Види енергії – відомі людству типи енергії. Енергія та її види
Слово "енергія" в перекладі з грецької означає "дія". Енергійним ми називаємо людину, яка активно рухається, виробляючи при цьому безліч різноманітних дій.
Енергія у фізиці
І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати та вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи сусід, швидше за все, відмовиться повторити тридцять-п'ятдесят разів одну і ту ж дію, коли раптом вам спаде на думку дослідити феномен його енергійності.
А ось у фізиці ви можете повторювати майже будь-які досліди як завгодно багато разів, проводячи необхідні вам дослідження. Так і вивчення енергії. Вчені-дослідники вивчили та позначили безліч видів енергії у фізиці. Це електрична, магнітна, атомна енергія тощо. Але зараз ми поговоримо про механічну енергію. А конкретніше про кінетичну та потенційну енергію.
Кінетична та потенційна енергія
У механіці вивчають рух та взаємодію тіл один з одним. Тому прийнято розрізняти два види механічної енергії: енергію, обумовлену рухом тіл, або кінетичну енергію, та енергію, обумовлену взаємодією тіл, або потенційну енергію.
У фізиці існує загальне правило, що пов'язує енергію та роботу. Щоб знайти енергію тіла, треба знайти роботу, яка необхідна для переведення тіла в даний стан з нульового, тобто такого, за якого його енергія дорівнює нулю.
Потенціальна енергія
У фізиці потенційною енергією називають енергію, яка визначається взаємним становищем тіл, що взаємодіють, або частин одного і того ж тіла. Тобто, якщо тіло підняте над землею, воно має можливість падаючи, зробити якусь роботу.
І можлива величина цієї роботи дорівнюватиме потенційної енергії тіла на висоті h. Для потенційної енергії формула визначається за такою схемою:
A=Fs=Fт*h=mgh, або Eп=mgh,
де Eп потенційна енергія тіла,
m маса тіла,
h - висота тіла над поверхнею землі
g) прискорення вільного падіння.
Причому за нульове положення тіла може бути прийняте будь-яке зручне нам положення залежно від умов досвіду та вимірювань, що проводяться, не тільки поверхню Землі. Це може бути поверхня підлоги, столу і таке інше.
Кінетична енергія
У випадку, коли тіло рухається під впливом сили, воно вже не тільки може, а й виконує якусь роботу. У фізиці кінетичною енергією називається енергія, яку має тіло внаслідок свого руху. Тіло, рухаючись, витрачає свою енергію та здійснює роботу. Для кінетичної енергії формула розраховується так:
A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv ^ 2) / 2, або Eк = (mv ^ 2) / 2
де Ек кінетична енергія тіла,
m маса тіла,
v швидкість тіла.
З формули видно, що чим більша маса і швидкість тіла, тим вища його кінетична енергія.
Кожне тіло має або кінетичну, або потенційну енергію, або і ту, і іншу відразу, як, наприклад, літак.
План лекції:
1). Поняття енергії. Основні види енергії, їхня характеристика.
2).Традиційна енергетика та її характеристика.
3).Способи отримання теплової та електричної енергії.
Концепція енергії. Основні види енергії.Енергія(грец.-дія, діяльність)-загальна кількісна міра різних форм руху матерії.
З цього визначення випливає:
· Енергія-це щось, що проявляється лише при зміні стану (положення) різних об'єктів навколишнього нас світу;
· Енергія-це щось, здатне переходити з однієї форми в іншу;
· Енергія характеризується здатністю виробляти корисну для людини роботу;
· Енергія - це щось, що можна об'єктивно визначити, кількісно виміряти.
Енергія є основою життя Землі. Рослини поглинають сонячну енергію у процесі фотосинтезу; тварини споживають цю енергію непрямим шляхом, поїдаючи рослин та інших тварин. Людина споживає сонячну енергію різними шляхами, зокрема і з їжею. Ще в давнину людина навчилася переробляти енергію Сонця шляхом спалювання біологічної матерії (наприклад, деревини або гною). І зараз мільйони людей використовують ці важливі джерела енергії для приготування їжі або обігріву житла – перших життєвих потреб людини.
Сучасні енергосистеми є невід'ємним компонентом інфраструктури суспільства, особливо промислово розвинених країн, які витрачають приблизно 4/5 енергоносіїв і в яких мешкає лише ¼ населення планети. На країни третього світу, де живе ¾ населення Землі, припадає близько 1/5 світового споживання енергії.
