Llojet, metodat e marrjes, transformimit dhe përdorimit të energjisë. Energjia dhe llojet e saj. Qëllimi dhe përdorimi
Energjia dhe llojet e saj. Qëllimi dhe përdorimi
Energjia luan një rol vendimtar në zhvillimin e qytetërimit njerëzor. Konsumi i energjisë dhe akumulimi i informacionit kanë përafërsisht të njëjtin karakter ndryshimi me kalimin e kohës. Ekziston një lidhje e ngushtë midis konsumit dhe prodhimit të energjisë.
Sipas koncepteve të shkencës fizike, energjia është aftësia e një trupi ose e një sistemi trupash për të bërë punë. Ekzistojnë klasifikime të ndryshme të llojeve dhe formave të energjisë. Le të përmendim ato lloje të tij që njerëzit më së shpeshti hasin në jetën e tyre të përditshme: mekanike, elektrike, elektromagnetike dhe të brendshme. P TOR energjia e brendshme, përfshijnë termike, kimike dhe intranukleare (atomike). Forma e brendshme e energjisë është për shkak të energjisë potenciale të bashkëveprimit të grimcave që përbëjnë trupin, ose energjisë kinetike të lëvizjes së tyre të rastësishme.
Nëse energjia është rezultat i një ndryshimi në gjendjen e lëvizjes së pikave ose trupave materialë, atëherë ajo quhet kinetike; përfshin energjinë mekanike të lëvizjes së trupave, energjinë termike për shkak të lëvizjes së molekulave.
Nëse energjia është rezultat i një ndryshimi në pozicionin relativ të pjesëve të një sistemi të caktuar ose pozicionit të tij në lidhje me trupat e tjerë, atëherë ai quhet potencial; ai përfshin energjinë e masave që tërhiqen nga ligji i gravitetit universal, energjia e pozicionit të grimcave homogjene, për shembull, energjia e një trupi elastik të deformuar, energjia kimike.
Burimi kryesor i energjisë është dielli. Nën ndikimin e rrezeve të tij, klorofili i bimës zbërthen dioksidin e karbonit të absorbuar nga ajri në oksigjen dhe karbon; kjo e fundit grumbullohet në bimë. Qymyri, gazi nëntokësor, torfe, shist argjilor dhe dru zjarri përfaqësojnë rezervat e energjisë rrezatuese të diellit, të nxjerra nga klorofili në formën e energjisë kimike të thëngjillit dhe hidrokarbureve. Energjia e ujit rrjedh gjithashtu nga energjia diellore, e cila avullon ujin dhe ngre avullin në shtresat më të larta të atmosferës. Era e përdorur në turbinat me erë vjen nga ngrohja e ndryshme e tokës nga dielli vende te ndryshme... Rezervat e mëdha të energjisë përmbahen në bërthamat e atomeve të elementeve kimike.
Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive SI, xhauli merret si njësi matëse e energjisë. Nëse llogaritjet lidhen me nxehtësinë, energjinë biologjike, elektrike dhe shumë lloje të tjera të energjisë, atëherë një kalori (kalori) ose kilokalori (kcal) përdoret si njësi e energjisë.
1 kal = 4.18 J.
Për të matur energjinë elektrike, përdoret një njësi e tillë si Watt (Wh, kWh, MWh).
1 vat h = 3.6 MJ ose 1 J = 1 W. me
Për të matur energjinë mekanike, përdoret një njësi e tillë si kg. m
1 kg m = 9.8 J.
Energjia që përmbahet në burimet natyrore (burimet e energjisë) dhe mund të shndërrohet në elektrike, mekanike, kimike, quhet primare.
Llojet tradicionale të energjisë primare, ose burimet energjetike, përfshijnë: lëndët djegëse fosile (qymyr, naftë, gaz, etj.), Hidrocentralet e lumenjve dhe karburantet bërthamore (uranium, torium, etj.).
Energjia e marrë nga një person pas shndërrimit të energjisë primare në instalimet speciale të stacioneve quhet sekondare (energjia elektrike, energjia e avullit, ujë i nxehtë etj).
Aktualisht, po punohet për përdorimin e burimeve jo-tradicionale të energjisë së rinovueshme: diellore, era, baticat, valët e detit, ngrohtësia e tokës. Këto burime, përveçse të rinovueshme, i përkasin llojeve të energjisë "të pastra", pasi përdorimi i tyre nuk çon në ndotje mjedisit.
