Az energia megszerzésének, átalakításának és felhasználásának fajtái, módszerei. Az energia és fajtái. Cél és használat

Az energia és fajtái. Cél és használat

Az energia döntő szerepet játszik az emberi civilizáció fejlődésében. Az energiafogyasztás és az információfelhalmozás megközelítőleg azonos mintázatot mutat az idő múlásával. Szoros kapcsolat van az energiafogyasztás és a kimeneti mennyiség között.

Az elképzelések szerint fizikai tudomány Az energia egy test vagy testrendszer azon képessége, hogy munkát végezzen. Létezik különféle besorolások az energia fajtái és formái. Nevezzük meg azoknak a típusait, amelyekkel az emberek leggyakrabban találkoznak Mindennapi élet: mechanikus, elektromos, elektromágneses és belső. NAK NEK belső energia termikus, kémiai és intranukleáris (atomi). Az energia belső formáját a testet alkotó részecskék közötti kölcsönhatás potenciális energiája határozza meg, ill kinetikus energia szabálytalan mozgásuk.

Ha az energia a mozgásállapot változásának eredménye anyagi pontok vagy testek, akkor kinetikusnak nevezzük; magában foglalja a testek mozgásának mechanikai energiáját, hőenergia molekulák mozgása okozza.

Ha az energia egy adott rendszer részeinek egymáshoz viszonyított elrendezésében vagy más testekhez viszonyított helyzetében bekövetkezett változás eredménye, akkor azt potenciálnak nevezzük; törvény szerint vonzott tömegek energiáját foglalja magában egyetemes gravitáció, a homogén részecskék helyzetének energiája, például egy rugalmas deformált test energiája, kémiai energia.

A fő energiaforrás a nap. A növényi klorofill sugarai hatására a levegőből felvett szén-dioxidot oxigénné és szénné bontja; ez utóbbi felhalmozódik a növényekben. A szén, a föld alatti gáz, a tőzeg, az agyagpala és a tűzifa a sugárzó napenergia tartalékait képviselik, amelyeket klorofill nyer ki kémiai energia formájában szénből és szénhidrogénekből. A vízenergiát is nyerik napenergia, elpárologtatja a vizet és gőzt emel a légkör magas rétegeibe. A szélturbinákban használt szél a Nap változó bemelegítésének eredményeként keletkezik különböző helyeken. Hatalmas energiatartalékok találhatók a kémiai elemek atommagjaiban.

A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) a joule-t használja az energia mértékegységeként. Ha a számítások hő-, biológiai, elektromos és sok más típusú energiát tartalmaznak, akkor a kalóriát (cal) vagy a kilokalóriát (kcal) használják energiaegységként.

1 cal = 4,18 J.

A méréshez elektromos energia Olyan mértékegységet használnak, mint a Watch (Wh, kWh, MWh).

1 W. h = 3,6 MJ vagy 1 J = 1 W. Val vel.

A méréshez mechanikus energia Olyan mértékegységet használnak, mint a kg. m.

1 kg. m = 9,8 J.

A természetes forrásokban (energiaforrásokban) található és elektromos, mechanikai, vegyi anyagokká alakítható energiát primernek nevezzük.

NAK NEK hagyományos típusok primer energia, vagy energiaforrások közé tartozik: szerves tüzelőanyag (szén, olaj, gáz stb.), folyami vízenergia és nukleáris üzemanyag (urán, tórium stb.).

Azt az energiát, amelyet egy személy a primer energia speciális berendezésekben és állomásokon történő átalakítása után kap, másodlagosnak nevezik (villamos energia, gőzenergia, forró víz stb.).

Jelenleg széles körben folyik a munka a nem hagyományos, megújuló energiaforrások felhasználásán: nap, szél, árapály, tenger hullámai, a föld melege. Ezek a források amellett, hogy megújulnak, „tiszta” energiafajták, mivel használatuk nem vezet környezetszennyezéshez környezet.