Враховуючи, що енергія є найважливішим елементом сталого розвитку будь-якої держави, кожна з них прагне розробити такі способи енергопостачання, які найкраще забезпечували б розвиток і підвищення якості життя людей, особливо в країнах, що розвиваються, при одночасному зведенні до мінімуму впливу людської діяльності на здоров'я людей і навколишнє середовище.
p align="justify"> Електроенергетика є найважливішою галуззю економіки будь-якої країни, оскільки її продукція (електрична енергія) відноситься до універсального виду енергії. Її легко можна передавати на значні відстані, ділити на велику кількість споживачів. Без електричної енергії неможливо здійснювати багато технологічних процесів, як неможливо уявити наше повсякденне життя без опалення, освітлення, охолодження, транспорту, телевізора, холодильника, пральної машини, пилососа, праски, використання сучасних засобів зв'язку (телефон, телеграф, телефакс, ЕОМ), які також споживають електроенергію.
Однією із специфічних особливостей електроенергетики і те, що її продукція на відміну інших галузей промисловості неспроможна накопичуватися у запас складі для наступного споживання. Кожного часу її виробництво має відповідати її споживанню.
Енергію в залежності від природи ділять на такі види:
Механічна енергія-проявляється при взаємодії, русі окремих тіл або частинок. До неї відносять енергію руху чи обертання тіла, енергію деформації при згинанні, розтягуванні, закручуванні, стисканні пружних тіл (пружин). Ця енергія найбільш широко використовується в різних машинах-транспортних та технологічних.
Теплова енергія – енергія невпорядкованого (хаотичного) руху та взаємодії молекул речовин. Теплова енергія, що отримується найчастіше при спалюванні різних видів палива, широко застосовується для опалення, проведення численних технологічних процесів (нагрівання, плавлення, сушіння, випарювання, перегонки тощо).
Електрична енергія - енергія електронів, що рухаються по електричному ланцюгу (електричного струму). Електрична енергія застосовується для отримання механічної енергії за допомогою електродвигунів та здійснення механічних процесів обробки матеріалів: дроблення, подрібнення, перемішування; щодо електрохімічних реакцій; отримання теплової енергії в електронагрівальних пристроях та печах; для безпосередньої обробки матеріалів (електроерозійна обробка).
Хімічна енергія - це енергія, "запасена" в атомах речовин, яка вивільняється або поглинається при хімічних реакціях між речовинами. Хімічна енергія або виділяється у вигляді теплової при проведенні екзотермічних реакцій (наприклад, горіння палива), або перетворюється на електричну в гальванічних елементах та акумуляторах. Ці джерела енергії характеризуються високим ККД (до 98%), але низькою ємністю.
Магнітна енергія - енергія постійних магнітів, що володіють великим запасом енергії, але "віддають" її дуже неохоче. Однак електричний струм створює навколо себе протяжні, сильні магнітні поля, тому найчастіше говорять про електромагнітну енергію.
Електрична та магнітна енергії тісно взаємопов'язані одна з одною, кожну з них можна розглядати як «оборотну» сторону іншої.
Електромагнітна енергія – це енергія електромагнітних хвиль, тобто. рухомих електричного та магнітного полів. Вона включає видиме світло, інфрачервоні, ультрафіолетові, рентгенівські промені та радіохвилі. Таким чином, електромагнітна енергія - це енергія випромінювання. Випромінювання переносить енергію у формі енергії електромагнітної хвилі. Коли випромінювання поглинається, його енергія перетворюється на інші форми, найчастіше теплоту.
Ядерна енергія-енергія, локалізована в ядрах атомів про радіоактивних речовин. Вона вивільняється при розподілі важких ядер (ядерна реакція) або синтез легких ядер (термоядерна реакція).
Гравітаційна енергія - енергія, обумовлена взаємодією (тяжінням) масивних тіл, вона особливо відчутна в космічному просторі. У земних умовах, наприклад, енергія, «запасена» теплом, піднятим на певну висоту над поверхнею Землі – енергія сили тяжіння.
Таким чином, залежно від рівня прояву, можна виділити енергію макросвіту-гравітаційну енергію взаємодії тіл-механічну, енергію молекулярних взаємодій-теплову; енергію атомних взаємодій - хімічну енергію випромінювання - електромагнітну, енергію, укладену в ядрах атомів - ядерну.
Сучасна наука не виключає існування та інших видів енергії, поки не зафіксованих, але не порушують єдину природничо картину світу і поняття про енергію.
За великим рахунком, поняття енергії, ідеї про неї штучні та створені спеціально для того, щоб бути результатом наших роздумів про навколишній світ. На відміну від матерії, про яку ми можемо сказати, що вона існує, енергія - це плід думки людини, її "винахід", побудована так, щоб була можливість описати різні зміни в навколишньому світі і в той же час говорити про сталість, збереження чого те, що було названо енергією, навіть якщо наше уявлення про енергію змінюватиметься з року в рік.
