obișnuit (aproximativ 100 g) conține 150 kJ de energie chimică. 100 g de ciocolată conțin 2335 kJ. Puterea este cantitatea de energie utilizată pe unitate de timp. Puterea se măsoară în wați (W). Un watt este egal cu un joule pe secundă. Cu cât un anumit mecanism produce mai multă energie într-un anumit timp, cu atât este mai mare puterea sa. Un bec de 60 de wați folosește 60 de jouli pe secundă, iar un bec de 100 de wați utilizează 100 de jouli pe secundă.

Eficienţă

Orice mecanism consumă un tip de energie (de exemplu, electric) și îl transformă într-un alt tip de energie. Eficiența (eficiența) mecanismului este cu atât mai mare, cu cât cea mai mare parte a energiei consumate este convertită în energia necesară. Eficiența aproape tuturor vehiculelor este scăzută. În medie, o mașină transformă doar 15% din energia chimică a benzinei în energie cinetică. Toate celelalte energii sunt transformate în căldură. Eficiența lămpilor fluorescente este mai mare decât cea a becurilor convenționale, deoarece lămpile fluorescente transformă mai multă energie electrică în lumină și folosesc mai puțină energie pentru a genera căldură.