ábrán. A 10.1.1. ábra a primer energia osztályozását mutatja. A hagyományos energiafajták, amelyeket az ember mindenkor széles körben használt, és a nem hagyományos energiafajták, amelyeket a közelmúltig viszonylag kevéssé használtak az ipari átalakításukra szolgáló gazdaságos módszerek hiánya miatt, de napjainkban különösen fontosak. magas környezetbarátságukat azonosítják.

Rizs. 10.1.1. Elsődleges energiaosztályozási rendszer

Az osztályozási sémában a nem megújuló és a megújuló energiafajtákat fehér, illetve szürke téglalapok jelzik.

Energiafelhasználás szükséges típus a fogyasztók ellátása pedig az energiatermelés folyamatában történik, melyben öt szakasz különböztethető meg: 1. Energiaforrások megszerzése és koncentrálása: tüzelőanyag kinyerése és dúsítása, víznyomás koncentrálása hidraulikus műtárgyak segítségével stb.

2. Energiaforrások átadása energiát átalakító létesítményeknek; szárazföldi és vízi szállítással vagy víz, olaj, gáz stb. csővezetékeken történő szivattyúzásával történik.

3. Primer energia átalakítása másodlagos energiává, amely adott feltételek mellett a legkényelmesebb elosztási és fogyasztási formával rendelkezik (általában elektromos és hőenergiává).

4. Átalakított energia átvitele és elosztása.

5. Energiafelhasználás, mind abban a formában, ahogyan azt a fogyasztóhoz eljuttatják, mind az átalakított formában.

Ha teljes energia Ha a felhasznált primer energiaforrásokat 100%-nak vesszük, akkor a hasznos energia csak 35-40%-a lesz, a többi elvész, nagy része hő formájában.

Az elektromos energia előnye

Az ókor óta a civilizáció fejlődése és a technológiai fejlődés közvetlenül összefügg a felhasznált energiaforrások mennyiségével és minőségével. Az összes fogyasztott energia valamivel több mint felét hő formájában műszaki szükségletekre, fűtésre, főzésre használják fel, a fennmaradó részt gépészeti, elsősorban közlekedési berendezésekben, valamint elektromos energia formájában. Ráadásul a villamos energia részaránya évről évre nő (10.2.1. ábra).

Rizs. 10.2.1. Az elektromos energiafogyasztás dinamikája

Az elektromos energia a legkényelmesebb energiafajta, és joggal tekinthető a modern civilizáció alapjának. Túlnyomó többség technikai eszközöket gépesítés és automatizálás termelési folyamatok(berendezések, műszerek, számítógépek), az emberi munka gépi munkával való helyettesítésének a mindennapi életben elektromos alapja van.

Miért növekszik ilyen gyorsan az elektromos energia iránti kereslet, és mi az előnye?

Széleskörű elterjedése a következő tényezőknek köszönhető: nagy mennyiségű villamos energia előállításának lehetősége lelőhelyek és vízforrások közelében;

1. nagy távolságra történő szállítás képessége viszonylag kis veszteséggel;
2. az elektromos energiát más típusú energiává alakítani: mechanikai, kémiai, termikus, fény;
3. a környezetszennyezés hiánya;
4. alapvetően új, villamos energián alapuló progresszív technológiák alkalmazásának lehetősége technológiai folyamatok Val vel magas fokozat automatizálás.

Az energia a munkavégzés képessége: mozgatni, mozgatni tárgyakat, hőt, hangot vagy elektromosságot termelni.

Mi az Energia?

Az energia mindenhol ott lapul – benne napsugarak hő- és fényenergia formájában, a lejátszóban hangenergia formájában, sőt egy darab szénben felhalmozott kémiai energia formájában. Élelmiszerből nyerjük az energiát, egy autómotor pedig üzemanyagból – benzinből vagy gázból – nyeri ki. Mindkét esetben kémiai energia. Vannak más energiaformák is: hő-, fény-, hang-, elektromos-, nukleáris. Az energia valami láthatatlan és megfoghatatlan, de képes felhalmozódni és egyik formából a másikba mozogni. Soha nem tűnik el.