Одиницею виміру енергії є 1 Дж (Джоуль), для виміру механічної енергії використовують величину 1 кгм=9,8 Дж, електричної енергії–1 кВт/год=3,6 МДж, у своїй 1 Дж=1 Вт/С.
Слід зазначити, що у природничо літературі теплову, хімічну і ядерну енергії іноді поєднують поняттям внутрішньої енергії, тобто. ув'язнений усередині речовини.
Первинна енергія - це енергія, яка міститься в таких видах природних (джерел) ресурсів, як деревина, вугілля, нафта, природні газ, уран, енергія вітру, сонця, гідроенергія, і може бути перетворена на електричну, теплову, механічну, хімічну.
Вторинна енергія – це форми, більш придатні для експлуатації, які можуть бути перетворена первинна енергія, такі, як електроенергія і бензин. Вторинна енергія виходить після перетворення первинної на спеціальних установках.
У первинній енергії не бракує. Сонце дарує нам свою енергію щодня. Ми бачимо її в різних формах. Так, наприклад, дерева та рослини, пропускаючи через себе сонячні промені, перетворять цю енергію на рослинну біомасу. Величезна кількість сонячної енергії накопичилося у матеріалах земної кори (торф, нафту, вугілля).
Загальні запаси первинної енергії, куди може розраховувати людство, оцінюються ресурсами, які можна розділити на великі групи: відновлювані і невідновлювані.
Відновлювана – це енергія сонця, вітру, хвиль, біомаси (деревини чи рослин), геотермальна та гідроенергія.
Відновлювана енергія:
· Падаюча на поверхню Землі сонячна енергія;
· Геофізична енергія (вітеру, річок, морських припливів та відливів);
· Енергія біомаси (деревина, відходи рослинництва, відходи тваринництва).
Невідновлювана енергія – це енергія, що міститься в органічному паливі: вугілля, нафта, природний газ, які дають сьогодні понад 80% енергії. Плюс уран (торій та ін.).
Використання запасів органічного палива може бути пов'язане з великими витратами на розробку, транспортування цих ресурсів, охорону праці та довкілля.
Традиційну енергетикуголовним чином поділяють на електроенергетику та теплоенергетику.
Найбільш зручний вид енергії - електрична, яка може вважатися основою цивілізації. Перетворення первинної енергії на електричну проводиться на електростанціях: ТЕС, ГЕС, АЕС.
Характерною рисою традиційної енергетики є її давня та гарна освоєність, вона пройшла тривалу перевірку у різноманітних умовах експлуатації. Основну частку електроенергії в усьому світі отримують саме на традиційних електростанціях, їхня одинична електрична потужність дуже часто перевищує 1000 МВт. Традиційна енергетика ділиться на кілька напрямків:
· Теплова енергетика;
· Гідравлічна енергетика;
· Ядерна енергетика.
Ця енергетика є традиційною, тому що для виробництва вторинних енергоресурсів використовуються такі невідновлювані ресурси, як нафта, газ, уран. Гідроенергетика використовує енергію водяного потоку. Використання лише традиційної енергетики веде як до виснаження надр землі, до значного погіршення екологічної ситуації планети. Основною проблемою є висока емісія вуглекислого газу в атмосферу, спричинена спалюванням вугілля, нафти та природного газу. Тільки на погіршення екології планети впливає вирубка лісів, осушення боліт тощо.
Електроенергетика вимагає та постачає споживачам електричну енергію. Вона включає електричні станції, підстанції, лінії електропередач, центри споживання електричної енергії.
Теплоенергетика виробляє та постачає споживачеві теплову енергію (пар, гаряча вода). До неї входять теплові станції, теплові сітки (трубопроводи гарячої води та пари), центри споживання теплової енергії.
Найзручніший вид енергії - електрична, яка по праву вважається основою цивілізації.
Переваги електричної енергії перед іншими видами енергії, а саме:
· Електричну енергію легко перетворити на інші види енергії (механічну, теплову, світлову, хімічну та ін), і навпаки, в електричну енергію легко перетворюються будь-які інші види енергії;
· Електричну енергію можна передавати на будь-які відстані. Це дозволяє будувати електростанції у місцях, де є природні енергетичні ресурси, і передавати електричну енергію у місця, де розташовані джерела промислової сировини, але немає місцевої енергетичної бази;
· Електричну енергію зручно дробити на будь-які частини в електричних ланцюгах (потужність приймачів електроенергії може бути від часток вата до тисячі кіловат);
· Процеси отримання, передачі та споживання електроенергії легко піддаються автоматизації;
· Процеси, в яких використовується електрична енергія, допускають просте керування (натискання кнопки, вимикача тощо)
Особливо слід відзначити суттєву зручність застосування електричної енергії при автоматизації виробничих процесів завдяки точності та чутливості електричних методів контролю та управління. Використання електричної енергії дозволило підвищити продуктивність праці в усіх сферах діяльності людини, автоматизувати майже всі технологічні процеси в промисловості, на транспорті, у сільському господарстві та в побуті, а також створити комфорт у виробничих та житлових приміщеннях. Крім того, електричну енергію широко використовують у технологічних установках для нагрівання виробів, плавлення металів за допомогою електрохімії, очищення матеріалів та газів тощо.