Ne fig 10.1.1 tregon klasifikimin e energjisë primare. E theksuar specie tradicionale energjia, në çdo kohë e përdorur gjerësisht nga njeriu, dhe jokonvencionale, relativisht pak e përdorur deri vonë për shkak të mungesës së metodave ekonomike të transformimit të tyre industrial, por veçanërisht e rëndësishme sot për shkak të mirëdashjes së tyre të lartë mjedisore.
Oriz. 10.1.1. Skema e klasifikimit të energjisë primare
Në tabelën e klasifikimit, energjitë jo të rinovueshme dhe të rinovueshme tregohen me drejtkëndësha të bardhë dhe gri, respektivisht.
Konsumi i energjisë lloji i kërkuar dhe furnizimi i tij me konsumatorët bëhet në procesin e prodhimit të energjisë, në të cilin mund të dallohen pesë faza: 1. Marrja dhe përqendrimi i burimeve të energjisë: nxjerrja dhe pasurimi i karburantit, përqendrimi i presionit të ujit duke përdorur strukturat hidraulike, etj.
2. Transferimi i burimeve të energjisë në impiantet e konvertimit të energjisë; kryhet me transport nga toka dhe uji ose me pompimin e ujit, naftës, gazit, etj përmes tubacioneve.
3. Shndërrimi i energjisë primare në energji dytësore, e cila ka formën më të përshtatshme për shpërndarje dhe konsum në kushte të dhëna (zakonisht në energji elektrike dhe termike).
4. Transmetimi dhe shpërndarja e energjisë së konvertuar.
5. Konsumi i energjisë, i kryer si në formën në të cilën i dorëzohet konsumatorit, ashtu edhe në atë të transformuar.
Nëse energjia totale e burimeve të aplikuara të energjisë primare merret si 100%, atëherë energjia e dobishme do të jetë vetëm 35-40%, pjesa tjetër humbet dhe pjesa më e madhe është në formën e nxehtësisë.
Avantazhi i energjisë elektrike
Që nga kohërat e largëta historike, zhvillimi i qytetërimit dhe përparimi teknik lidhen drejtpërdrejt me sasinë dhe cilësinë e burimeve të energjisë të përdorura. Pak më shumë se gjysma e të gjithë energjisë së konsumuar përdoret në formën e nxehtësisë për nevoja teknike, ngrohje, gatim, pjesa tjetër në formën e energjisë mekanike, kryesisht në instalimet e transportit dhe energjinë elektrike. Për më tepër, pjesa e energjisë elektrike po rritet çdo vit (Fig. 10.2.1).
Oriz. 10.2.1. Dinamika e konsumit të energjisë elektrike
Energjia elektrike është forma më e përshtatshme e energjisë dhe me të drejtë mund të konsiderohet baza e civilizimit modern. Shumica dërrmuese e mjeteve teknike të mekanizimit dhe automatizimit proceset e prodhimit(pajisjet, instrumentet, kompjuterët), zëvendësimi i punës njerëzore me punën e makinerisë në jetën e përditshme kanë një bazë elektrike.
Pse kërkesa për energji elektrike po rritet kaq shpejt, cili është avantazhi i saj?
Përdorimi i tij i përhapur është për shkak të faktorëve të mëposhtëm: mundësia e prodhimit të sasive të mëdha të energjisë elektrike pranë depozitave dhe burimeve të ujit;
- mundësia e transportit për në distanca të gjata me humbje relativisht të vogla;
- mundësia e transformimit të energjisë elektrike në lloje të tjera të energjisë: mekanike, kimike, termike, të lehta;
- mungesa e ndotjes së mjedisit;
- mundësia e përdorimit të proceseve thelbësisht të reja progresive teknologjike me një shkallë të lartë automatizimi në bazë të energjisë elektrike.
Fjala "energji" në përkthim nga greqishtja do të thotë "veprim". Ne e quajmë energjik një person që lëviz në mënyrë aktive, ndërsa kryen shumë veprime të ndryshme.
Energjia në fizikë
Dhe nëse në jetë energjinë e një personi mund ta vlerësojmë kryesisht nga pasojat e aktivitetit të tij, atëherë në fizikë, energjia mund të matet dhe studiohet nga shumë menyra te ndryshme... Miku ose fqinji juaj i gëzuar, ka shumë të ngjarë, do të refuzojë të përsërisë të njëjtin veprim tridhjetë deri në pesëdhjetë herë, kur papritmas ju vjen në mendje për të hetuar fenomenin e energjisë së tij.