Mechanikus mozgás

Az energia egyik fő típusa a kinetikus - a mozgás energiája. Nehéz tárgyak, nagy sebességgel mozgó, több mozgási energiát hordoznak, mint a könnyű vagy lassan mozgó. Például egy személyautó mozgási energiája kisebb, mint az azonos sebességgel haladó teherautóé.

Hőenergia

A hőenergia nem létezhet mozgási energia nélkül. Hőfok fizikai test függ azon atomok mozgási sebességétől, amelyekből áll. Minél gyorsabban mozognak az atomok, annál melegebb lesz a tárgy. Ezért egy test hőenergiáját az atomok mozgási energiájának tekintjük.

Energia ciklus

A Nap a fő energiaforrás a Földön. Folyamatosan átalakul más típusú energiává. A természetes energiaforrások közé tartozik az olaj, a gáz és a szén is, amelyek alapvetően elegendő napenergiával rendelkeznek.

Készleten a jövőbeni használatra

Az energia tárolható. A rugó összenyomva energiát tárol. Amikor felszabadul, kiegyenesedik, és a potenciális energiát mozgási energiává alakítja. A szikla tetején fekvő kőnek is van potenciális energiája, amikor leesik, mozgási energiává alakul át.

Az energia átalakítása

Az energiamegmaradás törvénye kimondja, hogy az energia soha nem tűnik el, egyszerűen átalakul egy másik formába. Például, ha egy kerékpáron közlekedő fiú fékez és megáll, a mozgási energiája nullára csökken. De nem tűnik el teljesen, hanem átalakul más típusú energiává - hővé és hanggá. A kerékpár gumiabroncsok talajhoz való súrlódása hőt termel, ami felmelegíti a talajt és a kerekeket is. A hangenergia pedig a fékek és a gumik csikorgásában nyilvánul meg.

Munka, energia és hatalom

Az energia átadása munka. Az elvégzett munka mennyisége az erő nagyságától és a tárgy mozgási távolságától függ. Például egy nehézsúlyú, súlyzó emelése igen Nagyszerű munka. A munkavégzés sebességét teljesítménynek nevezzük. Minél gyorsabban emeli fel a súlyemelő a súlyt, annál nagyobb az ereje. Az energiát joule-ban (J), a teljesítményt wattban (W) mérik.

Energia fogyasztás

Az energia soha nem tűnik el, de ha nem használják fel munkára, akkor kárba vesznek. Leggyakrabban hőtermelésre pazarolják az energiát.

Például egy villanykörte az elektromos energiának csak az ötödét alakítja fénnyé, a többi pedig hulladékhővé. Alacsony együttható hasznos akció autómotorok vezet ahhoz a tényhez, hogy tisztességes mennyiségű üzemanyagot elégetnek el hiába.

A paintballozás energiája

Játék közben az energia folyamatosan változtatja állapotát - a potenciál kinetikussá válik. A mozgó golyó a géprészhez érő súrlódás miatt hajlamos megállni. Energiáját a súrlódási erő leküzdésére fordítják, de nem tűnik el, hanem hővé alakul. Amikor a játékos elmondja a labdát extra energia a penge megnyomásakor a labda mozgása felgyorsul.

2. előadás. Az energia fajtái. Energia vétele, átalakítása és felhasználása

2. TÉMAKÖR. ENERGIATÍPUSOK. ENERGIA FOGADÁSA, ÁTALAKÍTÁSA ÉS HASZNÁLATA

Alapfogalmak:

energia; kinetikus és potenciális energia; energiafajták; energia; energiarendszer; elektromos energiarendszer; energiafogyasztók; hagyományos és nem hagyományos energia; terhelési diagramok; egy főre jutó energiafogyasztás; a gazdaság energiaintenzitása; a termelés energia-gazdasági szintjének mutatója.

Az energia az egyetemes alap természetes jelenség, a kultúra és minden emberi tevékenység alapja. Eközben energia alatt(görög - cselekvés, tevékenység) mennyiségi értékelésre utal különféle formák anyagmozgások, amelyek egymást át tudják alakítani.

