Energija je ono što je? Definicija, vrste

Energija je sposobnost da se nešto promijeni: na primjer, temperatura tijela, njihova lokacija ili magnetska svojstva. To je, s tehničke točke gledišta - sposobnost obavljanja posla. Energija (značenje riječi grčki (energeia) - "aktivnost") određuje sve što se događa u svijetu.

Energija kao rad

Na primjer, ako želite prokuhati vodu, morate primijeniti toplinsku energiju. Voda se zagrijava, jer primijenjena toplinska energija ubrzava kretanje molekula. Na isti način, osoba koristi energiju prilikom podizanja bilo kojeg objekta, samo se ovdje mijenja položaj objekta, a potrošena energija prevladava nad gravitacijom i inercijom. Drevni ljudi su koristili samo vlastitu snagu u obliku izvora energije ili snage domaćih životinja. Vrlo jednostavan primjer toplinske energije može se vidjeti ako skupite dlanove. Primjenom malog fizičkog napora, između dlanova se oslobađa primjetna toplina - to je energija topline.

Pojam "energije" u filozofiji znači sve slično snazi, sposobnoj za bilo koje postignuće, prema terminologiji Aristotela. Prvi izvor energije izvana koji je čovjek koristio bio je vatra. Drevni ljudi su koristili vatru kako bi zagrijali svoje domove i pripremili hranu.

Moderni ljudi su u službi najmoćnijih izvora energije koji milijun puta premašuju ljudsku moć. Suvremeni čovjek kuha hranu ne samo uz pomoć vatre, već i mehanizmima podiže predmete koji teže, gradi nove gradove i osvaja prostor.

Sunce kao izvor energije

Sve vrste energije koje su toliko potrebne čovječanstvu, životinjama i biljkama za život na Zemlji, od pamtivijeka, potječu iz Sunca. Sunce se može usporediti s najmoćnijom elektranom, koja stalno proizvodi energiju.

Zanimljivo je da u jednoj sekundi stvara onoliko energije koliko sve američke nuklearne elektrane mogu proizvesti više od 10 milijuna godina. Svi izvori energije Zemlje, koji istodobno trepere, nisu mogli zasjeniti sunce. I još jedan primjer: komad vanjske ljuske Sunca veličine kutije šibica sjaji svjetlijom od 10 milijuna svijeća. U unutarnjoj ljusci Sunca stalno se javljaju atomske reakcije, koje su temelj rada ove moćne elektrane. Izvor te energije gotovo je neiscrpan, ali znanstvenici svijeta izjavljuju da će nakon 2 milijarde godina Sunce zapaliti sve svoje gorivo i stoga će sav život na planeti Zemlji nestati. U međuvremenu, zvijezda pod imenom Sunce izbacit će svoju neiscrpnu energiju koja se ulijeva u svemir, čija je najmanja čestica na planeti Zemlji u obliku svjetla i topline. Ova minimalna čestica dovoljna je za postojanje cjelokupnog života na Zemlji.

Fosilni izvori energije

Planetu je trebalo milijune godina da akumulira izvore u Zemljinoj kori koji se mogu pretvoriti u energiju, u obliku ugljena, treseta, nafte i prirodnog plina. Čovječanstvo besmisleno troši te zalihe, ne razmišljajući o potomcima, a to je istina. Naslage nafte i plina koje Zemlja proizvodi više od milijun godina, čovječanstvo provodi godinu dana. Ovi izvori energije nisu obnovljivi, jer jednom izgorjeli, oni nestaju. I sljedeća tvorba ugljena, nafte i plina može se očekivati ​​tek za nekoliko stotina milijuna godina. Zbog toga je narušena energetska ravnoteža energije na Zemlji, budući da se odnos primljene energije prema onome što se daje u prostor mora biti uravnotežen.

Kao rezultat tako brzog uništavanja rezervi, nastaju plinovi koji sprječavaju vraćanje viška sunčeve energije u svemir. Stoga naš planet postaje topliji, tj. Stvoren učinak staklenika. Može toliko promijeniti globalnu klimu da će doći do povećanja područja pustinja, izbiti će razorni uragani, led će se istopiti na polovima i, kao rezultat toga, razina mora će porasti i mnoge obale će biti pod vodom.