Por në fizikë, ju mund të përsërisni pothuajse çdo eksperiment sa herë të doni, duke bërë kërkimin që ju nevojitet. Kështu është me studimin e energjisë. Shkencëtarët hulumtues kanë studiuar dhe identifikuar shumë lloje të energjisë në fizikë. Këto janë energji elektrike, magnetike, atomike etj. Por tani do të flasim për energjinë mekanike. Më konkretisht, në lidhje me kinetikën dhe energji potenciale.
Energjia kinetike dhe potenciale
Në mekanikë, studiohet lëvizja dhe ndërveprimi i trupave me njëri -tjetrin. Prandaj, është zakon të bëhet dallimi midis dy llojeve të energjisë mekanike: energjisë për shkak të lëvizjes së trupave, ose energjisë kinetike, dhe energjisë për shkak të bashkëveprimit të trupave, ose energjisë potenciale.
Në fizikë, ka rregull i pergjithshem që lidh energjinë dhe punën. Për të gjetur energjinë e një trupi, është e nevojshme të gjesh punë që është e nevojshme për të transferuar trupin në një gjendje të caktuar nga zero, domethënë, në të cilën energjia e tij është e barabartë me zero.
Energji potenciale
Në fizikë, energjia potenciale quhet energji, e cila përcaktohet nga pozicioni i ndërsjellë i trupave ndërveprues ose pjesëve të të njëjtit trup. Kjo do të thotë, nëse trupi ngrihet mbi tokë, atëherë ai ka aftësinë të bjerë dhe të bëjë disa punë.
Dhe sasia e mundshme e kësaj pune do të jetë e barabartë me energjinë potenciale të trupit në lartësinë h. Për energjinë potenciale, formula përcaktohet sipas skemës së mëposhtme:
A = Fs = Ft * h = mgh, ose Ep = mgh,
ku Ep është energjia potenciale e trupit,
m pesha e trupit,
h - lartësia e trupit mbi tokë,
g përshpejtimin e gravitetit.
Për më tepër, çdo pozicion i përshtatshëm për ne mund të merret për pozicionin zero të trupit, në varësi të kushteve të eksperimentit dhe matjeve, jo vetëm sipërfaqes së Tokës. Kjo mund të jetë sipërfaqja e një dyshemeje, e një tavoline, etj.
Energjia kinetike
Në rastin kur trupi lëviz nën ndikimin e forcës, ai jo vetëm që mundet, por edhe bën disa punë. Në fizikë, energjia kinetike është energjia që posedon një trup për shkak të lëvizjes së tij. Trupi, duke lëvizur, shpenzon energjinë e tij dhe punon. Për energjia kinetike formula llogaritet si më poshtë:
A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv ^ 2) / 2, ose Ek = (mv ^ 2) / 2,
ku Ek është energjia kinetike e trupit,
m pesha e trupit,
v shpejtësia e trupit.
Formula tregon se sa më e madhe masa dhe shpejtësia e trupit, aq më e lartë është energjia e tij kinetike.
Çdo trup ka ose energji kinetike ose potenciale, ose të dyja në të njëjtën kohë, si, për shembull, një aeroplan fluturues.
Plani i ligjëratës:
1) .Koncepti i energjisë. Llojet kryesore të energjisë, karakteristikat e tyre.
2). Energjia tradicionale dhe karakteristikat e saj.
3) .Metodat e marrjes së energjisë termike dhe elektrike.
Koncepti i energjisë. Llojet kryesore të energjisë.Energjia(Greqisht - veprim, aktivitet) - një masë e përgjithshme sasiore forma të ndryshme lëvizja e materies.
Nga ky përkufizim vijon:
· Energjia është diçka që shfaqet vetëm kur ndryshon gjendja (pozicioni) i objekteve të ndryshme të botës përreth nesh;
· Energjia është diçka që mund të kalojë nga një formë në tjetrën;
· Energjia karakterizohet nga aftësia për të prodhuar punë të dobishme për një person;
· Energjia është diçka që mund të përcaktohet, përcaktohet në mënyrë objektive.
