Міра l; енергія - 5
Енергію важко визначити, як ми вже бачили. Але він може бути багатогранним, не тому він недосяжний. Насправді ми дуже добре знаємо, як це порахувати, виміряти .
Для вимірювання енергії існують різні методи та одиниці виміру, обумовлені багатьма формами енергії.
Офіційним підрозділом є JOULE, названий на честь цього англійського фізика, який особливо вивчав енергетику.
Джоуль не представляє колосальної енергії в людському масштабі:
Грубо кажучи, уявіть одну літрову коробку молока (близько одного кілограма), покладену на стіл, поруч із нею щорічник товщиною 10 сантиметрів. Ваша місія - підняти коробку з молоком і помістити її в телефонну книгу. Готові? Дій ! . Ви щойно обміняли ОДИН джоуль із коробкою молока. Цей виграв джоуль, і ви витратили принаймні стільки (але, як правило, більше, тому що ви цілком могли скористатися досвідом, щоб струсити коробку з молоком або обійти стіл, що втомило вас. Марна!).
Ти мені не віриш ? Ви вважаєте, що цегла не набрала енергії? Окрім того, це правда, чому б вона перемогла, оскільки вона не набрякла, не гарячіша і не знаю, що раніше ?
Це точно? Мені здається, що коробка з молоком все-таки вища, так? То як перевірити, чи насправді в ньому більше енергії? Я пояснив вам це на початку цього файлу, енергія, яка зберігається, спить, і неможливо її сприйняти. Ми зможемо сприймати цю енергію лише тоді, коли вона знову обміняється.
Тепер, як змусити коробку молока обміняти джоуль, який їй щедро запропонували? Справді, без вашого втручання коробка з молоком нічого не зробить. Вона не в змозі використати свою енергію «сама», оскільки це можуть тільки живі істоти. Будь ласка, трохи підштовхніть, щоб наша коробка з молоком зійшла з телефонного п’єдесталу. Якщо ви хороший експериментатор, цегла втратив рівновагу і впав на стіл. Крім того, вам не довелося натискати його вниз, оскільки він зміг самостійно знайти плавний контакт клейонки. Тут ми знаходимо вільне падіння, яке я представив вам на другій сторінці цього досьє. Джоуль, який ваша рука передала йому спочатку і який зберігався у формі висоти (= потенціальної енергії), дозволив йому набрати швидкість. Потім, закінчивши свою роботу, він залишив коробку з молоком, щоб вона розпорошилася в природі, особливо у формі вібрацій (шум, що слідував за падінням), але також непомітного тепла. Ви помітили, що джоуль вже може видавати багато шуму.
Це було ілюстрацією до джоуля потенційної енергії. Але джоуль тепла, це відповідає чому ?
Насправді джоуль - не дуже практична одиниця вимірювання кількості тепла. Зазвичай ми використовуємо іншу одиницю, яка є вже більш звичною: CALORIE. Так, мені здається, це для вас щось схоже, особливо якщо ви коли-небудь сиділи на дієті. !
Калорія - це енергія, яку потрібно віддати на грам води, щоб її температура піднялася на один градус Цельсія. Отже, щоб отримати літр води (= 1 кг) від 10 ° C до 20 ° C, вам знадобиться 1000 (грам) × 10 (більше ° C) = 10000 калорій. Однак калорія відповідає 4,184 джоулю (зв'язок між цими одиницями пов'язаний з тим, що це вода, а не інше тіло, тверде тіло, рідина чи газ). Тому для нагрівання цієї води знадобиться 41 840 джоулів. Це починає робити !
Мда. Мені шкода, що я взявся за ці розрахунки, які, можливо, злякали частину моєї читацької аудиторії. Однак, як тільки ми говоримо про вимірювання, це неминуче питання чисел і, отже, розрахунків. Я все одно уникатиму зайвих математичних формул у майбутньому.
Число все добре, але коли вони починають зростати пропорційно, вони втрачають будь-який сенс для людського розуму. Джоуль, як і калорія, є невеликою одиницею. Для вимірювання великої кількості енергії потрібно буде використовувати кратні значення, такі як:
- 1 кілоджоуль (кДж) = 1000 джоулів
- 1 мегаджоуль (МДж) = 1000 кДж = 1 000 000 джоулів
- 1 гігаджоуль (ГДж) = 1000 МДж = 1 000 000 кДж = 1 000 000 000 джоулів
Що це означає?:
- 1 кілоджоуль (кДж) - це енергія, що виділяється масою 80 кг, яка потрапляє на стіну зі швидкістю 18 км/год.