Definicija energije

Ako vas pitaju: "Dajte definiciju energije", - možete sigurno odgovoriti da je energija tvar koja nigdje ne nestaje, može se samo akumulirati i transformirati, premještajući se s jedne vrste na drugu. Na primjer, biljkama je potrebna svjetlost, one pretvaraju solarnu energiju i akumuliraju je. Ovu energiju daju ljudima i životinjama u obliku jestivih proizvoda. Ljudi i životinje, nakon što su dobili energiju od biljaka, pretvaraju je u druge oblike energije, na primjer, u snagu mišića. S druge strane, sve energetske rezerve izvađene iz Zemljine kore stvorene su od ostataka životinja i biljaka koje su živjele prije milijun godina, pod utjecajem pritiska i visoke temperature u Zemljinoj kori. Kada su spaljeni, oni također oslobađaju energiju koja dolazi od sunca.

Energetske jedinice

Energija je količina izmjerena u džulima, jedinica, nazvana po engleskom fizičaru Jamesu Jouleu. Džul je vrlo mala čestica energije, na primjer, energija koju šalica kave emitira kad se ohladi iznosi 100.000 džula. Stoga, zbog praktičnosti, količina energije izražena u kilojoulima i megajoulima. Kako bi saznali koliko energije se proizvodi u određenoj vremenskoj jedinici, ona se također koristi kao mjerna jedinica - vat, koja se naziva mjerna jedinica snage. Na primjer, možete uzeti ljudsko tijelo. Zanimljivo je da je za vrijeme normalnog ljudskog života njegova snaga jednaka snazi ​​žarulje (oko 100 W). Srce obično radi s snagom od 3 vata, što odgovara snazi ​​svjetiljke. Napredak se ne zaustavlja, a danas su strojevi uvelike povećali mogućnosti ljudske moći. Jedan mali traktor snage 50 kilovata radi više od 100 jakih sportaša, a snaga mlaznog aviona dostiže 6 megavata.

Energija: definicija, vrsta u koju je podijeljena

Suština energije je svojstvo akumuliranja i prelaska iz jednog stanja u drugo, na čemu se temelje svi ljudski izumi i otkrića.
Energija se dijeli na potencijalnu i kinetičku. Sve tvari u svemiru imaju vlastitu energiju. Ako držite kamen u ruci, on ima svoju potencijalnu energiju, tj. Energiju odmora, ali čim se kamen oslobodi, potencijalna energija prelazi u drugu vrstu energije - kinetičku, tj. Energiju gibanja. Razmotrite primjer pretvaranja ugljena u svjetlo. Kada neki ugljen izgori, potencijalna solarna energija koja se nakupila u njoj pretvara se u toplinu. Toplina, pak, uzrokuje isparavanje vode. Kinetička energija kretanje pare se prenosi na rotor turbine, što ga pokreće. Ova energija u generatoru pretvara se u električnu energiju, koja se prenosi električnim žicama na žarulju. Nadalje se spirala žarulje zagrijava i počinje se zagrijavati, energija se pretvara u toplinu. Dio grijane spirale u vakuumu emitira svjetlosnu energiju, a svjetlo se pali u žarulji. Vrste energija mogu se neprestano mijenjati, pretvarajući jedna u drugu.

Stalni pokretni stroj

Od tada, čim su ljudi počeli shvaćati pojam energije, nastojali su ga dobiti s najmanje gubitaka. Izumitelji nastoje otvoriti takav mehanizam koji će ga proizvesti, to jest, biti vječno gibanje, stalno se kreće, ali bez upotrebe energije. Mnogo je teorija koncipiranih, ali, nažalost, takav je izum nemoguć. Energija ne može biti proizvedena, možete samo osloboditi akumulirani potencijal i pretvoriti ga u drugi oblik.

Postoje mnogi oblici različitih energija i svi su međusobno povezani.

Oblici energije

Energije su "čvrste", čiji su izvori:

• ugljen;
• ulje;
• plin;
• atom.

Kako se minerali koriste za njihovo dobivanje, oni mogu štetiti okolišu.

I još uvijek postoji "meka" energija, na primjer:

• energija vode;
• energija vjetra;
• bioenergija;
• solarne energije.