Energjia është themeli i jetës në Tokë. Bimët thithin energjinë diellore përmes fotosintezës; kafshët e konsumojnë këtë energji në mënyrë indirekte duke ngrënë bimë dhe kafshë të tjera. Një person konsumon energji diellore në mënyra të ndryshme, përfshirë ushqimin. Edhe në kohët e lashta, njeriu mësoi të përpunojë energjinë e Diellit duke djegur lëndë biologjike (për shembull, dru ose pleh organik). Dhe sot, miliona njerëz përdorin këto burime të rëndësishme energjie për gatimin ose ngrohjen e shtëpive të tyre - nevojat e para të jetës.
Sistemet moderne të energjisë janë një komponent integral i infrastrukturës së shoqërisë, veçanërisht në vendet e industrializuara, të cilat konsumojnë rreth 4/5 e bartësve të energjisë dhe në të cilat jeton vetëm ¼ e popullsisë së botës. Vendet e botës së tretë, ku jeton ¾ e popullsisë së botës, përbëjnë rreth 1/5 e konsumit të energjisë në botë.
Duke pasur parasysh se energjia është element thelbësor zhvillimi i qëndrueshëm i çdo shteti, secila prej tyre kërkon të zhvillojë metoda të tilla të furnizimit me energji që menyra me e mire sigurojnë zhvillimin dhe përmirësimin e cilësisë së jetës së njerëzve, veçanërisht në vendet në zhvillim, duke minimizuar ndikimin e aktiviteteve njerëzore në shëndetin e njeriut dhe mjedisin.
Industria e energjisë elektrike është dega më e rëndësishme e ekonomisë së çdo vendi, pasi produktet e saj (energjia elektrike) janë një lloj universal i energjisë. Mund të transmetohet lehtësisht në distanca të konsiderueshme, të ndara me nje numer i madh i konsumatorët. Pa energji elektrike, është e pamundur të kryhen shumë procese teknologjike, siç është e pamundur të imagjinohet tonat jeta e perditshme pa ngrohje, ndriçim, ftohje, transport, TV, frigorifer, Makinë larëse, fshesë me korrent, hekur, përdorim mjete moderne komunikimet (telefon, telegraf, telefaks, kompjuter), të cilat gjithashtu konsumojnë energji elektrike.
Një nga karakteristikat specifike të industrisë së energjisë elektrike është se produktet e saj, ndryshe nga industritë e tjera, nuk mund të grumbullohen në magazinë në një magazinë për konsum të mëvonshëm. Në çdo moment të kohës, prodhimi i tij duhet të korrespondojë me konsumin e tij.
Energjia, në varësi të natyrës, ndahet në llojet e mëposhtme:
Energjia mekanike - manifestohet gjatë ndërveprimit, lëvizjes organet individuale ose grimca. Ai përfshin energjinë e lëvizjes ose rrotullimit të trupit, energjinë e deformimit gjatë përkuljes, shtrirjes, kthesës, ngjeshjes trupa elastikë(burime). Kjo energji përdoret më së shumti në makina të ndryshme transporti dhe teknologjike.
Energjia termike është energjia e lëvizjes së çrregulluar (kaotike) dhe ndërveprimit të molekulave të substancave. Energjia e nxehtësisë e marrë më shpesh nga djegia tipe te ndryshme karburant, përdoret gjerësisht për ngrohje, duke kryer procese të shumta teknologjike (ngrohje, shkrirje, tharje, avullim, distilim, etj.).
Energjia elektrike është energjia e elektroneve (rryma elektrike) që lëvizin përgjatë qarkut elektrik. Energjia elektrike përdoret për të marrë energji mekanike duke përdorur motorë elektrikë dhe për të kryer procese mekanike për përpunimin e materialeve: thërrmim, bluarje, përzierje; për kryerjen e reaksioneve elektrokimike; marrja e energjisë termike në pajisjet dhe furrat elektrike të ngrohjes; për përpunimin e drejtpërdrejtë të materialeve (përpunimi elektrik i shkarkimit).
Energji kimike A është energjia "e ruajtur" në atomet e substancave, e cila lëshohet ose absorbohet kur reaksionet kimike midis substancave. Energjia kimike ose lëshohet në formën e energjisë termike gjatë reaksioneve ekzotermike (për shembull, djegia e karburantit), ose shndërrohet në energji elektrike në qelizat galvanike dhe bateritë. Këto burime energjie karakterizohen me efikasitet të lartë (deri në 98%), por me kapacitet të ulët.
Energjia magnetike është energjia e magneteve të përhershëm, të cilët kanë një furnizim të madh të energjisë, por "heqin dorë" nga ajo me shumë dëshirë. Sidoqoftë, rryma elektrike krijon fusha të gjera, të forta magnetike rreth vetes, prandaj, më shpesh ata flasin për energji elektromagnetike.