В даний час електрична енергія є практично єдиним видом енергії для штучного освітлення. Можна сказати, що без електричної енергії неможливе нормальне життя сучасного суспільства.
Єдиним недоліком електричної енергії є неможливість запасати її у великих кількостях та зберігати ці запаси протягом тривалого часу. Запаси електричної енергії в акумуляторах, гальванічних елементах і конденсаторах достатні лише роботи порівняно малопотужних пристроїв, причому терміни її збереження обмежені. Тому електрична енергія має бути вироблена тоді, коли її вимагає споживач, і в тій кількості, в якій вона необхідна.
Споживачами енергії є: промисловість, транспорт, сільське господарство, житлово-комунальне господарство, сфера збуту та обслуговування. Якщо загальну енергію застосовуваних первинних енергоресурсів прийняти за 100%, то корисна енергія складе лише 35-40%, решта втрачається, причому більша частина – у вигляді теплоти.
Енергія – загальна основа природних явищ, базис культури та всієї діяльності. В той же час під енергією(грецька – дія, діяльність) розуміється кількісна оцінка різних форм руху матерії, які можуть перетворюватися одна на одну.Відповідно до уявлень фізичної науки, енергія – це здатність тіла чи системи тіл виконувати роботу. Існують різні класифікації видів та форм енергії. Людина у своєму повсякденному житті найчастіше зустрічається з такими видами енергії: механічна, електрична, електромагнітна, теплова, хімічна, атомна (внутрішньодерна). Останні три види ставляться до внутрішньої форми енергії, тобто. обумовлені потенційною енергією взаємодії частинок, що становлять тіло, або кінетичною енергією їхнього безладного руху.
Якщо енергія – результат зміни стану руху матеріальних точок чи тіл, вона називається кінетичної ; до неї відносять механічну енергію руху тіл, теплову енергію, зумовлену рухом молекул.
Якщо енергія – результат зміни взаємного розташування частин цієї системи чи її становища стосовно іншим тілам, вона називається потенційною ; до неї відносять енергію мас, що притягуються згідно із законом всесвітнього тяжіння, енергію становища однорідних частинок, наприклад, енергію пружного деформованого тіла, хімічну енергію.
Енергію в природознавстві залежно від природи поділяють такі види.
Механічна енергія – проявляється при взаємодії, русі окремих тіл чи частинок.
До неї відносять енергію руху чи обертання тіла, енергію деформації при згинанні, розтягуванні, закручуванні, стисканні пружних тіл (пружин). Ця енергія найбільше широко використовується в різних машинах – транспортних і технологічних.
Теплова енергія – енергія невпорядкованого (хаотичного) руху та взаємодії молекул речовин.
Теплова енергія, що отримується найчастіше при спалюванні різних видів палива, широко застосовується для опалення, проведення численних технологічних процесів (нагрівання, плавлення, сушіння, випарювання, перегонки тощо).
Електрична енергія – енергія електронів, що рухаються по електричному ланцюгу (електричного струму).
Електрична енергія застосовується для отримання механічної енергії за допомогою електродвигунів та здійснення механічних процесів обробки матеріалів: дроблення, подрібнення, перемішування; щодо електрохімічних реакцій; отримання теплової енергії в електронагрівальних пристроях та печах; для безпосередньої обробки матеріалів (електроерозійна обробка).
Хімічна енергія – це енергія, "запасена" в атомах речовин, яка вивільняється або поглинається при хімічних реакціях між речовинами.
Хімічна енергія або виділяється у вигляді теплової при проведенні екзотермічних реакцій (наприклад, горінні палива), або перетворюється на електричну в гальванічних елементах та акумуляторах. Ці джерела енергії характеризуються високим ККД (до 98%), але низькою ємністю.
Магнітна енергія - Енергія постійних магнітів, що володіють великим запасом енергії, але «віддають» її дуже неохоче. Однак електричний струм створює навколо себе протяжні, сильні магнітні поля, тому найчастіше говорять про електромагнітну енергію.
Електрична та магнітна енергії тісно взаємопов'язані одна з одною, кожну з них можна розглядати як «оборотну» сторону іншої.
