Аахен має енергію - форми енергії

Ця сторінка призначена для пояснення наукових принципів виробництва енергії. В інтересах загальної зрозумілості навмисно уникають фізичної точності.

Зміст:

енергія

Енергія - це здатність виконувати роботу.

Енергія буває в різних формах:

Кінетична енергія
Позиційна енергія (потенційна енергія)
Термальна енергія
Електроенергія
Атомна енергія, атомна енергія
Променева енергія (електромагнітні хвилі, сонячна енергія)
Хімічна енергія

Різні форми енергії можуть перетворюватися одна в одну.

При всіх перетвореннях енергії кількість енергії завжди залишається незмінною (фізичний закон). У строго фізичному сенсі енергію неможливо знищити або генерувати. Під Вироблення енергії таким чином розуміється перетворення однієї форми енергії в досить бажану іншу форму. Однак при всіх перетвореннях енергії лише частина даної кількості енергії може бути перетворена в бажану кінцеву форму. Наприклад, при виробництві електроенергії на звичайних електростанціях частина хімічної енергії в паливі (нафта, газ, вугілля) перетворюється в електричну енергію, в даному випадку 30% -45% залежно від технології електростанції. Цей відсоток відомий як Ефективність. Залишок енергії небажано перетворюється в тепло. Ця частина називається розмовною Втрата енергії. Оскільки енергія здебільшого пов’язана з певними матеріалами, також можна говорити про це Енергоносії.

Значення окремих форм енергії

Кінетична енергія

Цей вид енергії присутній завжди, коли щось рухається, наприклад, транспортний засіб, повітря (енергія вітру), вода (енергія у хвилях та річках). Кінетична енергія повітря або проточної води використовується на вітряках та водяних млинах. Кінетична енергія часто є мішенню перетворення енергії. Отже z. Наприклад, в автомобілі хімічна енергія палива спочатку перетворюється в тепло, а потім (частково) в кінетичну енергію транспортного засобу.

механічна позиційна енергія (потенційна енергія)

Стаціонарний об'єкт, який знаходиться на місцевому рівні, що перевищує інший місцевий рівень, має певну позиційну енергію. Це може бути перетворено назад у кінетичну енергію, дозволивши об'єкту впасти на нижчий рівень. Наприклад, у резервуарах-накопичувачах енергія зберігається у вигляді потенційної енергії. При необхідності ви можете дозволити воді знову впасти до нижчого рівня і таким чином перетворити потенційну енергію назад в механічну кінетичну енергію і, нарешті, знову в електричну енергію. Порожнисте тіло, наповнене газом під високим тиском, також містить потенційну енергію, яку можна відновити після відкриття напірного клапана. Ця форма накопичення енергії використовується у великих соляних печерах, наповнених стисненим повітрям.

Термальна енергія

Тепло, яке утворюється при спалюванні джерела енергії, частково передається продуктам згоряння, наприклад, димовим газам. Гарячі димові гази мають високий рівень теплової енергії. Наприклад, їх можна використовувати в автомобільному двигуні або турбіні для отримання механічної енергії. Значення теплової енергії в першу чергу залежить від рівня температури. Чим вища температура (насправді: різниця температур між акумулятором тепла та навколишнім середовищем), тим більша частка тепла може бути перетворена в кінетичну або електричну енергію. При температурі в кілька сотень градусів можуть бути здійснені різноманітні технічні процеси, наприклад, спалювання цементу або виробництва сталі. Низькі температури підходять лише для опалення квартир. Теплова енергія виникає як "марнотратна енергія" майже при всіх перетвореннях енергії, тобто вона часто враховується як втрата енергії, яку не можна використовувати далі.

Електроенергія

Електрична енергія дуже практична, оскільки її легко перетворити на майже всі інші види енергії в невеликих пристроях (електродвигун, обігрівач, лампа). Його також можна легко транспортувати на великі відстані за допомогою кабелів. Однак він має той недолік, що зберігати його у більших кількостях можна лише з великими зусиллями і завжди повинен отримувати з інших видів енергії під час споживання. Часто бувають великі втрати від конверсії.

