Energie je to, co to je? Definice, druh

Energie je schopnost něco změnit: například teplota těla, jejich umístění nebo magnetické vlastnosti. To je z technického hlediska schopnost vykonávat práci. Energie (význam slova v řečtině ("energia" - "činnost") určuje vše, co se děje ve světě.

Energie jako práce

Například, pokud chcete vařit vodu, musíte použít teplo. Voda se zahřeje, protože aplikovaná tepelná energie zrychluje pohyb molekul. Podobně člověk používá energii při zvedání jakéhokoli předmětu, pouze zde se změní poloha objektu a vynaložená energie převažuje nad gravitací a setrvačností. Starověcí lidé používali pouze vlastní sílu ve formě zdrojů energie nebo síly domácích zvířat. Velmi jednoduchý příklad tepelné energie může být viděn, když si třít dlaně dohromady. Při použití malé fyzické námahy se mezi palmy uvolní zřetelné teplo - to je energie tepla.

Pojem "energie" ve filozofii znamená všechny podobné síle, schopné jakéhokoli úspěchu, podle terminologie Aristotle. První zdroj energie zvenčí, který člověk použil, byl oheň. Starověcí lidé používali oheň k vytápění svých domů a přípravě jídla.

Moderní lidé jsou ve službách nejmocnějších zdrojů energie, které překračují lidskou sílu o milionkrát. Moderní člověk vaří potraviny nejen s pomocí ohně, ale zvedá objekty, které váží tuny s mechanismy, staví nová města a dobývá prostor.

Slunce jako zdroj energie

Všechny druhy energie, které jsou pro lidstvo, zvířata a rostliny nezbytné pro život na Zemi, pocházejí od Slunce od nepaměti. Slunce lze porovnávat s nejmocnější elektrárnou, která neustále produkuje energii.

Zajímavé je, že za jednu vteřinu vytváří tolik energie, jaké mohou všechny jaderné elektrárny v USA produkovat více než 10 milionů let. Všechny zdroje energie Země, blikající současně, nemohly zažehnout sluncem. A další příklad: kousek vnějšího pláště Slunce s velikostí boxu svítí jasněji než 10 milionů svíček. Ve vnitřní plášti Slunce se neustále objevují atomové reakce, které jsou základem práce této mocné elektrárny. Zdroj této energie je téměř nevyčerpatelný, ale vědci světa prohlašují, že po dvou miliardách let bude slunce spálit veškeré své palivo, a proto veškerý život na planetě Zemi zmizí. Mezitím hvězda s názvem Slunce vysune své nevyčerpatelné proudy energie do vesmíru, jehož nejmenší částice obdrží planeta Země ve formě světla a tepla. Tato minimální částice stačí na to, aby existoval celý život na Zemi.

Zdroje fosilních zdrojů

Celou planetu trvalo miliony let, aby se hromadily zdroje zemské kůry, které se mohou přeměnit na energii ve formě uhlí, rašeliny, ropy a zemního plynu. Lidstvo bezvýhradně utrácí tyto zásoby, aniž by přemýšlel o potomcích, a to je pravda. Vklady ropy a zemního plynu vyrobené na Zemi za jeden milión let, lidstvo tráví rok. Tyto zdroje energie nejsou obnovitelné, protože jakmile spálí, zmizí. A další formování uhlí, ropy a plynu lze očekávat až za několik set milionů let. Z tohoto důvodu je energetická rovnováha energie na Zemi narušena, protože poměr přijaté energie k energii, která je dána do vesmíru, musí být vyvážená.

V důsledku takového rychlého zničení zásob vzniká plyn, který zabraňuje návratu přebytečné sluneční energie do vesmíru. Proto se naše planeta stává teplejší, to znamená, že je vytvořena skleníkový efekt. Může změnit globální klima tak, že dojde k nárůstu oblasti púští, rozpadnou se hurikány, ledovce se roztaví na pólech a v důsledku toho se zvedne hladina moře a mnoho pobřežních oblastí bude pod vodou.