Energetska transformacija

Energija kretanja može se pretvoriti u električnu, električnu - u svjetlost i toplinu, solarnu - u električnu, kemijsku - u toplinu, itd. No, ukupna količina energije ostaje uvijek ista. Primjerice, kada se automobil kreće, dio energije tijekom izgaranja benzina pretvara se u energiju kretanja, a dio postaje toplinski, koji ne nestaje, već se ispušta u okoliš. Dio te toplinske energije može se upotrijebiti za zagrijavanje putničkog prostora pećnicom. Kada u automobilu ponestane plina, to znači da mu je ponestalo energije. No znanstvenik bi to rekao drugačije: on bi rekao da se energija transformirala. Temeljna je izjava moderne znanosti zakon o uštedi energije. energija ne može se stvoriti ili uništiti, samo mijenja oblik. To znači da su energetske sile koje postoje u Svemiru prisutne u njemu od samog početka i da će biti prisutne sve dok sam Svemir ne nestane. Ne postoji takav stroj koji emitira više energije nego što koristi, tako da se ne može izumiti stroj za trajno kretanje. Transformacija energije odvija se prema istim zakonima kao i tok rijeke: uvijek u samo jednom smjeru.

Energetska učinkovitost

Pretvorba energije iz jednog oblika u drugi uvijek je praćena gubitkom topline, a što su ti gubici manji, ta se energija bolje koristi, a sam stroj je ekonomičniji. Na primjer, biciklist pretvara 95% svoje fizičke snage u fizičku energiju i samo 5% ide na toplinu bicikla. Omjer utrošene i primljene energije naziva se učinkovitost. Za bicikliste to je 95%, a za automobil samo 25%, jer se samo taj dio koristi za pokretanje vozila, a ostatak je višak topline.

Energija vode

Voda ima ogromnu snagu, nadilazi doline i planine, prolazi kroz najnevjerojatnije prepreke. Nije ni čudo što ljudi kažu: "Voda nosi kamen." Kako bi izvukli energiju iz vode, ona se mora ukrotiti. U većini slučajeva, u tu svrhu izgrađene su brane i brane koje blokiraju ulaz u more potoku, akumuliraju vodu, stvaraju umjetne akumulacije. U ovom obliku voda ima potencijalne energije.

Kada padne s brane, vodu privlači zemljina gravitacija, a gravitacijska energija nastaje kada voda padne s visine prema dolje. U elektranama, ova voda ima mehaničku energiju kada pokreće turbine koje ga pretvaraju u električnu. Struja kroz žicu juri raznim potrošačima električne energije. Kada se svjetlo upali, ono daje svjetlost, to jest, elektromagnetsku energiju i toplinu.

Biološka energija

Bioenergija je energija bilja, odnosi se na obnovljive vrste energije. Biljke dobivaju svoju energiju izravno od Sunca i za sva živa bića na zemlji, biljke su najvažniji izvor energije i hrane. Pod utjecajem svjetla biljke proizvode ugljični dioksid i vodu, koji su u zraku, bogati energijom vodika. Životinje i ljudi prolaze kroz složeniji način, jer ne mogu, poput biljaka, samostalno sintetizirati hranu. Oni se još uvijek vraćaju u biljke kako bi dobili svoju pohranjenu energiju u obliku hrane. Mnoge životinje i većina ljudi jede ne samo biljke, nego i meso životinja koje također jedu biljke. Živi organizam može postojati samo ako prima više energije od hrane nego što troši na njezino stjecanje.

Atomska energija

Najpoznatija znanstvena formula koju je izumio njemački fizičar Albert Einstein. Njegov sadržaj: energija je masa puta kvadratna brzina svjetlosti. Formula kaže da masa nije ništa drugo do oblik energije. Iz toga slijedi da je moguće pretvoriti energiju u materiju i izračunati koliko će energije iz te transformacije ispasti. Prvi praktični rezultat ove transformacije bile su atomske bombe, koje su na kraju Drugog svjetskog rata testirane na japanskim gradovima. Mala količina uranijeve tvari pretvorena je u veliku količinu destruktivne energije. I premda se samo sedmi dio pretvorio u energiju, njegov destruktivni učinak bio je užasan. Udarni val i toplinsko zračenje uništili su grad, stotine tisuća ljudi poginulo je zbog radioaktivnog zračenja.

