ენერგიის მიღების, გარდაქმნისა და გამოყენების სახეები, მეთოდები. ენერგია და მისი ტიპები. დანიშნულება და გამოყენება

ენერგია და მისი ტიპები. დანიშნულება და გამოყენება

ენერგია გადამწყვეტ როლს თამაშობს ადამიანის ცივილიზაციის განვითარებაში. ენერგიის მოხმარება და ინფორმაციის დაგროვება დროთა განმავლობაში იცვლება დაახლოებით იგივე ნიმუშით. მჭიდრო კავშირია ენერგიის მოხმარებასა და გამომავალ მოცულობას შორის.

იდეების მიხედვით ფიზიკური მეცნიერებაენერგია არის სხეულის ან სხეულთა სისტემის მუშაობის უნარი. არსებობს სხვადასხვა კლასიფიკაციაენერგიის ტიპები და ფორმები. მოდით დავასახელოთ მისი ის ტიპები, რომლებსაც ადამიანები ყველაზე ხშირად ხვდებიან მათში ყოველდღიური ცხოვრება: მექანიკური, ელექტრო, ელექტრომაგნიტური და შიდა. TO შინაგანი ენერგია, მოიცავს თერმულ, ქიმიურ და ინტრაბირთვულ (ატომურ). ენერგიის შინაგანი ფორმა განისაზღვრება სხეულის შემადგენელ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიით, ან კინეტიკური ენერგიამათი არასტაბილური მოძრაობა.

თუ ენერგია მოძრაობის მდგომარეობის ცვლილების შედეგია მატერიალური ქულებიან სხეულები, მაშინ მას კინეტიკური ეწოდება; იგი მოიცავს სხეულების მოძრაობის მექანიკურ ენერგიას, თერმული ენერგიაგამოწვეულია მოლეკულების მოძრაობით.

თუ ენერგია არის მოცემული სისტემის ნაწილების ფარდობითი განლაგების ან მისი პოზიციის ცვლილების შედეგი სხვა სხეულებთან მიმართებაში, მაშინ მას პოტენციალი ეწოდება; მასში შედის კანონის მიხედვით მოზიდული მასების ენერგია უნივერსალური გრავიტაცია, ერთგვაროვანი ნაწილაკების პოზიციის ენერგია, მაგალითად, ელასტიური დეფორმირებული სხეულის ენერგია, ქიმიური ენერგია.

ენერგიის მთავარი წყარო მზეა. მცენარის ქლოროფილი თავისი სხივების ზემოქმედებით ანადგურებს ჰაერიდან შთანთქმულ ნახშირორჟანგს ჟანგბადად და ნახშირბადად; ეს უკანასკნელი გროვდება მცენარეებში. ქვანახშირი, მიწისქვეშა გაზი, ტორფი, ფიქალი და შეშა წარმოადგენს გასხივოსნებული, მზის ენერგიის მარაგს, რომელიც მოპოვებულია ქლოროფილის მიერ ქიმიური ენერგიის სახით ქვანახშირისა და ნახშირწყალბადებიდან. წყლის ენერგია ასევე მიღებულია მზის ენერგიაწყლის აორთქლება და ორთქლის ამაღლება ატმოსფეროს მაღალ ფენებში. ქარი, რომელიც გამოიყენება ქარის ტურბინებში, წარმოიქმნება მზის მიერ დედამიწის ცვალებადი გაცხელების შედეგად. სხვადასხვა ადგილები. ენერგიის უზარმაზარი მარაგი შეიცავს ქიმიური ელემენტების ატომების ბირთვებს.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემა (SI) იყენებს ჯოულს, როგორც ენერგიის ერთეულს. თუ გამოთვლები მოიცავს სითბოს, ბიოლოგიურ, ელექტრულ და ბევრ სხვა სახის ენერგიას, მაშინ კალორია (კალორია) ან კილოკალორია (კკალ) გამოიყენება როგორც ენერგიის ერთეული.

1 კალ = 4,18 ჯ.

გასაზომად ელექტრო ენერგიაისინი იყენებენ ერთეულს სახელწოდებით Watch (Wh, kWh, MWh).

1 ვტ. h = 3,6 MJ ან 1 J = 1 W. თან.

გასაზომად მექანიკური ენერგიაისინი იყენებენ ისეთ ერთეულს, როგორიცაა კგ. მ.

1 კგ. მ = 9,8 ჯ.

ენერგიას, რომელიც შეიცავს ბუნებრივ წყაროებში (ენერგორესურსებს) და შეიძლება გარდაიქმნას ელექტრულ, მექანიკურ, ქიმიურად, პირველადი ეწოდება.

TO ტრადიციული ტიპები პირველადი ენერგია, ანუ ენერგეტიკული რესურსები მოიცავს: ორგანულ საწვავს (ქვანახშირი, ნავთობი, გაზი და სხვ.), მდინარის ჰიდროენერგეტიკა და ბირთვული საწვავი (ურანი, თორიუმი და ა.შ.).

პირის მიერ პირველადი ენერგიის გარდაქმნის შემდეგ მიღებულ ენერგიას სპეციალურ დანადგარებსა და სადგურებში ეწოდება მეორადი (ელექტრული ენერგია, ორთქლის ენერგია, ცხელი წყალიდა ა.შ.).

ამჟამად ფართოდ მიმდინარეობს მუშაობა არატრადიციული, განახლებადი ენერგიის წყაროების გამოყენებაზე: მზის, ქარის, მოქცევის, ზღვის ტალღები, დედამიწის სითბო. ეს წყაროები, გარდა იმისა, რომ განახლებადია, არის ენერგიის „სუფთა“ სახეობა, რადგან მათი გამოყენება არ იწვევს დაბინძურებას. გარემო.