Електромагнітна енергія – це енергія електромагнітних хвиль, тобто. рухомих електричного та магнітного полів. Вона включає видиме світло, інфрачервоні, ультрафіолетові, рентгенівські промені та радіохвилі.
Отже, електромагнітна енергія – це енергія випромінювання. Випромінювання переносить енергію у формі енергії електромагнітної хвилі. Коли випромінювання поглинається, його енергія перетворюється на інші форми, найчастіше теплоту.
Ядерна енергія - Енергія, локалізована в ядрах атомів так званих радіоактивних речовин. Вона вивільняється при розподілі важких ядер (ядерна реакція) або синтез легких ядер (термоядерна реакція).
Існує і стара назва даного виду енергії – атомна енергія, проте ця назва неточно відображає сутність явищ, що призводять до вивільнення колосальних кількостей енергії, найчастіше у вигляді теплової та механічної.
Гравітаційна енергія - Енергія, обумовлена взаємодією (тяжінням) масивних тіл, вона особливо відчутна в космічному просторі. У земних умовах, наприклад, енергія, «запасена» тілом, піднятим на певну висоту над поверхнею Землі – енергія сили тяжіння.
Таким чином, залежно від рівня прояви, можна виділити енергію макросвіту – гравітаційну, енергію взаємодії тіл – механічну, енергію молекулярних взаємодій – теплову, енергію атомних взаємодій – хімічну, енергію випромінювання – електромагнітну, енергію, що у ядрах атомів – ядерну.
Сучасна наука не виключає існування та інших видів енергії, поки не зафіксованих, але не порушують єдину природничо картину світу і поняття про енергію.
У Міжнародній системі одиниць СІ як одиниця виміру енергії прийнятий 1 Джоуль (Дж). 1 Дж еквівалентний
1 Ньютон метр (Нм). Якщо розрахунки пов'язані з теплотою, біологічною та багатьма іншими видами енергії, то як одиниця енергії застосовується позасистемна одиниця - калорія (кал) або кілокалорія (ккал), 1кал = 4,18 Дж. Для вимірювання електричної енергії користуються такою одиницею, як годину (Вт · год, кВт · год, МВт · год), 1 Вт · год = 3,6 МДж. Для вимірювання механічної енергії використовують величину 1 кг м = 9,8 Дж.
Енергія, що безпосередньо витягується в природі(енергія палива, води, вітру, теплова енергія Землі, ядерна), і яка може бути перетворена на електричну, теплову, механічну, хімічну називається первинної. Відповідно до класифікації енергоресурсів за ознакою вичерпності можна класифікувати і первинну енергію. На рис. 2.1 представлено схему класифікації первинної енергії.
Мал. 2.1. Класифікація первинної енергії
При класифікації первинної енергії виділяють традиційні
і нетрадиційні
види енергії. До традиційних належать такі види енергії, які багато років широко використовувалися людиною. До нетрадиційних видів енергії відносять такі види, які почали використовувати порівняно недавно.
До традиційних видів первинної енергії відносять: органічне паливо (вугілля, нафту тощо), гідроенергію річок та ядерне паливо (уран, торій та ін.).
Енергія, одержувана людиною, після перетворення первинної енергії на спеціальних установках - станціях, називається вторинною
(Електрична енергія, енергія пари, гарячої води тощо).
Переваги електроенергії.Електрична енергія є найзручнішим видом енергії і може вважатися основою сучасної цивілізації. Переважна більшість технічних засобів механізації та автоматизації виробничих процесів (обладнання, прилади ЕОМ), заміна людської праці машинною в побуті мають електричну основу.
Дещо більше половини всієї споживаної енергії використовується у вигляді тепла для технічних потреб, опалення, приготування їжі, частина - у вигляді механічної, насамперед у транспортних установках, і електричної енергії. Причому частка електричної енергії з кожним роком зростає
(Рис. 2.2).
Електрична енергія
- Більш універсальний вид енергії. Вона знайшла широке застосування у побуті та у всіх галузях народного господарства. Налічується понад чотириста найменувань електропобутових приладів: холодильники, пральні машини, кондиціонери, вентилятори, телевізори, магнітофони, освітлювальні прилади тощо. Не можна уявити промисловість без електричної енергії. У сільському господарстві застосування електрики безперервно розширюється: годування та напування тварин, догляд за ними, опалення та вентиляція, інкубатори, калорифери, сушарки тощо.
Електрифікація
- Основа технічного прогресу будь-якої галузі народного господарства. Вона дозволяє замінити незручні для використання енергетичні ресурси універсальним видом енергії – електричною енергією, яку можна передавати на будь-яку відстань, перетворювати на інші види енергії, наприклад, на механічну чи теплову, ділити її між споживачами. Електрика
– дуже зручний для застосування та економічний вид енергії.