Definice energie

Pokud se vás zeptáte: "Dejte definici energie", - můžete bezpečně odpovědět, že energie je látka, která nikde nezmizí, může být pouze nahromaděna a transformována, přecházející z jednoho druhu do druhého. Například rostliny vyžadují světlo, přeměňují sluneční energii a hromadí ji. Dávají tuto energii lidem a zvířatům ve formě jedlých produktů. Lidé a zvířata, kteří získali energii z rostlin, ji přeměňují na jiné formy energie, například na sílu svalů. Na druhé straně jsou všechny zásoby energie z kůry země vytvořeny z pozůstatků zvířat a rostlin, které žily před milióny let pod vlivem tlaku a vysoké teploty v kůře Země. Při spálení uvolňují energii, která vychází ze slunce.

Energetické jednotky

Energie je množství měřené v joulech, jednotky, pojmenované podle anglického fyziků Jamese Jouleho. Joule je velmi malá část energie, například energie, kterou šálek kávy emituje, když je chlazen, je 100 000 joulek. Proto, pro pohodlí, množství energie vyjádřené v kilojoulech a megajoulech. Abychom zjistili, kolik energie je produkováno v určité jednotce času, používá se také jako jednotka měření - watt, nazývaná jednotka měření výkonu. Můžete například vzít lidské tělo. Zajímavé je, že během normálního lidského života je jeho síla rovna síle žárovky (asi 100 W). Srdce obvykle pracuje s výkonem 3 watty, což odpovídá výkonu baterky. Pokrok nezastaví, a dnes stroje výrazně zvýšily možnosti lidské moci. Jeden malý traktor s výkonem 50 kilowattů dělá více práce než 100 silných sportovců a síla tryskového letadla dosahuje 6 megawattů.

Energie: definice, druh, do kterého se dělí

Podstatou energie je vlastnost shromažďování a přemísťování z jednoho státu do druhého, na něm jsou založeny všechny lidské vynálezy a objevy.
Energie je rozdělena na potenciální a kinetické. Všechny látky ve vesmíru mají svou vlastní energii. Pokud držíte v ruce kámen, má potenciální energii, tedy odpočinkovou energii, ale jakmile je kamen uvolněn, potenciální energie přechází do jiného druhu energie - kinetiky, tedy energie pohybu. Zvažte příklad přeměny uhlí na světlo. Když některé uhlí spálí, potenciální sluneční energie, která se v ní nahromadila, se přemění na teplo. Teplo naopak způsobuje odpařování vody. Kinetická energie pohyb páry se přenáší do rotoru turbíny a nastavuje jej do pohybu. Tato energie v generátoru se přemění na elektřinu, která se přenáší elektrickými vodiči na žárovku. Dále se spirála žárovky zahřeje a začne se ohřívat, energie se změní na teplotu. Část vyhřívané spirály ve vakuu vydává světelnou energii a světlo se rozsvítí v žárovce. Druhy energie se mohou neustále měnit a přeměňovat se navzájem.

Věčný pohybovač

Od té doby, jakmile se lidé začali chápat pojem energie, usilovali o to, aby se dostali s nejmenší ztrátou. Vynálezci usilují o otevření takového mechanismu, který by je vytvořil, to znamená, že bude trvalým pohybem, neustále se pohybuje, ale bez využití energie. Existuje mnoho teorií koncipovaných, ale bohužel takový vynález není možný. Energii nelze vyrábět, můžete pouze uvolnit nahromaděný potenciál a změnit jej na jinou formu.

Existuje mnoho forem různých energií a jsou navzájem propojeny.

Formy energie

Energie jsou "pevné", jejichž zdroji jsou:

• uhlí;
• olej;
• plyn;
• atom

Jsou-li minerály používány k jejich získání, mohou poškodit životní prostředí.

A stále existuje "měkká" energie, například:

• vodní energie;
• větrná energie;
• bioenergie;
• sluneční energie.