ნახ. 10.1.1 გვიჩვენებს პირველადი ენერგიის კლასიფიკაციას. ენერგიის ტრადიციული ტიპები, რომლებსაც ფართოდ იყენებდა ადამიანი ყოველთვის, და ენერგიის არატრადიციული ტიპები, რომლებიც შედარებით ნაკლებად გამოიყენებოდა ბოლო დრომდე მათი ინდუსტრიული ტრანსფორმაციის ეკონომიური მეთოდების არარსებობის გამო, მაგრამ დღეს განსაკუთრებით აქტუალურია. გამოვლენილია მათი მაღალი გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა.

ბრინჯი. 10.1.1. პირველადი ენერგიის კლასიფიკაციის სქემა

კლასიფიკაციის სქემაში ენერგიის არაგანახლებადი და განახლებადი ტიპები მითითებულია, შესაბამისად, თეთრი და ნაცრისფერი ოთხკუთხედებით.

ენერგიის მოხმარება საჭირო ტიპიხოლო მომხმარებლებისთვის მისი მიწოდება ხდება ენერგიის წარმოების პროცესში, რომელშიც შეიძლება გამოიყოს ხუთი ეტაპი: 1. ენერგორესურსების მოპოვება და კონცენტრაცია: საწვავის მოპოვება და გამდიდრება, წყლის წნევის კონცენტრაცია ჰიდრავლიკური კონსტრუქციების გამოყენებით და ა.შ.

2. ენერგორესურსების გადაცემა დანადგარებზე, რომლებიც გარდაქმნის ენერგიას; იგი ხორციელდება სახმელეთო და წყლის ტრანსპორტით ან მილსადენებით წყლის, ნავთობის, გაზის და ა.შ.

3. პირველადი ენერგიის მეორად ენერგიად გადაქცევა, რომელსაც მოცემულ პირობებში (ჩვეულებრივ, ელექტრო და თბოენერგიად) აქვს განაწილებისა და მოხმარების ყველაზე მოსახერხებელი ფორმა.

4. გარდაქმნილი ენერგიის გადაცემა და განაწილება.

5. ენერგიის მოხმარება, განხორციელებული როგორც მომხმარებლისთვის მიწოდების, ისე გადაკეთებული სახით.

თუ მთლიანი ენერგიათუ გამოყენებული პირველადი ენერგორესურსები 100%-ად მიიღება, მაშინ სასარგებლო ენერგია იქნება მხოლოდ 35-40%, დანარჩენი იკარგება, უმეტესობა სითბოს სახით.

ელექტრო ენერგიის უპირატესობა

უძველესი დროიდან ცივილიზაციის განვითარება და ტექნოლოგიური პროგრესი პირდაპირ კავშირშია გამოყენებული ენერგორესურსების რაოდენობასა და ხარისხთან. მთელი მოხმარებული ენერგიის ნახევარზე ცოტა მეტი გამოიყენება სითბოს სახით ტექნიკური საჭიროებებისთვის, გათბობისთვის, სამზარეულოსთვის, დანარჩენი ნაწილი მექანიკური სახით, ძირითადად სატრანსპორტო დანადგარებში და ელექტროენერგიაში. უფრო მეტიც, ელექტროენერგიის წილი ყოველწლიურად იზრდება (ნახ. 10.2.1).

ბრინჯი. 10.2.1. ელექტროენერგიის მოხმარების დინამიკა

ელექტრო ენერგია ენერგიის ყველაზე მოსახერხებელი სახეობაა და სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს თანამედროვე ცივილიზაციის საფუძვლად. აბსოლუტური უმრავლესობა ტექნიკური საშუალებებიმექანიზაცია და ავტომატიზაცია წარმოების პროცესები(მოწყობილობა, ინსტრუმენტები, კომპიუტერები), ადამიანური შრომის ჩანაცვლებას მანქანური შრომით ყოველდღიურ ცხოვრებაში ელექტრო საფუძველი აქვს.

რატომ იზრდება მოთხოვნა ელექტროენერგიაზე ასე სწრაფად და რა არის მისი უპირატესობა?

მისი ფართო გამოყენება განპირობებულია შემდეგი ფაქტორებით: საბადოებთან და წყლის წყაროებთან დიდი რაოდენობით ელექტროენერგიის გამომუშავების შესაძლებლობა;

1. შედარებით მცირე დანაკარგებით დიდ დისტანციებზე ტრანსპორტირების შესაძლებლობა;
2. ელექტროენერგიის სხვა სახის ენერგიად გარდაქმნის უნარი: მექანიკური, ქიმიური, თერმული, მსუბუქი;
3. გარემოს დაბინძურების არარსებობა;
4. ელექტროენერგიაზე დაფუძნებული ფუნდამენტურად ახალი პროგრესული ტექნოლოგიების გამოყენების შესაძლებლობა ტექნოლოგიური პროცესებითან მაღალი ხარისხიავტომატიზაცია.

ენერგია არის სამუშაოს შესრულების უნარი: გადაადგილება, ობიექტების გადაადგილება, სითბოს, ხმის ან ელექტროენერგიის გამომუშავება.

რა არის ენერგია?

ენერგია ყველგან იმალება - შიგნით მზის სხივებითერმული და სინათლის ენერგიის სახით, პლეერში ხმოვანი ენერგიის სახით და ნახშირის ნაჭერშიც კი დაგროვილი ქიმიური ენერგიის სახით. ენერგიას საკვებიდან ვიღებთ, მანქანის ძრავა კი მას საწვავისგან - ბენზინიდან ან გაზიდან იღებს. ორივე შემთხვევაში ეს არის ქიმიური ენერგია. არსებობს ენერგიის სხვა ფორმები: თერმული, მსუბუქი, ხმის, ელექტრო, ბირთვული. ენერგია არის რაღაც უხილავი და არამატერიალური, მაგრამ შეუძლია დაგროვდეს და გადავიდეს ერთი ფორმიდან მეორეში. ის არასოდეს ქრება.