Атомна енергія, атомна енергія

При використанні атомної енергії, на відміну від усіх інших видів енергії, атомні ядра реагують, що виділяє дуже велику кількість енергії. Однак виробляється і радіоактивність, яка дуже шкідлива для людини і від якої можна захиститися лише великими зусиллями. Крім того, проблема тисячолітнього постійного захоронення радіоактивних відходів ще не вирішена ніде у світі. При перетворенні в електричну енергію втрачається близько 70% тепла, що призводить до нагрівання річок. Сонячне випромінювання виробляється внаслідок ядерних реакцій на Сонці.

Променева енергія (світло, сонячна енергія)

Енергію світла можна побачити при сонячних опіках. Світлова енергія сонця - це форма енергії, яка у великих кількостях надходить назовні на землю. Кількість енергії на квадратний метр (щільність енергії) є відносно низькою. Усі інші регенеративні (відновлювані) форми енергії, за винятком геотермальної енергії, створюються із сонячної енергії шляхом перетворення. Однак поява сонячної енергії на землі, особливо в Німеччині, сильно залежить від погоди, денного/нічного ритму та пори року. Астрофізики підрахували, що сонце буде продовжувати світити близько 5 мільярдів років.

Хімічна енергія

Цей вид енергії міститься у всіх видах палива та продуктів харчування. Спалюючи вугілля, деревину, нафту, газ або переробляючи їх у живих істотах, хімічно пов’язана енергія може перетворюватися в інші форми енергії. Як правило, також виділяється тепло, яке або використовується безпосередньо для опалення, або в подальшому перетворюється на механічну енергію (двигун автомобіля) або електричну енергію (вугільна електростанція). Енергія може зберігатися особливо добре у вигляді хімічної енергії (малий обсяг, невелика вага → висока щільність енергії).

Класифікація відповідно до етапів перетворення

Форми енергії, що виникають безпосередньо в природі, називаються Первинна енергія. Через перетворення енергії, можливо, протягом декількох етапів (вторинна енергія), виникає форма енергії, бажана людиною, Кінцева енергія. Насправді, метою самої діяльності є не сама енергія, а те, чого хочуть люди Енергетичні переваги, наприклад, тепла кімната. Цього часто можна досягти без використання енергії, наприклад, завдяки кращій теплоізоляції.

Енергетичний баланс землі

Окрім енергії радіоактивного розпаду в надрах Землі, сонячна енергія є єдиною формою енергії, яка надходить на земну поверхню у великих кількостях. Частина енергії, що витекла на землю за кілька мільйонів років, зберігається у земній корі у вигляді викопного палива (вугілля, нафта, природний газ). В даний час людство споживає цю енергію швидкими темпами. Його неможливо відновити в людський час. Майже всі перетворення енергії в кінцевому рахунку призводять до теплової енергії. Ця теплова енергія вивільняється назад у космос із землі. Енергетичне випромінювання сонця та вихідна енергія знаходяться в рівновазі, так що температура на землі не змінюється.

При спалюванні викопного палива утворюється вуглекислий газ. Це не забруднювач, що утворюється внаслідок побічних реакцій, які можна зменшити, вживаючи відповідні заходи, а поряд з водою фактичний товар горіння і, отже, не запобігати.

викопне паливо + кисень у повітрі → вуглекислий газ + вода (пара)

Збільшення вуглекислого газу в атмосфері, як і светр, додає додаткову теплоізоляцію землі, що підвищує температуру на землі. Це призводить до кліматичних змін з важко наслідками.

Загалом, відновлювані форми енергії, що трапляються на землі, є кратними енергії, яку використовує людина.

Вимірювання кількості енергії

Кількості енергій даються в різних формах енергії різними одиницями, які всі можуть перетворюватися одна на одну. Для ілюстрації наведені деякі види діяльності, в яких використовується приблизно така кількість енергії.