Energjitë elektrike dhe magnetike janë të ndërlidhura ngushtë me njëra -tjetrën, secila prej tyre mund të konsiderohet si ana "e kundërt" e tjetrës.
Energjia elektromagnetike është energjia e valëve elektromagnetike, d.m.th. lëvizja e fushave elektrike dhe magnetike. Ai përfshin dritë të dukshme, infra të kuqe, ultravjollcë, rreze X dhe valë radio. Kështu, energjia elektromagnetike është energji rrezatimi. Rrezatimi mbart energji në formën e energjisë së valës elektromagnetike. Kur rrezatimi absorbohet, energjia e tij shndërrohet në forma të tjera, më shpesh nxehtësi.
Energjia bërthamore është energji e lokalizuar në bërthamat e atomeve të të ashtuquajturave substanca radioaktive. Lëshohet gjatë copëtimit të bërthamave të rënda (reaksion bërthamor) ose shkrirjes së bërthamave të lehta (reaksion termonuklear).
Energjia gravitacionale është energjia e shkaktuar nga bashkëveprimi (gravitacioni) i trupave masivë, është veçanërisht e dukshme në hapësirën e jashtme. Në kushtet tokësore, kjo është, për shembull, energjia "e ruajtur" nga nxehtësia, e ngritur në një lartësi të caktuar mbi sipërfaqen e Tokës - energjia e gravitetit.
Kështu, në varësi të nivelit të manifestimit, është e mundur të dallohet energjia e makrokozmosit - energjia gravitacionale e bashkëveprimit të trupave - mekanike, energjia e ndërveprimeve molekulare - termike; energjia e ndërveprimeve atomike - energjia kimike e rrezatimit - elektromagnetike, energjia e përmbajtur në bërthamat e atomeve - bërthamore.
Shkenca moderne nuk përjashton ekzistencën e llojeve të tjera të energjisë, të cilat ende nuk janë regjistruar, por nuk shkelin një pamje të vetme natyrore-shkencore të botës dhe konceptit të energjisë.
Në përgjithësi, koncepti i energjisë, idetë rreth tij janë artificiale dhe të krijuara posaçërisht në mënyrë që të jenë rezultat i reflektimeve tona mbi botën përreth nesh. Ndryshe nga materia, për të cilën mund të themi se ekziston, energjia është fryt i mendimit të një personi, "shpikja" e tij, e ndërtuar në mënyrë që të jetë e mundur të përshkruhen ndryshime të ndryshme në botën përreth dhe në të njëjtën kohë të flitet për qëndrueshmëri, ruajtja e së cilës diçka që është quajtur energji, edhe nëse kuptimi ynë për energjinë ndryshon nga viti në vit.
Njësia e matjes së energjisë është 1 J (Joule), për të matur energjinë mekanike përdorni vlerën 1 kgm = 9.8 J, energji elektrike - 1 kW / h = 3.6 MJ, me 1 J = 1 W / S.
Duhet të theksohet se në literaturën e shkencave natyrore, termike, kimike dhe energjia bërthamore ndonjëherë ato kombinojnë konceptin e energjisë së brendshme, d.m.th. mbyllur brenda substancës.
Energjia parësore është energjia që përmbahet në lloje të tilla burimesh natyrore (burime) si druri, qymyri, nafta, gazi natyror, uraniumi, era, energjia diellore, hidrocentralet, dhe mund të shndërrohet në elektrike, termike, mekanike, kimike.
Energjia dytësore është një formë më e shfrytëzueshme në të cilën mund të shndërrohet energjia parësore, siç është energjia elektrike dhe benzina. Energjia sekondare merret pas shndërrimit të energjisë primare në instalimet speciale.
Nuk ka mungesë të energjisë primare. Dielli na jep energjinë e tij çdo ditë. Ne e shohim shfaqjen e tij në forma të ndryshme... Për shembull, pemët dhe bimët, duke kaluar nëpër rrezet e diellit, e shndërrojnë këtë energji në biomasë bimore. Sasi e madhe energjia diellore e grumbulluar në materiale kore(torfe, vaj, qymyr).
Rezervat totale të energjisë primare në të cilat njerëzimi mund të mbështetet vlerësohen nga burimet që mund të ndahen në dy grupe të mëdha: të rinovueshme dhe të pa rinovueshme.