- 1 мегаджауль (МДж) - це енергія, що виділяється масою 800 кг, яка потрапляє на стіну зі швидкістю 180 км/год. Що стосується тепла, це відповідає підвищенню температури на 23 літри на 10 літрів води.
- 1 гігаджауль (ГДж) - це енергія, що виділяється масою 800 тонн, яка вдаряється об стіну зі швидкістю 180 км/год. Що стосується тепла, це відповідає підвищенню температури на 23 мкм на 10 м 3 води. Словом, це вже досить колосально.
А щодо калорій це дає:
- 1 кілокалорія (ккал) = 1000 калорій
Але ці дві одиниці, джоуль і калорія, не є тими, про які ми чуємо найбільше. Що написано на рахунку за електроенергію? 137,68 €? Ні, ще ліворуч, будь ласка. Еволюція вашого споживання в кВт-год. Що це за відомі кВт-год ?
Вони називаються KILOWATTHEURES. Це найпоширеніші одиниці енергії. 1 кіловат-година являє собою 3600 кДж або 3,6 МДж або енергію, споживану лампою потужністю 100 Вт за 10 годин. Це не нічого! А тепер подивіться, скільки ви спожили за цей місяць. О, так ! Все, що ! Це досить великий прилад, який набагато зручніший для вимірювання споживання будинку чи заводу. А що таке "вати"? Ой! Я вам ще про це не говорив. Подивимось.
Тепер ми повинні зрозуміти щось важливе. Споживання, обмін та розсіювання енергії можна зробити більш-менш швидко. Точно так само, як і з водопровідним краном: можна спожити десять літрів води за кілька секунд (кран повністю відкритий) або за кілька днів (закритий кран і капає). Споживається однакова кількість води, але не з однаковою "швидкістю", а точніше з однаковим потоком. Що стосується енергії, це абсолютно одне і те ж, за винятком того, що ми говоримо не про потік енергії, а про потужність .
Вибух, спалах - явища високої потужності (швидкий обмін великою кількістю енергії) за короткий час. І навпаки, тепло, яке надходить до нас від сонця, надходить до нас із відносно низькою потужністю, але протягом тривалого періоду (в середньому 12 годин на день і за гарної погоди !).
Потужність, яка, таким чином, представляє "енергетичний потік" під час передачі енергії, вимірюється в WATT (названий на честь іншого вченого, шотландця: Джеймса Ватта). Один ват відповідає потужності одного джоуля на секунду.
Знову ж таки, ми часто використовуємо його кратні значення - кіловат (1 кВт = 1000 Вт), мегават (1 МВт = 1 млн. Вт) і гігават (1 ГВт = 1 млрд. Вт). Отже, лампа потужністю 100 Вт споживає 100 джоулів за одну секунду. Атомна електростанція на максимальній потужності виробляє потужність від 900 до 1300 МВт, або приблизно один гігават. Цей порядок слід зберегти, оскільки він є (принаймні для Франції) простим еталоном. За одну секунду це дасть 1 000 000 000 джоулів! Найбільша гідроелектростанція у світі, Ітаїпу, на кордоні між Бразилією та Парагваєм - яку я мав можливість відвідати - має потужність 12,6 ГВт (а через деякий час 14 ГВт), що еквівалентно дюжині ядерних електростанції. Він виробляє в середньому 90 000 000 000 кВт-год електроенергії на рік.
Перш ніж закінчити з вимірюванням енергії та потужності, я не повинен забути також дуже поширену одиницю виміру. Дійсно, ми бачили джоуль (офіційну одиницю, але мало використовувану поза лабораторіями та університетами), калорію («зарезервовану» для тепла та дієти), кіловат-годину (звичайна одиниця споживання). Електроенергію). Але ми не говорили про вуглеводні. Природний газ, вугілля та нафта - хімічні речовини, склад яких мало коливається. Кількість енергії, яку вони містять, добре відома. Тому фахівці звикли вимірювати енергію з її контейнера. Тому ми зазвичай говоримо про ТОН МАСЛОВОГО ЕКВІВАЛЕНТУ (скорочено до пальця ноги) і трохи рідше про тонну вугільного еквівалента (tec). Палець ноги використовується як еталон для порівняння різних джерел викопної енергії (первинних чи вторинних). Один палець ноги відповідає 42 мільярдам джоулів. Отже, це дуже велика одиниця виміру.