A fizikai tudomány fogalmai szerint az energia egy test vagy testrendszer azon képessége, hogy munkát végezzen. Az energiatípusok és -formák különböző osztályozása létezik. Az ember mindennapi életében leggyakrabban a következő energiatípusokkal találkozik: mechanikai, elektromos, elektromágneses, termikus, kémiai, atomi (nukleárisan belüli). Az utolsó három típus az energia belső formájára utal, i.e. A testet alkotó részecskék potenciális kölcsönhatási energiája, vagy véletlenszerű mozgásuk kinetikus energiája okozza.

Ha az energia anyagi pontok vagy testek mozgásállapotának megváltozásának eredménye, akkor azt ún kinetikus ; magában foglalja a testek mozgásának mechanikai energiáját, a molekulák mozgásából adódó hőenergiát.

Ha az energia egy adott rendszer részeinek egymáshoz viszonyított elrendezésében vagy más testekhez viszonyított helyzetében bekövetkező változás eredménye, akkor az ún. lehetséges ; tartalmazza az univerzális gravitáció törvénye által vonzott tömegek energiáját, a homogén részecskék helyzetének energiáját, például egy rugalmas deformált test energiáját, a kémiai energiát.

Az energiát a természettudományban természetétől függően a következő típusokra osztják.

Mechanikai energia - interakció, mozgás során nyilvánul meg egyéni testek vagy részecskék.

Ez magában foglalja a test mozgásának vagy forgásának energiáját, a hajlítás, nyújtás, csavarás, összenyomás során keletkező deformáció energiáját rugalmas testek(rugók). Ezt az energiát a legszélesebb körben használják különféle – közlekedési és technológiai – gépekben.

Hőenergia– az anyagok molekuláinak rendezetlen (kaotikus) mozgásának és kölcsönhatásának energiája.

Leggyakrabban égésből nyert hőenergia különféle típusok tüzelőanyag, széles körben használják fűtésre, számos technológiai folyamat végrehajtására (hevítés, olvasztás, szárítás, bepárlás, desztilláció stb.).

Elektromos energia – elektromos áramkör mentén mozgó elektronok energiája (elektromos áram).

Az elektromos energiát mechanikai energia előállítására használják villanymotorok segítségével, és mechanikai folyamatokat hajtanak végre az anyagok feldolgozására: zúzás, őrlés, keverés; elektrokémiai reakciók végrehajtására; hőenergia kinyerése elektromos fűtőberendezésekben és kemencékben; anyagok közvetlen feldolgozására (elektromos kisülési megmunkálás).

Kémiai energia – Ez az anyagok atomjaiban „tárolt energia”, amely felszabadul vagy elnyelődik kémiai reakciók anyagok között.

A kémiai energia vagy hő formájában szabadul fel exoterm reakciók során (például tüzelőanyag elégetésekor), vagy elektromos energiává alakul át galvánelemekben és akkumulátorokban. Ezeket az energiaforrásokat magas hatásfok (akár 98%), de kis kapacitás jellemzi.

Mágneses energia– az állandó mágnesek energiája, amelyek nagy energiakészlettel rendelkeznek, de nagyon vonakodva „adják oda”. Az elektromos áram azonban kiterjedt, erős mágneses mezőket hoz létre maga körül, ezért az emberek leggyakrabban elektromágneses energiáról beszélnek.

Az elektromos és a mágneses energiák szorosan összefüggenek egymással, mindegyik a másik „háti” oldalának tekinthető.

Elektromágneses energia– az elektromágneses hullámok energiája, azaz. mozgó elektromos és mágneses mezők. Ide tartozik a látható fény, az infravörös, az ultraibolya, a röntgen és a rádióhullámok.

Így az elektromágneses energia sugárzási energia. A sugárzás energiát hordoz elektromágneses hullámenergia formájában. A sugárzás elnyelésekor energiája más formákká, leggyakrabban hővé alakul.