მექანიკური მოძრაობა

ენერგიის ერთ-ერთი მთავარი სახეობა კინეტიკურია – მოძრაობის ენერგია. მძიმე საგნებიდიდი სიჩქარით მოძრავი, ატარებენ უფრო მეტ კინეტიკურ ენერგიას, ვიდრე მსუბუქი ან ნელა მოძრავი. მაგალითად, მანქანის კინეტიკური ენერგია ნაკლებია იმავე სიჩქარით მოძრავი სატვირთო მანქანის ენერგიაზე.

თერმული ენერგია

თერმული ენერგია ვერ იარსებებს კინეტიკური ენერგიის გარეშე. ტემპერატურა ფიზიკური სხეულიდამოკიდებულია იმ ატომების მოძრაობის სიჩქარეზე, რომლიდანაც იგი შედგება. რაც უფრო სწრაფად მოძრაობენ ატომები, მით უფრო ცხელი ხდება ობიექტი. ამრიგად, სხეულის თერმული ენერგია ითვლება მისი ატომების კინეტიკურ ენერგიად.

ენერგეტიკული ციკლი

მზე არის ენერგიის მთავარი წყარო დედამიწაზე. ის მუდმივად გარდაიქმნება სხვა სახის ენერგიად. ენერგიის ბუნებრივ წყაროებში ასევე შედის ნავთობი, გაზი და ქვანახშირი, რომლებსაც არსებითად აქვთ მზის ენერგიის საკმარისი მარაგი.

მარაგი მომავალი გამოყენებისთვის

ენერგიის შენახვა შესაძლებელია. ზამბარა ინახავს ენერგიას შეკუმშვისას. როდესაც ის გათავისუფლდება, ის სწორდება და პოტენციურ ენერგიას კინეტიკურ ენერგიად გარდაქმნის. კლდის თავზე დაყრილ ქვას ასევე აქვს პოტენციური ენერგია, როდესაც ის ცვივა, ის გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად.

ენერგიის გარდაქმნა

ენერგიის შენარჩუნების კანონი ამბობს, რომ ენერგია არასოდეს ქრება, ის უბრალოდ გარდაიქმნება სხვა ფორმაში. მაგალითად, თუ ველოსიპედზე მჯდომი ბიჭი ამუხრუჭებს და ჩერდება, მისი კინეტიკური ენერგია ნულამდე ეცემა. მაგრამ ის მთლიანად არ ქრება, არამედ გარდაიქმნება სხვა სახის ენერგიად - თერმულად და ბგერად. ველოსიპედის საბურავების მიწასთან ხახუნი წარმოქმნის სითბოს, ათბობს როგორც მიწას, ასევე ბორბლებს. ხმის ენერგია კი ვლინდება მუხრუჭების და საბურავების ჭყლეტაში.

სამუშაო, ენერგია და ძალა

ენერგიის გადაცემა სამუშაოა. შესრულებული სამუშაოს მოცულობა დამოკიდებულია ძალის სიდიდეზე და ობიექტის გადაადგილების მანძილზე. მაგალითად, მძიმეწონიანი, შტანგის აწევა, აკეთებს დიდი სამუშაო. სამუშაოს შესრულების სიჩქარეს სიმძლავრე ეწოდება. რაც უფრო სწრაფად აწევს ძალოსანი წონას, მით მეტია მისი ძალა. ენერგია იზომება ჯოულებში (J) და სიმძლავრე ვატებში (W).

ენერგიის მოხმარება

ენერგია არასოდეს ქრება, მაგრამ თუ ის სამუშაოდ არ გამოიყენებოდა, დაიხარჯება. ყველაზე ხშირად, ენერგია იხარჯება სითბოს წარმოებაზე.

მაგალითად, ელექტრული ნათურა ელექტროენერგიის მხოლოდ მეხუთედს გარდაქმნის სინათლედ, ხოლო დანარჩენი გადაიქცევა ნარჩენ სითბოდ. დაბალი კოეფიციენტი სასარგებლო მოქმედებამანქანის ძრავები იწვევს იმ ფაქტს, რომ საწვავის საკმაოდ დიდი რაოდენობა უშედეგოდ იწვება.

პეინთბოლის თამაშის ენერგია

თამაშის დროს ენერგია მუდმივად იცვლის თავის მდგომარეობას - პოტენციალი გადაიქცევა კინეტიკურად. მოძრავი ბურთი ჩერდება მანქანის ნაწილთან ხახუნის გამო. მისი ენერგია იხარჯება ხახუნის ძალის დასაძლევად, მაგრამ არ ქრება, არამედ გადაიქცევა სიცხეში. როდესაც მოთამაშე ეუბნება ბურთს დამატებითი ენერგიადანის დაძაბვა, ბურთის მოძრაობა აჩქარებს.

ლექცია 2. ენერგიის სახეები. ენერგიის მიღება, გარდაქმნა და გამოყენება

თემა 2. ენერგიის ტიპები. ენერგიის მიღება, გარდაქმნა და გამოყენება

ძირითადი ცნებები:

ენერგია; კინეტიკური და პოტენციური ენერგია; ენერგიის ტიპები; ენერგია; ენერგეტიკული სისტემა; ელექტროენერგეტიკული სისტემა; ენერგიის მომხმარებლები; ტრადიციული და არატრადიციული ენერგია; ჩატვირთვის სქემები; ენერგიის მოხმარება ერთ სულ მოსახლეზე; ეკონომიკის ენერგეტიკული ინტენსივობა; წარმოების ენერგო-ეკონომიკური დონის მაჩვენებელი.

ენერგია უნივერსალური საფუძველია ბუნებრივი მოვლენები, კულტურისა და ადამიანის მთელი საქმიანობის საფუძველი. ამავე დროს ენერგიის ქვეშ(ბერძნული - მოქმედება, აქტივობა) ნიშნავს რაოდენობრივ შეფასებას სხვადასხვა ფორმებიმატერიის მოძრაობები, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთის გარდაქმნა.