Transformace energie

Energii pohybu lze přeměnit na elektřinu, elektrickou energii - na světlo a teplo, sluneční - na elektrickou, chemickou - do tepla atd. Celkové množství energie však zůstává vždy stejné. Například při pohybu auta se část energie během spalování benzínu přemění na energii pohybu a někteří na tepelnou energii, která nezmizí, ale uvolní se do životního prostředí. Část z této tepelné energie může být použita k ohřevu prostoru pro cestující s kamerovým radiátorem. Když auto vyčerpá plyn, znamená to, že vyčerpal energetické zdroje. Ale vědec by to řekl jinak: říkal, že energie byla změněna. Základní tvrzení moderní vědy je zákon o ochraně energie. Energie nemůže být vytvořen nebo zničen, změní se pouze jeho forma. To znamená, že energetické síly, které existují ve vesmíru, jsou přítomné v ní od samého počátku a budou přítomny, dokud nezmizí samotný vesmír. Neexistuje žádný takový stroj, který vydává více energie, než používá, takže věčný pohybový stroj nemůže být vynalezen. Transformace energie nastává podle stejných zákonů jako tok řeky: vždy pouze jedním směrem.

Energetická účinnost

Přeměna energie z jedné formy na druhou je vždy doprovázena ztrátou tepla a čím menší tyto ztráty, tím lépe je tato energie používána a tím je ekonomičtější samotný stroj. Například cyklista převádí 95% své fyzické síly na fyzickou energii a pouze 5% jde do tepla jízdního kola. Poměr mezi spotřebovanou a přijatou energií se nazývá efektivita. Pro cyklisty se rovná 95%, u auta to bude pouze 25%, protože pouze tato část se používá k nastartování vozidla a zbytek je teplo přebytek.

Energie vody

Voda má obrovskou sílu, překonává údolí a hory, dělá si cestu přes nejnepozoruhodnější překážky. Není divu, že lidé říkají: "Voda odvádí kámen." Chcete-li extrahovat energii z vody, musí to být zkroceno. Ve většině případů jsou pro tento účel postaveny přehrady a přehrady, které zabraňují cestě do moře k potoku, hromadí vodu a vytvářejí umělé nádrže. V této podobě má voda potenciální energie.

Při pádu z přehrady je voda přitahována zemskou gravitací a gravitační energie se vytváří, když voda klesá z výšky dolů. V elektrárnách má tato voda mechanickou energii, když pohání turbíny, které ji přeměňují na elektřinu. Proud prochází přes drát různými spotřebiteli elektrické energie. Když svítí světlo, vydává světlo, to jest elektromagnetická energie a teplo.

Biologická energie

Bioenergie je energie rostlin, označuje obnovitelné zdroje energie. Rostliny získávají svou energii přímo ze Slunce a pro všechny živé věci na zemi, rostliny jsou nejdůležitějším zdrojem energie a jídla. Pod vlivem lehkých rostlin produkují oxid uhličitý a vodu, které jsou ve vzduchu, bohaté na energetický vodík. Zvířata a lidé procházejí složitějším způsobem, protože nemohou, stejně jako rostliny, syntetizovat jídlo samy o sobě. Pořád se vracejí do rostlin, aby získali svou skladovanou energii ve formě jídla. Mnoho zvířat a většina lidí jíst nejen rostliny, ale i maso ze zvířat, které také jedly rostliny. Živý organismus může existovat pouze tehdy, pokud dostane více energie z potravy než vynaloží na jeho získání.

Atomová energie

Nejznámější vědecký vzorec vynalezl německý fyzik Albert Einstein. Jeho obsah: energie je hmotnostní násobek rychlosti světla. Vzorec uvádí, že hmotnost není nic jiného než forma energie. Z toho vyplývá, že je možné přeměnit energii na hmotu a vypočítat, kolik energie z této transformace se ukáže. Prvním praktickým výsledkem této transformace byly atomové bomby, které byly na konci druhé světové války testovány na japonských městech. Malé množství uranu se změnilo v obrovské množství destruktivní energie. A přestože jen sedmá část se změnila na energii, její ničivý účinek byl strašný. Šoková vlna a tepelné záření zničily město, stovky tisíc lidí zemřelo kvůli radioaktivnímu záření.