Atomenergia– az úgynevezett radioaktív anyagok atommagjaiban lokalizált energia. Nehéz atommagok hasadása (nukleáris reakció) vagy könnyű atommagok fúziója (termonukleáris reakció) során szabadul fel.

Ennek az energiafajtának van egy régi neve is - az atomenergia, de ez a név nem tükrözi pontosan azoknak a jelenségeknek a lényegét, amelyek kolosszális mennyiségű energia felszabadulásához vezetnek, leggyakrabban termikus és mechanikai formában.

Gravitációs energia- nagy tömegű testek kölcsönhatása (gravitációja) okozta energia, különösen a világűrben érezhető. Földi körülmények között ez például a Föld felszíne fölé bizonyos magasságra emelt test által „tárolt energia” - a gravitációs energia.

És így, A megnyilvánulási szinttől függően megkülönböztethetjük a makrokozmosz energiáját - gravitációs, testek kölcsönhatási energiáját - mechanikai, molekuláris kölcsönhatások energiáját - termikus, atomi kölcsönhatások energiáját - kémiai, sugárzás energiáját - elektromágneses, az atommagokban található energia - nukleáris.

Modern tudomány nem zárja ki más, még nem rögzített energiafajták létezését, de nem sérti az egységes természettudományos világképet és az energia fogalmát.

A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) 1 Joule-t (J) használ az energia mértékegységeként. 1 J egyenértékű
1 newtonméter (Nm). Ha a számítások hőre, biológiai és sok más típusú energiára vonatkoznak, akkor a rendszeren kívüli egységet használnak energiaegységként - kalória (cal) vagy kilokalória (kcal), 1cal = 4,18 J. Az elektromos energia méréséhez a mértékegység, például Watt óra (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. A mechanikai energia mérésére használja az 1 kg m = 9,8 J értéket.

Közvetlenül a természetből nyert energia(fűtőanyag, víz, szél, Föld hőenergiája, atomenergiája), és amely átalakítható elektromos, termikus, mechanikai, vegyi anyagokká ún. elsődleges. Az energiaforrások kimeríthetőségen alapuló osztályozásának megfelelően a primer energia is osztályozható. ábrán. A 2.1. ábra a primer energia osztályozási sémáját mutatja be.

Rizs. 2.1. Elsődleges energiaosztályozás

A primer energia osztályozásánál megkülönböztetik hagyományos És nem hagyományos energiafajták. A hagyományos energiafajták közé tartoznak azok, amelyeket az emberek évek óta széles körben használnak. NAK NEK nem hagyományos típusok Az energia magában foglalja azokat a típusokat, amelyeket viszonylag nemrégiben kezdtek el használni.

A primer energia hagyományos típusai közé tartoznak a szerves tüzelőanyagok (szén, olaj stb.), a folyami vízenergia és a nukleáris üzemanyag (urán, tórium stb.).

Az az energia, amelyet egy személy kap a primer energia átalakítása után speciális berendezésekben - állomásokon, másodlagosnak nevezik (villamos energia, gőzenergia, meleg víz stb.).

Az elektromos energia előnyei. Az elektromos energia a legkényelmesebb energiafajta, és joggal tekinthető a modern civilizáció alapjának. A termelési folyamatok gépesítésének és automatizálásának technikai eszközeinek (berendezések, számítástechnikai eszközök), a mindennapi életben az emberi munka gépi munkával való helyettesítésének túlnyomó többsége elektromos alappal rendelkezik.

Az összes felhasznált energia valamivel több mint felét hő formájában használják fel műszaki szükségletekre, fűtésre, főzésre, a fennmaradó részt mechanikai energiaként, elsősorban közlekedési berendezésekben, valamint elektromos energia formájában használják fel. Ráadásul az elektromos energia részaránya évről évre nő
(2.2. ábra).

Elektromos energia– egy univerzálisabb energiafajta. Megtalálta széles körű alkalmazás a mindennapi életben és minden iparágban nemzetgazdaság. Több mint négyszázféle elektromos háztartási készülék létezik: hűtőszekrény, mosógépek, klímaberendezések, ventilátorok, televíziók, magnók, világítás stb. Lehetetlen elképzelni az ipart elektromos energia nélkül. BAN BEN mezőgazdaság az áram felhasználása folyamatosan bővül: állatok etetése, itatása, gondozása, fűtés és szellőztetés, inkubátorok, légfűtők, szárítók stb.