Energjia e rinovueshme është energjia nga dielli, era, valët, biomasa (druri ose bimët), gjeotermale dhe hidrocentralet.
Energjia e rinovueshme:
Duke rënë në sipërfaqen e Tokës energji diellore;
· Energjia gjeofizike (era, lumenjtë, baticat dhe zbaticat e detit);
· Energjia e biomasës (druri, mbetjet e bimëve, mbetjet e kafshëve).
Energjia jo e rinovueshme është energjia e përmbajtur në lëndët djegëse fosile: qymyri, nafta, gazi natyror, të cilat sot përbëjnë mbi 80% të energjisë. Plus uranium (torium, etj.).
Përdorimi i rezervave të karburantit fosil mund të shoqërohet me kosto të larta për zhvillimin, transportin e këtyre burimeve, mbrojtjen e punës dhe mjedisin.
Energjia tradicionale e ndarë kryesisht në energji elektrike dhe inxhinieri të energjisë termike.
Forma më e përshtatshme e energjisë është elektrike, e cila mund të konsiderohet si bazë e civilizimit. Shndërrimi i energjisë primare në energji elektrike kryhet në termocentrale: termocentrale, hidrocentrale, termocentrale bërthamore.
Veçori karakteristike inxhinieria tradicionale e energjisë është zhvillimi i saj afatgjatë dhe i mirë, ka kaluar një provë afatgjatë në kushte të ndryshme operimi. Pjesa kryesore e energjisë elektrike në botë merret pikërisht në termocentralet tradicionale, njësia e tyre e kapacitetit elektrik shumë shpesh tejkalon 1000 MW. Energjia tradicionale ndahet në disa fusha:
· Inxhinieri e energjisë termike;
· Inxhinieri hidraulike;
· Energjia bërthamore.
Kjo energji është tradicionale, sepse për prodhimin e burimeve dytësore të energjisë përdoren burime të tilla të papërtëritshme si nafta, gazi, uraniumi. Hidroenergjia përdor energjinë e rrjedhës së ujit. Përdorimi i vetëm energjisë tradicionale çon jo vetëm në shterimin e zorrëve të tokës, por edhe në një përkeqësim të ndjeshëm të situatës ekologjike në planet. Problemi kryesor janë emetimet e larta të dioksidit të karbonit në atmosferë të shkaktuara nga djegia e qymyrit, naftës dhe gazit natyror. Vetëm shpyllëzimi, kullimi i kënetave, etj., Ndikojnë në përkeqësimin e ekologjisë së planetit.
Industria e energjisë kërkon dhe furnizon me energji elektrike konsumatorët. Ai përfshin stacionet e energjisë, nënstacionet, linjat e energjisë, qendrat e konsumit të energjisë elektrike.
Industria e energjisë termike prodhon dhe furnizon konsumatorin me energji ngrohëse (avull, ujë të nxehtë). Ai përfshin stacionet e nxehtësisë, rrjetet e nxehtësisë (tubacionet e ujit të nxehtë dhe avullit), qendrat e konsumit të energjisë termike.
Forma më e përshtatshme e energjisë është elektrike, e cila me të drejtë konsiderohet si bazë e qytetërimit.
Përparësitë e energjisë elektrike mbi llojet e tjera të energjisë, përkatësisht:
· Energjia elektrike mund të konvertohet lehtësisht në lloje të tjera të energjisë (mekanike, termike, të lehta, kimike, etj.), Dhe anasjelltas, çdo lloj tjetër energjie konvertohet lehtësisht në energji elektrike;
· Energjia elektrike mund të transmetohet në pothuajse çdo distancë. Kjo bën të mundur ndërtimin e termocentraleve në vendet ku ka burime natyrore të energjisë, dhe transferimin e energjisë elektrike në vendet ku gjenden burimet e lëndëve të para industriale, por nuk ka bazë energjetike lokale;
· Convenientshtë i përshtatshëm për të ndarë energjinë elektrike në çdo pjesë në qarqet elektrike (fuqia e marrësve të energjisë elektrike mund të jetë nga fraksionet e një vat në një mijë kilovat);
· Proceset e marrjes, transmetimit dhe konsumimit të energjisë elektrike janë lehtësisht të përshtatshme për automatizimin;
· Proceset që përdorin energji elektrike mund të operohen lehtësisht (shtypja e një butoni, çelësi, etj.)