Síla atomu je dnes zkoušena zkrotit v jaderných elektrárnách. Zde se jaderná reakce nevyskytuje ve formě výbuchu, ale jako postupné uvolňování tepla. Zároveň je radioaktivní záření opatrně izolováno pomocí speciálních ochranných krytů.

Výsledné teplo přemění vodu na páru, která pohání turbínu a elektrický generátor, a schéma funguje dále, jako v tepelných elektrárnách, jediný rozdíl je v použitém materiálu. Aby atomové jádro uvolnilo energii, musí být zničeno a rozděleno. Vědci se naučili rozdělit jádro atomu uranu. K tomu je ovlivněno neutrony s nízkou energií. Pak se rozpadá na dvě lehčí jádra, která produkují energii, čímž se uvolní několik nových neutronů. Obnovují reakci s následným rozštěpením jádra, to znamená, že obrátí proces na řetězovou reakci, která se vyskytuje obrovskou rychlostí a trvá, dokud není uran vystaven rozštěpení.

Odkud pochází tolik energie při rozdělení atomu? Faktem je, že celková hmotnost dvou nových atomů, které vznikly v procesu štěpení, je mnohem menší než původní atom. Chybějící zbytky hmoty se změnily v energii, jejíž množství je obrovské. Proces jaderného štěpení je základem pro tvorbu atomových zbraní a atomových reaktorů. Úkolem je získat mírovou energii atomu. K tomu je nutné napravit řetězovou reakci jejího dělení tak, aby nedošlo k výbuchu. K tomu je nutno zpomalit reakci za použití vodíku nebo vody jako moderátorů. Zabraňují procesu pronikání neutronového toku do jaderného reaktoru chytit neutrony, procházet pouze množství potřebné pro pomalý úpadek.

Existuje mnoho sporů o používání jaderných elektráren. Na jedné straně, abychom zajistili rozvoj naší civilizace na vysoké technické úrovni, je nutné použít atomovou energii. Na druhé straně je výroba atomové energie poměrně nebezpečná. Radioaktivní záření je náhodná energie, která se uvolňuje během rozdělení atomu. Nemůže být vidět, ani slyšet, nemá chuť ani vůni, ale je smrtící pro všechny živé věci. Příkladem byl výbuch v jaderné elektrárně v Černobylu. Obrovské dávky záření byly vyhozeny do životního prostředí, tisíce lidí zemřelo poté, co dostalo radiační onemocnění, desítky tisíc nemocných a umírajících z rakoviny, všechna města byla přesídlena z oblasti záření. A potomci mohou platit za radioaktivní odpady jaderných elektráren po tisíc let. Nejmodernější ochranný návrh nemůže zaručit úplnou ochranu jaderných elektráren. Příliš mnoho záleží na osobě a on je špatný.

Solární panely

Jedinou bezpečnou jadernou elektrárnou je Slunce, protože je od nás 150 milionů kilometrů. Je možné transformovat energii slunce přímo na elektřinu? Ano, tato možnost existuje a je realizována pomocí solárních baterií. Tato technika byla vytvořena před několika desítkami let, ale již byla úspěšně používána.

Solární panely jsou desky s extrémně tenkými vrstvami. Jedna vrstva je vyrobena z křemíku a druhá je vyrobena z křemíku a bóru. Spolu se slunečním zářením na sluneční baterii spadají fotony, nejmenší částice světla vyzařované sluncem, na vnější vrstvu. Přesouvají elektrony do druhé vrstvy a vytvářejí elektrické napětí. Přenesené elektrony vstupují do akumulátoru a pak do elektrického obvodu. Každým rokem se zlepšují solární články, možná i v budoucnu budou moci naši planetu dodávat elektřinu. Je možné, že elektrická a tepelná energie pochází z obnovitelných zdrojů, jako je vítr, slunce, voda a vodík a rostliny. Jsou nevyčerpatelné, přinejmenším dokud nebude svítit slunce.