Villamosítás- a műszaki fejlődés alapja a nemzetgazdaság bármely ágazatában. Lehetővé teszi a kényelmetlen használat cseréjét energetikai erőforrások univerzális megjelenés energia - elektromos energia, amely bármilyen távolságra továbbítható, más típusú energiává, például mechanikai vagy hőenergiává alakítható, és megosztható a fogyasztók között. Elektromosság – nagyon kényelmesen használható és gazdaságos energiafajta.

Rizs. 2.2. Az elektromos energiafogyasztás dinamikája

Az elektromos energia olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek nélkülözhetetlenek a termelés gépesítésében és automatizálásában, valamint a mindennapi emberi életben:

1. Az elektromos energia univerzális, sokféle célra felhasználható. Különösen nagyon könnyen hővé alakul. Ez történik például elektromos fényforrásokban (izzólámpákban), a kohászatban használt technológiai kemencékben, különféle fűtő- és fűtőberendezésekben. Az elektromos energia mechanikai energiává alakítását az elektromos motoros hajtásokban használják.

2. Amikor az elektromos energiát elfogyasztják, a végtelenségig zúzható. Így az elektromos gépek teljesítménye rendeltetésüktől függően változik: a technológia számos ágában és háztartási termékekben használt mikromotorokban a watt töredékektől az erőművi generátorok egymillió kilowattot meghaladó hatalmas értékéig.

3. Az elektromos energia előállítása és továbbítása során lehetőség nyílik a teljesítmény koncentrálására, a feszültség növelésére és vezetékeken keresztül rövid és nagy távolságokra történő tetszőleges mennyiségű villamos energia továbbítására az erőműből, ahol azt előállítják, minden fogyasztóhoz.

A primer energia osztályozásánál megkülönböztetik hagyományos És nem hagyományos energiafajták. A hagyományos energiafajták közé tartoznak azok, amelyeket az emberek évek óta széles körben használnak. A nem hagyományos energiafajták közé tartoznak azok, amelyeket viszonylag nemrégiben kezdték el használni.
A primer energia hagyományos típusai közé tartoznak a szerves tüzelőanyagok (szén, olaj stb.), a folyami vízenergia és a nukleáris üzemanyag (urán, tórium stb.).
Az az energia, amelyet egy személy kap a primer energia átalakítása után speciális berendezésekben - állomásokon, másodlagosnak nevezik (villamos energia, gőzenergia, meleg víz stb.).
Az elektromos energia előnyei. Az elektromos energia a legkényelmesebb energiafajta, és joggal tekinthető a modern civilizáció alapjának. A termelési folyamatok gépesítésének és automatizálásának technikai eszközeinek (berendezések, számítástechnikai eszközök), a mindennapi életben az emberi munka gépi munkával való helyettesítésének túlnyomó többsége elektromos alappal rendelkezik.
Az összes felhasznált energia valamivel több mint felét hő formájában használják fel műszaki szükségletekre, fűtésre, főzésre, a fennmaradó részt mechanikai energiaként, elsősorban közlekedési berendezésekben, valamint elektromos energia formájában használják fel. Ráadásul az elektromos energia részaránya évről évre nő
(2.2. ábra).
Elektromos energia – egy univerzálisabb energiafajta. Széleskörű alkalmazásra talált a mindennapi életben és a nemzetgazdaság minden ágazatában. Több mint négyszázféle elektromos háztartási készülék létezik: hűtőszekrény, mosógép, klíma, ventilátor, televízió, magnó, világítóberendezés stb. Lehetetlen elképzelni az ipart elektromos energia nélkül. A mezőgazdaságban folyamatosan bővül az elektromosság felhasználása: állatok etetése, itatása, gondozása, fűtés és szellőztetés, inkubátorok, légfűtők, szárítók stb.
Villamosítás - a műszaki fejlődés alapja a nemzetgazdaság bármely ágazatában. Lehetővé teszi a kényelmetlen energiaforrások helyettesítését egy univerzális típusú energiával - elektromos energiával, amely bármilyen távolságra továbbítható, más típusú energiává, például mechanikai vagy termikus energiává alakítható, és megosztható a fogyasztók között. Elektromosság – nagyon kényelmesen használható és gazdaságos energiafajta.