Veçanërisht e rëndësishme është lehtësia domethënëse e përdorimit të energjisë elektrike në automatizimin e proceseve të prodhimit, për shkak të saktësisë dhe ndjeshmërisë së metodave të kontrollit dhe menaxhimit elektrik. Përdorimi i energjisë elektrike bëri të mundur rritjen e produktivitetit të punës në të gjitha fushat e veprimtarisë njerëzore, automatizimin e pothuajse të gjitha proceseve teknologjike në industri, transport, bujqësi dhe në jetën e përditshme, si dhe krijimin e komoditetit në ambientet industriale dhe të banimit. Për më tepër, energjia elektrike përdoret gjerësisht në instalimet teknologjike për produktet e ngrohjes, shkrirjen e metaleve duke përdorur elektrokimi, materiale pastrimi dhe gazra, etj.
Aktualisht, energjia elektrike është praktikisht e vetmja formë e energjisë për ndriçimin artificial. Mund të themi se është e pamundur pa energji elektrike jeta normale shoqëria moderne.
E vetmja pengesë e energjisë elektrike është pamundësia e ruajtjes së saj në sasi të mëdha dhe mbajtjes së këtyre rezervave për një kohë të gjatë. Rezervat e energjisë elektrike në bateri, qeliza galvanike dhe kondensatorë janë të mjaftueshme vetëm për funksionimin e pajisjeve me fuqi relativisht të ulët, dhe kushtet e ruajtjes së tij janë të kufizuara. Prandaj, energjia elektrike duhet të prodhohet kur konsumatori e kërkon atë, dhe në sasinë në të cilën ai ka nevojë.
Konsumatorët e energjisë janë: industria, transporti, Bujqësia, strehimi dhe shërbimet komunale, shitjet dhe shërbimet. Nëse energjia totale e burimeve të aplikuara të energjisë primare merret si 100%, atëherë energjia e dobishme do të jetë vetëm 35-40%, pjesa tjetër humbet dhe pjesa më e madhe është në formën e nxehtësisë.
Qëllimi i këtij artikulli është të zbulojë thelbin e konceptit " energji mekanike". Fizika e përdor këtë koncept gjerësisht si praktikisht ashtu edhe teorikisht.
Puna dhe energjia
Puna mekanike mund të përcaktohet nëse dihet forca që vepron në trup dhe lëvizja e trupit. Ekziston një mënyrë tjetër për të llogaritur punën mekanike. Le të shqyrtojmë një shembull:
Figura tregon një trup që mund të jetë në gjendje të ndryshme mekanike (I dhe II). Procesi i kalimit të trupit nga gjendja I në gjendjen II karakterizohet nga puna mekanike, domethënë, gjatë kalimit nga gjendja I në gjendjen II, trupi mund të kryejë punë. Gjatë zbatimit të punës, gjendja mekanike e trupit ndryshon, dhe gjendja mekanike mund të karakterizohet nga një sasi fizike - energjia.
Energjia është një sasi fizike shkallëzore e të gjitha formave të lëvizjes së materies dhe varianteve të bashkëveprimit të tyre.
Çfarë është energjia mekanike
Energjia mekanike është një sasi fizike skalare që përcakton aftësinë e trupit për të bërë punë.
A = ∆E
Meqenëse energjia është një karakteristikë e gjendjes së sistemit në një moment të caktuar kohor, puna është një karakteristikë e procesit të ndryshimit të gjendjes së sistemit.
Energjia dhe puna kanë të njëjtat njësi matëse: [A] = [E] = 1 J.
Llojet e energjisë mekanike
Mekanike energji falas ndahet në dy lloje: kinetike dhe potenciale.
Energjia kinetikeështë energjia mekanike e një trupi, e cila përcaktohet nga shpejtësia e lëvizjes së tij.
E k = 1 / 2mv 2
Energjia kinetike është e natyrshme në trupat e lëvizshëm. Kur ndalen, ata kryejnë punë mekanike.
Në korniza të ndryshme referimi, shpejtësitë e të njëjtit trup në një moment arbitrar të kohës mund të jenë të ndryshme. Prandaj, energjia kinetike është një vlerë relative, ajo përcaktohet nga zgjedhja e një kornize referimi.
Nëse një forcë (ose disa forca në të njëjtën kohë) vepron në trup gjatë lëvizjes, energjia kinetike e trupit ndryshon: trupi përshpejtohet ose ndalet. Në këtë rast, puna e forcës ose puna e rezultateve të të gjitha forcave që aplikohen në trup do të jetë e barabartë me ndryshimin në energjitë kinetike:
A = E k1 - E k 2 = ∆Е k
Kjo deklaratë dhe formula iu dha një emër - teorema e energjisë kinetike.