ფიზიკური მეცნიერების ცნებების თანახმად, ენერგია არის სხეულის ან სხეულთა სისტემის მუშაობის უნარი. არსებობს ენერგიის ტიპებისა და ფორმების სხვადასხვა კლასიფიკაცია. ადამიანი თავის ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველაზე ხშირად ხვდება ენერგიის შემდეგ ტიპებს: მექანიკურ, ელექტრული, ელექტრომაგნიტური, თერმული, ქიმიური, ატომური (ინტრაბირთვული). ბოლო სამი ტიპი ეხება ენერგიის შინაგან ფორმას, ე.ი. გამოწვეულია სხეულის შემადგენელ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიით ან მათი შემთხვევითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიით.

თუ ენერგია არის მატერიალური წერტილების ან სხეულების მოძრაობის მდგომარეობის ცვლილების შედეგი, მაშინ მას ე.წ კინეტიკური ; იგი მოიცავს სხეულების მოძრაობის მექანიკურ ენერგიას, თერმული ენერგიას მოლეკულების მოძრაობის გამო.

თუ ენერგია არის მოცემული სისტემის ნაწილების ფარდობითი განლაგების ან მისი პოზიციის ცვლილების შედეგი სხვა სხეულებთან მიმართებაში, მაშინ მას ე.წ. პოტენციალი ; იგი მოიცავს უნივერსალური მიზიდულობის კანონით მოზიდული მასების ენერგიას, ერთგვაროვანი ნაწილაკების პოზიციის ენერგიას, მაგალითად, ელასტიური დეფორმირებული სხეულის ენერგიას, ქიმიურ ენერგიას.

ენერგია ბუნებისმეტყველებაში, მისი ბუნებიდან გამომდინარე, იყოფა შემდეგ ტიპებად.

მექანიკური ენერგია - ვლინდება ურთიერთქმედების, მოძრაობის დროს ცალკეული ორგანოებიან ნაწილაკები.

იგი მოიცავს სხეულის მოძრაობის ან ბრუნვის ენერგიას, დეფორმაციის ენერგიას მოხრის, გაჭიმვის, გადახვევის, შეკუმშვის დროს. ელასტიური სხეულები(წყაროები). ეს ენერგია ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა მანქანებში - სატრანსპორტო და ტექნოლოგიურ.

თერმული ენერგია– უწესრიგო (ქაოტური) მოძრაობისა და ნივთიერებების მოლეკულების ურთიერთქმედების ენერგია.

თერმული ენერგია მიიღება ყველაზე ხშირად წვის შედეგად სხვადასხვა სახისსაწვავი, ფართოდ გამოიყენება გასათბობად, მრავალი ტექნოლოგიური პროცესის განსახორციელებლად (გათბობა, დნობა, გაშრობა, აორთქლება, დისტილაცია და ა.შ.).

ელექტრო ენერგია – ელექტრული წრედის გასწვრივ მოძრავი ელექტრონების ენერგია (ელექტრული დენი).

ელექტრული ენერგია გამოიყენება ელექტროძრავების გამოყენებით მექანიკური ენერგიის მისაღებად და მასალების დასამუშავებლად მექანიკური პროცესების განსახორციელებლად: დამსხვრევა, დაფქვა, შერევა; ელექტროქიმიური რეაქციების ჩასატარებლად; თერმული ენერგიის მიღება ელექტრო გათბობის მოწყობილობებში და ღუმელებში; მასალების პირდაპირი დამუშავებისათვის (ელექტრული გამონადენის დამუშავება).

ქიმიური ენერგია – ეს არის ნივთიერებების ატომებში „შენახული“ ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ან შეიწოვება, როდესაც ქიმიური რეაქციებინივთიერებებს შორის.

ქიმიური ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით ეგზოთერმული რეაქციების დროს (მაგალითად, საწვავის წვის დროს) ან გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად გალვანურ უჯრედებსა და ბატარეებში. ენერგიის ეს წყაროები ხასიათდება მაღალი ეფექტურობით (98%-მდე), მაგრამ დაბალი სიმძლავრით.

მაგნიტური ენერგია– მუდმივი მაგნიტების ენერგია, რომლებსაც აქვთ ენერგიის დიდი მარაგი, მაგრამ ძალიან უხალისოდ „აძლევენ მას“. თუმცა, ელექტრული დენი თავის გარშემო ქმნის გაფართოებულ, ძლიერ მაგნიტურ ველებს, რის გამოც ადამიანები ყველაზე ხშირად საუბრობენ ელექტრომაგნიტურ ენერგიაზე.

ელექტრული და მაგნიტური ენერგიები ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია, თითოეული მათგანი შეიძლება ჩაითვალოს მეორის "საპირისპირო" მხარედ.

ელექტრომაგნიტური ენერგია– არის ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია, ე.ი. მოძრავი ელექტრული და მაგნიტური ველები. მასში შედის ხილული სინათლე, ინფრაწითელი, ულტრაიისფერი, რენტგენის სხივები და რადიოტალღები.

ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ენერგია არის გამოსხივების ენერგია. რადიაცია ატარებს ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის სახით. როდესაც რადიაცია შეიწოვება, მისი ენერგია გარდაიქმნება სხვა ფორმებში, ყველაზე ხშირად სითბოში.

ბირთვული ენერგიაენერგია, რომელიც ლოკალიზებულია ეგრეთ წოდებული რადიოაქტიური ნივთიერებების ატომების ბირთვებში. იგი გამოიყოფა მძიმე ბირთვების დაშლის (ბირთვული რეაქცია) ან მსუბუქი ბირთვების შერწყმის დროს (თერმობირთვული რეაქცია).