Rizs. 2.2. Az elektromos energiafogyasztás dinamikája

Az elektromos energia olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek nélkülözhetetlenek a termelés gépesítésében és automatizálásában, valamint a mindennapi emberi életben:
1. Az elektromos energia univerzális, sokféle célra felhasználható. Különösen nagyon könnyen hővé alakul. Ez történik például elektromos fényforrásokban (izzólámpákban), a kohászatban használt technológiai kemencékben, különféle fűtő- és fűtőberendezésekben. Az elektromos energia mechanikai energiává alakítását az elektromos motoros hajtásokban használják.
2. Amikor az elektromos energiát elfogyasztják, a végtelenségig zúzható. Így az elektromos gépek teljesítménye rendeltetésüktől függően változik: a technológia számos ágában és háztartási termékekben használt mikromotorokban a watt töredékektől az erőművi generátorok egymillió kilowattot meghaladó hatalmas értékéig.
3. Az elektromos energia előállítása és továbbítása során lehetőség nyílik a teljesítmény koncentrálására, a feszültség növelésére és vezetékeken keresztül rövid és nagy távolságokra történő tetszőleges mennyiségű villamos energia továbbítására az erőműből, ahol azt előállítják, minden fogyasztóhoz.

Az energiamegmaradás törvénye

Vagyis ahhoz, hogy megtudja, hogyan takaríthat meg energiát, világosan meg kell határoznia, mi az „energia” fogalma?

Az energia (görögül - cselekvés, tevékenység) az anyag különböző mozgásformáinak általános mennyiségi mérőszáma.

Tól től ezt a meghatározást következik:

Az energia csak akkor nyilvánul meg, ha a körülöttünk lévő világban a különböző tárgyak állapota (helyzete) megváltozik;

Az energia az egyik formából a másikba változhat (1.1. ábra);

Az energiát az a képesség jellemzi, hogy az ember számára hasznos munkát végezzen;

Az energia objektíven meghatározható, számszerűsíthető.

Rizs. 1.1. Az energia egyik típusból a másikba való átalakításának sémája

Az energiát a természettudományban természetétől függően a következő típusokra osztják.

Mechanikai energia - az egyes testek vagy részecskék kölcsönhatása és mozgása során nyilvánul meg.

Ez magában foglalja a test mozgásának vagy forgásának energiáját, a hajlítás, nyújtás, csavarás során keletkező deformáció energiáját,

Elasztikus testek (rugók) összenyomása. Ezt az energiát a legszélesebb körben használják különféle – közlekedési és technológiai – gépekben.

A hőenergia az anyagok molekuláinak rendezetlen (kaotikus) mozgásának és kölcsönhatásának energiája.

A leggyakrabban különféle tüzelőanyagok elégetésével nyert hőenergiát széles körben használják fűtésre és számos technológiai folyamat végrehajtására (hevítés, olvasztás, szárítás, bepárlás, desztilláció stb.).

A különböző típusú tüzelőanyagok összehasonlításához és a tartalékok teljes elszámolásához egy elszámolási egységet alkalmaznak - szabványos üzemanyagot, amelynek fűtőértéke 29,3 MJ/kg (7000 kcal/kg) (1.1. táblázat). "

Az elektromos energia az elektromos áramkör mentén mozgó elektronok energiája (elektromos áram).

Az elektromos energiát mechanikai energia előállítására használják villanymotorok segítségével, és mechanikai folyamatokat hajtanak végre az anyagok feldolgozására: zúzás, őrlés, keverés; elektrokémiai reakciók végrehajtására; hőenergia kinyerése elektromos fűtőberendezésekben és kemencékben; anyagok közvetlen feldolgozására (elektromos eróziós megmunkálás).