Мал. 2.2. Динаміка споживання електричної енергії
Електрична енергія має такі властивості, які роблять її незамінною в механізації та автоматизації виробництва та в повсякденному житті людини:
1. Електрична енергія універсальна, вона може бути використана для різних цілей. Зокрема, її дуже просто перетворити на тепло. Це робиться, наприклад, в електричних джерелах світла (лампочках розжарювання), в технологічних печах, що використовуються в металургії, різних нагрівальних і опалювальних пристроях. Перетворення електричної енергії на механічну використовується в приводах електричних моторів.
2. При споживанні електричної енергії можна нескінченно дробити. Так, потужність електричних машин в залежності від їх призначення різна: від часток вата в мікродвигунах, що застосовуються в багатьох галузях техніки та в побутових виробах, до величезних величин, що перевищують мільйон кіловат, у генераторах електростанцій.
3. У процесі виробництва та передачі електричної енергії можна концентрувати її потужність, збільшувати напругу і передавати по проводах як на малі, так і на великі відстані будь-яку кількість електричної енергії від електростанції, де вона виробляється, всім її споживачам.
Закон збереження енергії
При будь-яких обговорення питань, пов'язаних з використанням енергії, необхідно відрізняти енергію впорядкованого руху, відому в техніці під назвою вільної енергії (механічна, хімічна, електрична, електромагнітна, ядерна) та енергію хаотичного руху, тобто. теплоту.Будь-яка з форм вільної енергії може бути практично повністю використана. У той же час, хаотична енергія тепла при перетворенні на механічну енергію знову втрачається у вигляді тепла. Ми не можемо повністю впорядкувати випадковий рух молекул, перетворивши його енергію на вільну. Більш того, в даний час практично немає способу безпосереднього перетворення хімічної та ядерної енергії на електричну та механічну, як найбільш використовувані. Доводиться внутрішню енергію речовин перетворювати на теплову, а потім на механічну або електричну з великими неминучими тепловтратами.
Таким чином, всі види енергії після виконання ними корисної роботи перетворюються на теплоту з нижчою температурою, яка практично непридатна для подальшого використання.
Розвиток природознавства протягом життя людства неспростовно довело, які нові види енергії не відкривалися, незабаром виявлялося одне велике правило. Сума всіх видів енергії залишалася постійною, що, зрештою, призвело до затвердження: енергія ніколи не створюється з нічого і не знищується безвісти, вона тільки переходить з одного виду в інший.
У сучасній науці та практиці ця схема настільки корисна, що здатна передбачати появу нових видів енергії.
Якщо буде виявлено зміну енергії, яка не входить до списку відомих на даний час видів енергії, якщо з'ясується, що енергія зникає або з'являється з нічого, то спочатку буде вигадано, а потім знайдено новий вид енергії, який врахує це відхилення від сталості енергії. , тобто. закону збереження енергії
Закон збереження енергії знайшов підтвердження у різних галузях – від механіки Ньютона до ядерної фізики. Причому закон збереження енергії – це плід уяви чи узагальнення експериментів. Ось чому можна повністю погодитися із твердженням одного з найбільших фізиків-теоретиків Пуанкаре: «Оскільки ми не в силах дати загального визначення енергії, принцип її збереження означає, що існує щось,що залишається постійним. Тому, до яких би нових уявлень про світ не привели нас майбутні експерименти, ми заздалегідь знаємо: у них буде щось постійне, що можна назвати ЕНЕРГІЄЮ».
З огляду на вищевикладене термінологічно правильно було б говорити не «енергозбереження», оскільки «зберегти» енергію неможливо, а «ефективне енерговикористання».
і т.д.................
Енергія – це здатність виконувати роботу: рухатися, переміщати предмети, виробляти тепло, звук чи електрику.
Що таке енергія?
Енергія таїться всюди - у сонячних променях у вигляді теплової та світлової енергії, у плеєрі у вигляді звукової енергії і навіть у шматку вугілля у вигляді накопиченої хімічної енергії. Ми отримуємо енергію з їжі, а автомобільний двигун витягає її з пального – бензину чи газу. У обох випадках це хімічна енергія. Існують інші форми енергії: теплова, світлова, звукова, електрична, ядерна. Енергія це щось незриме і невловиме, але здатне накопичуватися і переходити з однієї форми в іншу. Вона ніколи не зникає.
Механічне рух
Одним з основних видів енергії є кінетична – енергія руху. Тяжкі предмети, що рухаються з величезною швидкістю, несуть більше кінетичної енергії, ніж легкі або рухомі. Наприклад, кінетична енергія легкового автомобіля менша, ніж енергія вантажівки, що їде з тією ж швидкістю.