Energji potenciale emërtoni energjinë për shkak të bashkëveprimit midis trupave.
Kur bie pesha e trupit m nga lart h graviteti e bën punën. Meqenëse puna dhe ndryshimi i energjisë lidhen me një ekuacion, ju mund të shkruani një formulë për energjinë potenciale të një trupi në një fushë graviteti:
E p = mgh
Ndryshe nga energjia kinetike E k potencial E f mund të jetë negative kur h<0 (për shembull, një trup i shtrirë në fund të një pusi).
Një lloj tjetër i energjisë potenciale mekanike është energjia e deformimit. E ngjeshur në distancë x pranverë me ngurtësi k ka energji potenciale (energji deformimi):
E p = 1/2 kx 2
Energjia e deformimit ka gjetur aplikim të gjerë në praktikë (lodra), në teknologji - makina automatike, stafetë dhe të tjerët.
E = E p + E k
Energji e plotë mekanike trupat quhen shuma e energjive: kinetike dhe potenciale.
Ligji për ruajtjen e energjisë mekanike
Disa nga eksperimentet më të sakta të kryera në mesin e shekullit XIX nga fizikani anglez Joule dhe fizikani gjerman Mayer treguan se sasia e energjisë në sistemet e mbyllura mbetet e pandryshuar. Kalon vetëm nga një trup në tjetrin. Këto studime ndihmuan për të zbuluar ligji i ruajtjes së energjisë:
Energjia totale mekanike e një sistemi të izoluar të trupave mbetet konstante për çdo ndërveprim të trupave me njëri -tjetrin.
Ndryshe nga një impuls, i cili nuk ka një formë ekuivalente, energjia ka shumë forma: energji mekanike, termike, lëvizëse molekulare, energji elektrike me forcat e ndërveprimit të ngarkesave, dhe të tjera. Një formë e energjisë mund të transformohet në një tjetër, për shembull, energjia kinetike shndërrohet në energji termike gjatë frenimit të një makine. Nëse nuk ka forca fërkimi dhe nxehtësia nuk gjenerohet, atëherë energjia totale mekanike nuk humbet, por mbetet konstante në procesin e lëvizjes ose ndërveprimit të trupave:
E = E p + E k = konst
Kur vepron forca e fërkimit midis trupave, atëherë ka një rënie të energjisë mekanike, megjithatë, edhe në këtë rast, ajo nuk humbet pa gjurmë, por kalon në nxehtësi (e brendshme). Nëse një forcë e jashtme kryen punë në një sistem të mbyllur, atëherë ka një rritje të energjisë mekanike nga sasia e punës së kryer nga kjo forcë. Nëse një sistem i mbyllur kryen punë në trupa të jashtëm, atëherë energjia mekanike e sistemit zvogëlohet me sasinë e punës së kryer prej tij.
Çdo lloj energjie mund të shndërrohet plotësisht në çdo lloj tjetër energjie.
Sistemi i matjes së nxehtësisë dy shekuj më parë u bazua në idenë se energjia e nxehtësisë ruhet, nuk zhduket askund, por lëviz vetëm nga një vend në tjetrin. Ne ende përdorim rregullat e mëposhtme: Për të matur sasinë e nxehtësisë, le ta detyrojmë atë ...
Llojet e energjisë - llojet e energjisë të njohura për njerëzimin
Koncepti i "energjisë" përcaktohet si një masë e formave të ndryshme të lëvizjes së materies dhe si një masë e kalimit të lëvizjes së materies nga një formë në tjetrën. Prandaj, llojet dhe llojet e energjisë dallohen nga format e lëvizjes së materies. Njeriu i vogël merret me lloje të ndryshme të energjisë. Në fakt, i gjithë procesi teknologjik është transformimi i disa llojeve të energjisë në të tjera. Në procesin e kalimit të rrugës teknologjike, energjia konvertohet në mënyrë të përsëritur nga një lloj në tjetrin, gjë që çon në një rënie të sasisë së saj të dobishme për shkak të humbjeve dhe shpërndarjes në mjedis.Llojet e energjisë të njohura sot
- Mekanike
- Elektrike
- Kimike
- Termike
- Ndriçues (rrezatues)
- Bërthamore (Atomike)
- Termonukleare (bashkim)