A kémiai energia az anyagok atomjaiban „tárolt” energia, amely az anyagok közötti kémiai reakciók során felszabadul vagy elnyelődik.

A kémiai energia vagy hő formájában szabadul fel exoterm reakciók során (például tüzelőanyag elégetésekor), vagy elektromos energiává alakul át galvánelemekben és akkumulátorokban. Ezeket az energiaforrásokat magas hatásfok (akár 98%), de kis kapacitás jellemzi.

A mágneses energia az állandó mágnesek energiája, amelyek nagy energiakészlettel rendelkeznek, de nagyon vonakodva „adják el”. Az elektromos áram azonban kiterjedt, erős mágneses mezőket hoz létre maga körül, ezért az emberek leggyakrabban elektromágneses energiáról beszélnek.

Az elektromos és a mágneses energiák szorosan összefüggenek egymással, mindegyik a másik „háti” oldalának tekinthető.

Az elektromágneses energia az elektromágneses hullámok energiája, azaz a mozgó elektromos és mágneses mezők energiája. Ide tartozik a látható fény, az infravörös, az ultraibolya, a röntgen és a rádióhullámok.

Így az elektromágneses energia sugárzási energia. A sugárzás energiát hordoz elektromágneses hullámenergia formájában. A sugárzás elnyelésekor energiája más formákká, leggyakrabban hővé alakul.

Az atomenergia az úgynevezett radioaktív anyagok atommagjaiban lokalizált energia. Nehéz atommagok hasadása (nukleáris reakció) vagy könnyű atommagok fúziója (termonukleáris reakció) során szabadul fel.

Ennek az energiafajtának van egy régi neve is - az atomenergia, de ez a név nem tükrözi pontosan azoknak a jelenségeknek a lényegét, amelyek kolosszális mennyiségű energia felszabadulásához vezetnek, leggyakrabban termikus és mechanikai formában.

A gravitációs energia nagy tömegű testek kölcsönhatása (gravitációja) okozta energia, különösen a világűrben észlelhető. Földi körülmények között ez például a Föld felszíne fölé bizonyos magasságra emelt test által „tárolt energia” - a gravitációs energia.

Így a megnyilvánulási szinttől függően megkülönböztethetjük a makrokozmosz energiáját - gravitációs, testek kölcsönhatási energiáját - mechanikai, molekuláris kölcsönhatások energiáját - termikus, atomi kölcsönhatások energiáját - kémiai, sugárzási energiát - elektromágneses, az atommagokban található energia - nukleáris.

A modern tudomány nem zárja ki más energiafajták létezését, amelyeket még nem rögzítettek, de nem sértik az egységes természettudományos világképet és az energia fogalmát.

Általánosságban elmondható, hogy az energia fogalma, annak ötlete mesterséges, és kifejezetten a körülöttünk lévő világról alkotott gondolataink eredményeként jött létre. Ellentétben az anyaggal, amelyről azt mondhatjuk, hogy létezik, az energia az emberi gondolkodás gyümölcse, az ő „találmánya”, amely úgy épül fel, hogy leírható legyen. különféle változások a környező világban, és ugyanakkor beszéljünk az állandóságról, valaminek a megőrzéséről, amit energiának neveztek, még akkor is, ha az energiáról alkotott elképzelésünk évről évre változik.

Az energia mértékegysége 1 J (Joule). Ugyanakkor a hőmennyiség mérésére a „régi” mértékegységet használják - 1 cal (kalória) = 4,18 J, a mechanikai energia mérésére az 1 kgm = 9,8 J, az elektromos energia - 1 kWh = 3,6 MJ értéket. , 1 J = 1 W-C.

Meg kell jegyezni, hogy a természettudományi irodalomban a termikus, kémiai és nukleáris energiákat néha a belső energia fogalmával kombinálják, vagyis egy anyagon belül.