ასევე არსებობს ამ ტიპის ენერგიის ძველი სახელი - ატომური ენერგია, მაგრამ ეს სახელი ზუსტად არ ასახავს იმ ფენომენების არსს, რაც იწვევს ენერგიის კოლოსალური რაოდენობის გამოყოფას, ყველაზე ხშირად თერმული და მექანიკური სახით.

გრავიტაციული ენერგია- მასიური სხეულების ურთიერთქმედებით (გრავიტაციით) გამოწვეული ენერგია, ის განსაკუთრებით შესამჩნევია გარე სივრცეში. ხმელეთის პირობებში, ეს არის, მაგალითად, ენერგია, რომელიც "შენახულია" სხეულის მიერ, რომელიც ამაღლებულია დედამიწის ზედაპირზე გარკვეულ სიმაღლეზე - გრავიტაციის ენერგია.

ამრიგად, მანიფესტაციის დონიდან გამომდინარე, შეგვიძლია განვასხვავოთ მაკროკოსმოსის ენერგია - გრავიტაციული, სხეულების ურთიერთქმედების ენერგია - მექანიკური, მოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგია - თერმული, ატომური ურთიერთქმედების ენერგია - ქიმიური, გამოსხივების ენერგია - ელექტრომაგნიტური, ენერგია, რომელსაც შეიცავს ატომების ბირთვები - ბირთვული.

თანამედროვე მეცნიერებაარ გამორიცხავს სხვა ტიპის ენერგიის არსებობას, რომლებიც ჯერ არ არის დაფიქსირებული, მაგრამ არ არღვევს მსოფლიოს ერთიან ბუნებრივ-მეცნიერულ სურათს და ენერგიის კონცეფციას.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემა (SI) იყენებს 1 ჯოულს (J), როგორც ენერგიის ერთეულს. 1 J ექვივალენტი
1 ნიუტონმეტრი (Nm). თუ გამოთვლები დაკავშირებულია სითბოსთან, ბიოლოგიურ და ბევრ სხვა სახის ენერგიასთან, მაშინ ენერგიის ერთეულად გამოიყენება არასისტემური ერთეული - კალორია (კალორია) ან კილოკალორია (კკალ), 1კალ = 4,18 ჯ. ელექტრო ენერგიის გასაზომად, ა. გამოიყენება ერთეული, როგორიცაა ვატი საათი (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3.6 MJ. მექანიკური ენერგიის გასაზომად გამოიყენეთ მნიშვნელობა 1 კგ მ = 9,8 ჯ.

ბუნებიდან უშუალოდ მოპოვებული ენერგია(საწვავის, წყლის, ქარის, დედამიწის თერმული ენერგია, ბირთვული ენერგია) და რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას ელექტრულ, თერმულ, მექანიკურ, ქიმიურად ე.წ. პირველადი. ამოწურვაზე დაფუძნებული ენერგორესურსების კლასიფიკაციის მიხედვით, პირველადი ენერგია ასევე შეიძლება კლასიფიცირებული იყოს. ნახ. სურათი 2.1 წარმოადგენს პირველადი ენერგიის კლასიფიკაციის სქემას.

ბრინჯი. 2.1. პირველადი ენერგიის კლასიფიკაცია

პირველადი ენერგიის კლასიფიკაციისას ისინი განასხვავებენ ტრადიციული და არატრადიციული ენერგიის ტიპები. ენერგიის ტრადიციულ ტიპებს მიეკუთვნება ის, რაც მრავალი წლის განმავლობაში ფართოდ გამოიყენება ადამიანების მიერ. TO არატრადიციული ტიპებიენერგია მოიცავს ტიპებს, რომელთა გამოყენება შედარებით ცოტა ხნის წინ დაიწყო.

პირველადი ენერგიის ტრადიციულ ტიპებს მიეკუთვნება: ორგანული საწვავი (ქვანახშირი, ნავთობი და სხვ.), მდინარის ჰიდროენერგეტიკა და ბირთვული საწვავი (ურანი, თორიუმი და ა.შ.).

პირის მიერ მიღებული ენერგია პირველადი ენერგიის გადაქცევის შემდეგ სპეციალურ დანადგარებში - სადგურებში, მეორადს უწოდებენ (ელექტრო ენერგია, ორთქლის ენერგია, ცხელი წყალი და ა.შ.).

ელექტრო ენერგიის უპირატესობები.ელექტრო ენერგია ენერგიის ყველაზე მოსახერხებელი სახეობაა და სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს თანამედროვე ცივილიზაციის საფუძვლად. საწარმოო პროცესების მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის ტექნიკური საშუალებების აბსოლუტურ უმრავლესობას (აღჭურვილობები, კომპიუტერული მოწყობილობები), ადამიანის შრომის ჩანაცვლება მანქანური შრომით ყოველდღიურ ცხოვრებაში, აქვს ელექტრო საფუძველი.

მოხმარებული ენერგიის ნახევარზე ცოტა მეტი გამოიყენება სითბოს სახით ტექნიკური საჭიროებისთვის, გათბობისთვის, სამზარეულოსთვის, დანარჩენი ნაწილი გამოიყენება მექანიკური ენერგიის სახით, ძირითადად, სატრანსპორტო დანადგარებში და ელექტროენერგიაში. უფრო მეტიც, ელექტროენერგიის წილი ყოველწლიურად იზრდება
(ნახ. 2.2).

ელექტრო ენერგია- ენერგიის უფრო უნივერსალური ტიპი. მან იპოვა ფართო აპლიკაციაყოველდღიურ ცხოვრებაში და ყველა ინდუსტრიაში ეროვნული ეკონომიკა. არსებობს ოთხასზე მეტი ტიპის ელექტრო საყოფაცხოვრებო ტექნიკა: მაცივრები, სარეცხი მანქანები, კონდიციონერები, ვენტილატორები, ტელევიზორები, მაგნიტოფონები, განათების მოწყობილობებიდა ა.შ. წარმოუდგენელია ინდუსტრია ელექტროენერგიის გარეშე. IN სოფლის მეურნეობაელექტროენერგიის გამოყენება მუდმივად ფართოვდება: ცხოველების კვება და მორწყვა, მათზე ზრუნვა, გათბობა და ვენტილაცია, ინკუბატორები, ჰაერის გამათბობლები, საშრობები და ა.შ.