Теплова енергія
Теплова енергія не може існувати без кінетичної. Температура фізичного тіла залежить від швидкості руху атомів, у тому числі воно складається. Чим швидше рухаються атоми, тим сильніше нагрітий об'єкт. Тому теплову енергію тіла вважають кінетичною енергією його атомів.
Кругообіг енергії
Сонце – основне джерело енергії на Землі. Вона постійно перетворюється на інші види енергії. До природних джерел енергії також відносяться нафта, газ і вугілля, які, по суті, мають достатній запас сонячної енергії.
Запас про запас
Енергію можна накопичувати. Пружина накопичує енергію при стисканні. Коли її відпускають, вона розпрямляється, перетворюючи потенційну енергію в кінетичну. Камінь, що лежить на вершині скелі, теж має потенційну енергію, при його падінні вона перетворюється на кінетичну.
Перетворення енергії
Закон збереження енергії говорить, що енергія ніколи не зникає, вона просто перетворюється на інший вид. Наприклад, якщо хлопчик, що їде велосипедом, гальмує і зупиняється, його кінетична енергія падає до нуля. Але вона не зникає зовсім, а переходить в інші види енергії – теплову та звукову. Тертя шин велосипеда землю породжує тепло, що нагріває і землю, і колеса. А звукова енергія проявляється у скрипі гальм та шин.
Робота, енергія та потужність
Передача енергії – це робота. Кількість роботи залежить від величини сили та відстані переміщення предмета. Наприклад, важкоатлет, піднімаючи штангу, робить велику роботу. Швидкість, з якою відбувається робота, називається потужністю. Чим швидше штангіст піднімає вагу, тим більша його потужність. Енергію вимірюють у джоулях (Дж), а потужність у ватах (Вт).
Витрата енергії
Енергія ніколи не зникає, якщо її не використовувати для роботи, вона буде марно витрачена. Найчастіше енергія витрачається на виробництво тепла.
Наприклад, електрична лампочка перетворює на світло лише п'яту А частина енергії електрики, а все інше переходить у непотрібне тепло. Низький коефіцієнт корисної дії автомобільних двигунів веде до того, що чимало палива спалюється марно.
Енергетика гри у пейнтбол
При грі в енергія постійно змінює свій стан – потенційна переходить у кінетичну. Кулька, що рухається, прагне зупинитися через тертя про деталі автомата. Його енергія витрачається на подолання сили тертя, але зникає, а перетворюється на тепло. Коли гравець повідомляє кульці додаткову енергію поштовхом лопатки, рух кульки пришвидшується.
Усе це різні види енергії. Для всіх процесів, що відбуваються в природі, потрібна енергія. За будь-якого процесу один вид енергії перетворюється на інший. Продукти харчування – картопля, хліб та ін. - Це сховища енергії. Майже всю енергію, що використовується на Землі, ми отримуємо від Сонця. передає Землі стільки енергії, скільки виробили б 100 мільйонів потужних електростанцій.
Види енергії
Енергія існує в різних видах. Крім теплової, світлової та енергії є ще хімічна енергія, кінетична та потенційна. Електрична лампочка випромінює теплову та світлову енергію. Енергія звуку передається за допомогою. Хвилі викликають вібрацію барабанних перетинок, тому ми чуємо звуки. Хімічна енергія вивільняється під час . Продукти харчування, паливо (вугілля, бензин), а також батарейки – це сховища хімічної енергії. Харчові продукти – це склади хімічної енергії, що вивільняється всередині організму.
Ті, що рухаються, мають кінетичну енергію, тобто. енергією руху. Чим швидше рухається тіло, тим більша його кінетична енергія. Втрачаючи швидкість, тіло втрачає кінетичну енергію. Вдаряючись об нерухомий об'єкт, тіло, що рухається, передає йому частину своєї кінетичної енергії і приводить його в . Частину енергії, одержуваної з їжею, тварини перетворюють на кінетичну.
Потенційна енергія має тіла, що знаходяться в силовому полі, наприклад, у гравітаційному або магнітному. Еластичні або пружні тіла (мають здатність витягуватися) мають потенційну енергію натягу або пружності. Маятник має максимальну потенційну енергію, коли знаходиться у верхній точці. Розгортаючись, пружина звільняє свою потенційну енергію і змушує коліщатка в годиннику обертатися. Рослини отримують енергію і виробляють поживні речовини - створюють запаси хімічної енергії.