Sila atoma danas se pokušava suzbiti na nuklearnim elektranama. Ovdje se nuklearna reakcija ne odvija u obliku eksplozije, već kao postupno oslobađanje topline. U isto vrijeme, radioaktivno zračenje se pažljivo izolira pomoću posebnih zaštitnih pokrova.

Nastala toplina pretvara vodu u paru, koja pokreće turbinu, i električni generator, a shema radi dalje, kao u termoelektranama, jedina razlika je u korištenom materijalu. Da bi atomska jezgra oslobodila energiju, ona mora biti uništena i podijeljena. Znanstvenici su naučili podijeliti jezgru atoma urana. Da bi se to postiglo, djeluju neutroni s niskom energijom. Tada se razbija na dvije lakše jezgre, koje proizvode energiju, zbog čega se oslobađa nekoliko novih neutrona. Oni nastavljaju reakciju s naknadnim razdvajanjem jezgara, tj. Pretvaraju proces u lančanu reakciju koja se odvija ogromnom brzinom i traje dok se ne završi uranij podvrgnut cijepanju.

Odakle dolazi toliko energije kad razdvaja atom? Činjenica je da je ukupna masa dvaju novih atoma koji su nastali u procesu cijepanja mnogo manja od izvornog atoma. Odsutni ostatak materije pretvorio se u energiju čija je količina ogromna. Proces nuklearne fisije osnova je za stvaranje atomskog oružja i atomskih reaktora. Zadatak je dobiti mirnu energiju atoma. Za to je potrebno ispraviti lančanu reakciju cijepanja tako da ne dođe do eksplozije. Da bi se to postiglo, reakcija se mora usporiti, koristeći vodik ili vodu kao takve moderatore. Spriječavaju ulazak neutronskog fluksa u proces nuklearni reaktor uhvatiti neutrone, prolazeći samo onu količinu potrebnu za polagano raspadanje.

Postoje mnogi sporovi oko uporabe nuklearnih elektrana. S jedne strane, kako bi se osigurao razvoj naše civilizacije na visokoj tehničkoj razini, potrebno je koristiti atomski izvor energije. S druge strane, proizvodnja atomske energije je vrlo opasna. Radioaktivno zračenje je slučajna energija koja se oslobađa tijekom cijepanja atoma. Ne može se ni vidjeti ni čuti, nema okusa ili mirisa, ali je smrtonosno za sva živa bića. Primjer je eksplozija u nuklearnoj elektrani u Černobilu. Ogromne doze zračenja bačene su u okoliš, tisuće ljudi je umrlo nakon što su dobili radijacijsku bolest, deseci tisuća su bili bolesni i umrli od raka, cijeli gradovi su preseljeni s područja zračenja. A potomci mogu platiti za radioaktivni otpad nuklearnih elektrana tisuću godina. Najmoderniji zaštitni dizajn ne može jamčiti potpunu zaštitu nuklearnih elektrana. Previše ovisi o osobi, a on je u krivu.

Solarni paneli

Jedina sigurna nuklearna elektrana je Sunce, jer je udaljeno 150 milijuna kilometara od nas. Je li moguće pretvoriti energiju sunca izravno u električnu energiju? Da, ta mogućnost postoji, a ostvaruje se uz pomoć solarnih baterija. Ova tehnika nastala je prije samo nekoliko desetljeća, ali se već uspješno koristi.

Solarni paneli su ploče s izuzetno tankim slojevima. Jedan sloj je načinjen od silikona, a drugi je od silicija i bora. Zajedno sa sunčevom svjetlošću koja pada na solarnu bateriju, fotoni, najsitnije čestice svjetla koje emitira sunce, padaju na njegov vanjski sloj. Pomiču elektrone u drugi sloj i stvaraju električni napon. Preneseni elektroni ulaze u akumulator struje, a zatim u strujni krug. Svake se godine solarne ćelije poboljšavaju, možda će u budućnosti moći osigurati naš planet. Moguće je da će električna i toplinska energija doći iz obnovljivih izvora kao što su vjetar, sunce, voda i vodik te biljke. One su neiscrpne, barem dok sunce ne sja.