ელექტრიფიკაცია- ტექნიკური პროგრესის საფუძველი ეროვნული ეკონომიკის ნებისმიერ სექტორში. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ უხერხული გამოყენება ენერგეტიკული რესურსები უნივერსალური სახეენერგია - ელექტრული ენერგია, რომელიც შეიძლება გადაიცეს ნებისმიერ მანძილზე, გარდაიქმნას სხვა სახის ენერგიად, მაგალითად, მექანიკურ ან თერმულად და დაყოფილი იყოს მომხმარებლებზე. ელექტროენერგია - ძალიან მოსახერხებელი გამოსაყენებელი და ეკონომიური ენერგიის ტიპი.

ბრინჯი. 2.2. ელექტროენერგიის მოხმარების დინამიკა

ელექტრო ენერგიას აქვს ისეთი თვისებები, რაც მას შეუცვლელს ხდის წარმოების მექანიზაციასა და ავტომატიზაციაში და ადამიანის ყოველდღიურ ცხოვრებაში:

1. ელექტროენერგია უნივერსალურია, მისი გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა მიზნებისათვის. კერძოდ, ძალიან ადვილია სიცხეში გადაქცევა. ეს კეთდება, მაგალითად, ელექტრო სინათლის წყაროებში (ინკანდესენტური ნათურები), მეტალურგიაში გამოყენებულ ტექნოლოგიურ ღუმელებში, სხვადასხვა გათბობისა და გათბობის მოწყობილობებში. ელექტრული ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევა გამოიყენება ელექტროძრავის ძრავებში.

2. როდესაც ელექტროენერგია მოიხმარება, ის შეიძლება დაუსრულებლად დაიმსხვრა. ამრიგად, ელექტრო მანქანების სიმძლავრე განსხვავდება მათი დანიშნულებიდან გამომდინარე: ვატის ფრაქციებიდან მიკროძრავებში, რომლებიც გამოიყენება ტექნოლოგიის ბევრ ფილიალში და საყოფაცხოვრებო პროდუქტებში, უზარმაზარ მნიშვნელობებამდე, რომელიც აღემატება მილიონ კილოვატს ელექტროსადგურების გენერატორებში.

3. ელექტროენერგიის გამომუშავებისა და გადაცემის პროცესში შესაძლებელია მისი სიმძლავრის კონცენტრაცია, ძაბვის გაზრდა და მავთულხლართებით გადაცემა ნებისმიერი რაოდენობის ელექტროენერგია ელექტროსადგურიდან, სადაც ის გამოიმუშავებს მის ყველა მომხმარებელს.

პირველადი ენერგიის კლასიფიკაციისას ისინი განასხვავებენ ტრადიციული და არატრადიციული ენერგიის ტიპები. ენერგიის ტრადიციულ ტიპებს მიეკუთვნება ის, რაც მრავალი წლის განმავლობაში ფართოდ გამოიყენება ადამიანების მიერ. ენერგიის არატრადიციულ ტიპებს მიეკუთვნება ის, ვინც შედარებით ცოტა ხნის წინ დაიწყო გამოყენება.
პირველადი ენერგიის ტრადიციულ ტიპებს მიეკუთვნება: ორგანული საწვავი (ქვანახშირი, ნავთობი და სხვ.), მდინარის ჰიდროენერგეტიკა და ბირთვული საწვავი (ურანი, თორიუმი და ა.შ.).
პირის მიერ მიღებული ენერგია პირველადი ენერგიის გადაქცევის შემდეგ სპეციალურ დანადგარებში - სადგურებში, მეორადს უწოდებენ (ელექტრო ენერგია, ორთქლის ენერგია, ცხელი წყალი და ა.შ.).
ელექტრო ენერგიის უპირატესობები.ელექტრო ენერგია ენერგიის ყველაზე მოსახერხებელი სახეობაა და სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს თანამედროვე ცივილიზაციის საფუძვლად. საწარმოო პროცესების მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის ტექნიკური საშუალებების აბსოლუტურ უმრავლესობას (აღჭურვილობები, კომპიუტერული მოწყობილობები), ადამიანის შრომის ჩანაცვლება მანქანური შრომით ყოველდღიურ ცხოვრებაში, აქვს ელექტრო საფუძველი.
მოხმარებული ენერგიის ნახევარზე ცოტა მეტი გამოიყენება სითბოს სახით ტექნიკური საჭიროებისთვის, გათბობისთვის, სამზარეულოსთვის, დანარჩენი ნაწილი გამოიყენება მექანიკური ენერგიის სახით, ძირითადად, სატრანსპორტო დანადგარებში და ელექტროენერგიაში. უფრო მეტიც, ელექტროენერგიის წილი ყოველწლიურად იზრდება
(ნახ. 2.2).
ელექტრო ენერგია - ენერგიის უფრო უნივერსალური ტიპი. მას ფართო გამოყენება ჰპოვა ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ეროვნული ეკონომიკის ყველა სექტორში. არსებობს ოთხასზე მეტი სახის ელექტრო საყოფაცხოვრებო ტექნიკა: მაცივრები, სარეცხი მანქანები, კონდიციონერები, ვენტილატორები, ტელევიზორები, მაგნიტოფონები, განათების მოწყობილობები და ა.შ. წარმოუდგენელია ინდუსტრია ელექტროენერგიის გარეშე. სოფლის მეურნეობაში ელექტროენერგიის გამოყენება მუდმივად ფართოვდება: ცხოველების კვება და მორწყვა, მათზე მოვლა, გათბობა და ვენტილაცია, ინკუბატორები, ჰაერის გამათბობლები, საშრობები და ა.შ.
ელექტრიფიკაცია - ტექნიკური პროგრესის საფუძველი ეროვნული ეკონომიკის ნებისმიერ სექტორში. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ არასასიამოვნო ენერგორესურსები ენერგიით უნივერსალური ტიპის - ელექტროენერგიით, რომელიც შეიძლება გადაიცეს ნებისმიერ მანძილზე, გარდაიქმნას სხვა ტიპის ენერგიად, მაგალითად, მექანიკურ ან თერმულ და დაყოს მომხმარებლებს შორის. ელექტროენერგია - ძალიან მოსახერხებელი გამოსაყენებელი და ეკონომიური ენერგიის ტიპი.