Перетворення енергії
Закон збереження енергії говорить, що енергія не створюється з нічого і не втрачається безвісти. При всіх процесах, що відбуваються в природі, один вид енергії перетворюється на інший. Хімічна енергія батарей ліхтарика перетворюється на електричну. У лампочці електрична енергія перетворюється на теплову та світлову. Ми навели приклад цього «енергетичного ланцюжка», щоб показати вам, як один вид енергії перетворюється на інший.
Вугілля – це спресовані останки рослини, що жили багато років тому. Колись вони отримали енергію від Сонця. Вугілля є запас хімічної енергії. Коли вугілля згоряє, його хімічна енергія припиняється до теплової. Теплова енергія нагріває і вона випаровується. Пара обертає турбіну. виробляючи цим кінетичну енергію - енергію руху. Генератор перетворює кінетичну енергію на електричну. Різноманітні пристрої - лампи, обігрівачі, магнітофони - споживають електроенергію та переводять у звук, світло та тепло.
Кінцевими результатами у багатьох процесах перетворення енергії є світло та тепло. Хоча енергія не пропадає, вона йде в простір, і її важко вловити та використати.
Сонячна енергія
Енергія Сонця сягає у вигляді електромагнітних хвиль. Тільки так енергія може передавати через відкритий космос. Вона може використовуватися для створення електроенергії за допомогою фотоелементів або нагрівання води в сонячних колекторах. Панель колектора поглинає теплову енергію Сонця. На малюнку показана панель колектора у розрізі. Чорна панель поглинає теплову енергію, що надходить від Сонця, і вода в трубах нагрівається. Так влаштований дах будинку, що обігрівається Сонцем. Сонячна енергія передається воді, що використовується для побутових потреб та опалення. В енергосховище потрапляють надлишки тепла. Енергія зберігається з допомогою хімічних реакцій.
Енергетичні ресурси
Енергія потрібна нам для освітлення та обігріву житла, для приготування їжі, для того, щоб могли працювати заводи та рухатися автомобілі. Ця енергія утворюється під час згоряння палива. Є й інші способи отримання енергії – наприклад, її виробляють гідроелектростанції. Для приготування їжі та обігріву житла майже половина спалює дрова, гній чи вугілля.
Деревина, вугілля, нафта та природний газ називаються невідновними ресурсами, тому що їх використовують лише один раз. Сонце, вітер, вода – це відновлювані енергоресурситому що самі вони не зникають при виробництві енергії. У своїй діяльності людина використовує для видобутку енергії викопні ресурси – 77%, деревину – 11%, відновлювані енергоресурси – 5% та – 3%. Вугілля, нафту та природний газ ми називаємо викопним паливом, тому що ми видобуваємо їх із надр Землі. Утворилися вони з останків рослин та тварин. Майже 20% використовуваної нами енергії виробляється з вугілля. 
При згорянні палива потрапляють вуглекислий газ та інші гази. У цьому полягає причина таких явищ, як кислотні дощі і парниковий ефект. Лише близько 5 відсотків енергії видобувається із відновних джерел. Це енергія Сонця, води та вітру. Ще одне відновне джерело енергії - газ, що утворюється при гнитті. Коли органічні речовини гниють, виділяються гази, зокрема, метан. З нього в основному складається природний газ, який використовується для обігріву будинків і нагрівання води. Протягом кількох тисячоліть люди використовують енергію вітру для пересування вітрильних суден та обертання вітряків. Вітер також може виробляти електрику та перекачувати воду.
Одиниці виміру енергії та потужності
Для виміру кількості енергії використовується спеціальна одиниця - джоуль (Дж). Тисяча джоулів становлять один кілоджоуль (кДж). Звичайне яблуко (близько 100 г) містить 150 кДж хімічної енергії. У 100 г шоколаду міститься 2335 кДж. Потужність – це кількість енергії, яка використовується за одиницю часу. Потужність вимірюється у ватах (Вт). Один ват дорівнює одному джоулю за секунду. Чим більше енергії за певний час виробляє той чи інший механізм, тим більша його потужність. Лампочка потужністю 60 Вт використовує 60 Дж в секунду, а лампочка 100 Вт використовує за секунду 100 Дж.
Коефіцієнт корисної дії
Будь-який механізм споживає енергію одного виду (наприклад, електричну) і перетворює її на енергію іншого виду. Коефіцієнт корисної дії (ККД) механізму тим більше, чим більша частина споживаної енергії перетворюється на необхідну енергію. ККД багатьох автомобілів невисокий. У середньому автомобіль перетворить лише 15% хімічної енергії бензину на кінетичну енергію. Решта енергія перетворюється на тепло. ККД флуоресцентних ламп вище ККД звичайних електричних лампочок, оскільки у флуоресцентних лампах більше електрики перетворюється на світло і менше йде на виробництво тепла.