ბრინჯი. 2.2. ელექტროენერგიის მოხმარების დინამიკა

ელექტრო ენერგიას აქვს ისეთი თვისებები, რაც მას შეუცვლელს ხდის წარმოების მექანიზაციასა და ავტომატიზაციაში და ადამიანის ყოველდღიურ ცხოვრებაში:
1. ელექტროენერგია უნივერსალურია, მისი გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა მიზნებისათვის. კერძოდ, ძალიან ადვილია სიცხეში გადაქცევა. ეს კეთდება, მაგალითად, ელექტრო სინათლის წყაროებში (ინკანდესენტური ნათურები), მეტალურგიაში გამოყენებულ ტექნოლოგიურ ღუმელებში, სხვადასხვა გათბობისა და გათბობის მოწყობილობებში. ელექტრული ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევა გამოიყენება ელექტროძრავის ძრავებში.
2. როდესაც ელექტროენერგია მოიხმარება, ის შეიძლება დაუსრულებლად დაიმსხვრა. ამრიგად, ელექტრო მანქანების სიმძლავრე განსხვავდება მათი დანიშნულებიდან გამომდინარე: ვატის ფრაქციებიდან მიკროძრავებში, რომლებიც გამოიყენება ტექნოლოგიის ბევრ ფილიალში და საყოფაცხოვრებო პროდუქტებში, უზარმაზარ მნიშვნელობებამდე, რომელიც აღემატება მილიონ კილოვატს ელექტროსადგურების გენერატორებში.
3. ელექტროენერგიის გამომუშავებისა და გადაცემის პროცესში შესაძლებელია მისი სიმძლავრის კონცენტრაცია, ძაბვის გაზრდა და მავთულხლართებით გადაცემა ნებისმიერი რაოდენობის ელექტროენერგია ელექტროსადგურიდან, სადაც ის გამოიმუშავებს მის ყველა მომხმარებელს.

ენერგიის შენარჩუნების კანონი

ანუ, იმის გასარკვევად, თუ როგორ შეგიძლიათ დაზოგოთ ენერგია, მკაფიოდ უნდა განსაზღვროთ რა არის "ენერგიის" კონცეფცია?

ენერგია (ბერძნ. მოქმედება, აქტივობა) არის მატერიის მოძრაობის სხვადასხვა ფორმის ზოგადი რაოდენობრივი საზომი.

დან ამ განმარტებასშემდეგნაირად:

ენერგია არის ის, რაც გამოიხატება მხოლოდ მაშინ, როდესაც იცვლება ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში სხვადასხვა საგნების მდგომარეობა (პოზიცია);

ენერგია არის ის, რაც შეიძლება შეიცვალოს ერთი ფორმიდან მეორეში (სურ. 1.1);

ენერგიას ახასიათებს ადამიანისთვის სასარგებლო სამუშაოს წარმოების უნარი;

ენერგია არის ის, რაც შეიძლება ობიექტურად განისაზღვროს, რაოდენობრივად განისაზღვროს.

ბრინჯი. 1.1. ენერგიის ერთი სახეობიდან მეორეზე გადაქცევის სქემა

ენერგია ბუნებისმეტყველებაში, მისი ბუნებიდან გამომდინარე, იყოფა შემდეგ ტიპებად.

მექანიკური ენერგია - ვლინდება ცალკეული სხეულების ან ნაწილაკების ურთიერთქმედების და მოძრაობის დროს.

იგი მოიცავს სხეულის მოძრაობის ან ბრუნვის ენერგიას, დეფორმაციის ენერგიას მოხრის, გაჭიმვის, გადახვევის დროს,

დრეკადი სხეულების შეკუმშვა (ზამბარები). ეს ენერგია ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა მანქანებში - სატრანსპორტო და ტექნოლოგიურ.

თერმული ენერგია არის ნივთიერებათა მოლეკულების მოუწესრიგებელი (ქაოტური) მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ენერგია.

თერმული ენერგია, რომელიც ყველაზე ხშირად მიიღება სხვადასხვა ტიპის საწვავის დაწვით, ფართოდ გამოიყენება გათბობისთვის და მრავალი ტექნოლოგიური პროცესის განსახორციელებლად (გათბობა, დნობა, გაშრობა, აორთქლება, დისტილაცია და ა.შ.).

საწვავის სხვადასხვა სახეობის და მისი რეზერვების ჯამური აღრიცხვის შესადარებლად მიღებულია აღრიცხვის ერთეული - სტანდარტული საწვავი, რომლის კალორიულობა მიღებულია 29,3 მჯ/კგ (7000 კკალ/კგ) (ცხრილი 1.1). "

ელექტრული ენერგია არის ელექტრონების ენერგია (ელექტრული დენი), რომელიც მოძრაობს ელექტრული წრედის გასწვრივ.

ელექტრული ენერგია გამოიყენება ელექტროძრავების გამოყენებით მექანიკური ენერგიის მისაღებად და მასალების დასამუშავებლად მექანიკური პროცესების განსახორციელებლად: დამსხვრევა, დაფქვა, შერევა; ელექტროქიმიური რეაქციების ჩასატარებლად; თერმული ენერგიის მიღება ელექტრო გათბობის მოწყობილობებში და ღუმელებში; მასალების პირდაპირი დამუშავებისათვის (ელექტრული ეროზიის დამუშავება).

ქიმიური ენერგია არის ნივთიერებების ატომებში „შენახული“ ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ან შეიწოვება ნივთიერებებს შორის ქიმიური რეაქციების დროს.

ქიმიური ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით ეგზოთერმული რეაქციების დროს (მაგალითად, საწვავის წვის დროს) ან გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად გალვანურ უჯრედებსა და ბატარეებში. ენერგიის ეს წყაროები ხასიათდება მაღალი ეფექტურობით (98%-მდე), მაგრამ დაბალი სიმძლავრით.

მაგნიტური ენერგია არის მუდმივი მაგნიტების ენერგია, რომლებსაც აქვთ ენერგიის დიდი მარაგი, მაგრამ ძალიან უხალისოდ „აძლევენ მას“. თუმცა, ელექტრული დენი თავის გარშემო ქმნის გაფართოებულ, ძლიერ მაგნიტურ ველებს, რის გამოც ადამიანები ყველაზე ხშირად საუბრობენ ელექტრომაგნიტურ ენერგიაზე.

ელექტრული და მაგნიტური ენერგიები ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია, თითოეული მათგანი შეიძლება ჩაითვალოს მეორის "საპირისპირო" მხარედ.

ელექტრომაგნიტური ენერგია არის ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია, ანუ მოძრავი ელექტრული და მაგნიტური ველები. მასში შედის ხილული სინათლე, ინფრაწითელი, ულტრაიისფერი, რენტგენის სხივები და რადიოტალღები.

ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ენერგია არის გამოსხივების ენერგია. რადიაცია ატარებს ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის სახით. როდესაც რადიაცია შეიწოვება, მისი ენერგია გარდაიქმნება სხვა ფორმებში, ყველაზე ხშირად სითბოში.

ბირთვული ენერგია არის ენერგია, რომელიც ლოკალიზებულია ეგრეთ წოდებული რადიოაქტიური ნივთიერებების ატომების ბირთვებში. იგი გამოიყოფა მძიმე ბირთვების დაშლის (ბირთვული რეაქცია) ან მსუბუქი ბირთვების შერწყმის დროს (თერმობირთვული რეაქცია).

ასევე არსებობს ამ ტიპის ენერგიის ძველი სახელი - ატომური ენერგია, მაგრამ ეს სახელი ზუსტად არ ასახავს იმ ფენომენების არსს, რაც იწვევს ენერგიის კოლოსალური რაოდენობის გამოყოფას, ყველაზე ხშირად თერმული და მექანიკური სახით.

გრავიტაციული ენერგია არის მასიური სხეულების ურთიერთქმედებით (გრავიტაციით) გამოწვეული ენერგია, რომელიც განსაკუთრებით შესამჩნევია გარე სივრცეში. ხმელეთის პირობებში, ეს არის, მაგალითად, ენერგია, რომელიც "შენახულია" სხეულის მიერ, რომელიც ამაღლებულია დედამიწის ზედაპირზე გარკვეულ სიმაღლეზე - გრავიტაციის ენერგია.

ამრიგად, მანიფესტაციის დონიდან გამომდინარე, შეგვიძლია განვასხვავოთ მაკროკოსმოსის ენერგია - გრავიტაციული, სხეულების ურთიერთქმედების ენერგია - მექანიკური, მოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგია - თერმული, ატომური ურთიერთქმედების ენერგია - ქიმიური, გამოსხივების ენერგია - ელექტრომაგნიტური, ენერგია, რომელსაც შეიცავს ატომების ბირთვები - ბირთვული.

თანამედროვე მეცნიერება არ გამორიცხავს სხვა ტიპის ენერგიის არსებობას, რომლებიც ჯერ არ არის დაფიქსირებული, მაგრამ არ არღვევს მსოფლიოს ერთიან ბუნებრივ სამეცნიერო სურათს და ენერგიის კონცეფციას.

ზოგადად, ენერგიის კონცეფცია, მისი იდეა ხელოვნურია და შექმნილია სპეციალურად, რათა იყოს ჩვენი აზრების შედეგი ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროზე. მატერიისგან განსხვავებით, რომლის შესახებაც შეგვიძლია ვთქვათ, რომ არსებობს, ენერგია არის ადამიანის აზროვნების ნაყოფი, მისი „გამოგონება“, აგებული ისე, რომ აღწეროს სხვადასხვა ცვლილებებიგარემომცველ სამყაროში და ამავე დროს ვისაუბროთ მუდმივობაზე, რაღაცის შენარჩუნებაზე, რასაც ენერგია ერქვა, მაშინაც კი, თუ ჩვენი წარმოდგენა ენერგიის შესახებ წლიდან წლამდე იცვლება.

ენერგიის ერთეული არის 1 J (ჯოული). ამავდროულად, სითბოს რაოდენობის გასაზომად იყენებენ „ძველ“ ერთეულს - 1 კალ (კალორია) = 4,18 ჯ, მექანიკური ენერგიის გასაზომად იყენებენ მნიშვნელობას 1 კგმ = 9,8 ჯ, ელექტრო ენერგიას - 1 კვტ.სთ = 3,6 მჯ. , 1 J = 1 W-C-ით.

უნდა აღინიშნოს, რომ საბუნებისმეტყველო ლიტერატურაში თერმული, ქიმიური და ბირთვული ენერგიები ზოგჯერ შერწყმულია შინაგანი ენერგიის კონცეფციასთან, ანუ შეიცავს ნივთიერების შიგნით.