Енергията е това, което е? Определение, видове

Енергията е способността да се промени нещо: например температурата на телата, тяхното местоположение или магнитни свойства. Това е, от техническа гледна точка - способността за извършване на работа. Енергията (значението на думата на гръцки (energeia) - "дейност") определя всичко, което се случва в света.

Енергия като работа

Например, ако искате да кипнете вода, тогава трябва да приложите топлинна енергия. Водата се загрява, тъй като приложената топлинна енергия ускорява движението на молекули. По същия начин, човек използва енергия, когато повдига някакъв предмет, само тук позицията на обекта се променя, а изразходваната енергия преобладава над гравитацията и инерцията. Древните хора са използвали само собствените си сили под формата на енергийни източници или силата на домашните животни. Много прост пример за термична енергия може да се види, ако дръпнете дланите си заедно. С прилагането на малки физически усилия, между дланите се отделя забележима топлина - това е енергията на топлината.

Понятието "енергия" във философията означава всичко, подобно на силата, способна на всяко постижение, според терминологията на Аристотел. Първият източник на енергия отвън, използван от човека, беше огън. Древните хора са използвали огън за отопление на домовете си и за приготвяне на храна.

Съвременните хора са в услуга на най-мощните източници на енергия, които надвишават човешката сила с милион пъти. Съвременният човек готви храна не само с помощта на огън, но и с механизми повдига обекти, тежащи тонове, изгражда нови градове и завладява пространството.

Слънцето като източник на енергия

Всички видове енергия, които са толкова необходими за човечеството, животните и растенията за живота на Земята, от незапомнени времена, произхождат от Слънцето. Слънцето може да се сравни с най-мощната електроцентрала, която постоянно произвежда енергия.

Интересно е, че за една секунда тя създава толкова енергия, колкото всички атомни електроцентрали в САЩ могат да произвеждат над 10 милиона години. Всички източници на енергия на Земята, мигащи едновременно, не могат да засенчат слънцето. И още един пример: парче от външната обвивка на Слънцето с размер на кибритена кутия свети по-ярко от 10 милиона свещи. Във вътрешната обвивка на Слънцето непрекъснато възникват атомни реакции, които са в основата на работата на тази мощна електроцентрала. Източникът на тази енергия е почти неизчерпаем, но учени от света заявяват, че след 2 милиарда години Слънцето ще изгори цялото си гориво и затова целият живот на планетата Земя ще изчезне. Междувременно звезда, наречена Слънцето, ще изхвърли неизчерпаемите си енергийни потоци в космоса, най-малката частица от която се получава от планетата Земя под формата на светлина и топлина. Тази минимална частица е достатъчна за съществуването на целия живот на Земята.

Изкопаеми енергийни източници

На планетата са нужни милиони години, за да акумулират източници в земната кора, които могат да се превърнат в енергия, под формата на въглища, торф, нефт и природен газ. Човечеството безсмислено харчи тези запаси, без да мисли за потомци, и това е вярно. Залежите на нефт и газ, произведени от Земята в продължение на един милион години, човечеството прекарва една година. Тези енергийни източници са невъзобновяеми, защото веднъж изгорени, те изчезват. И следващото образуване на въглища, нефт и газ може да се очаква само за няколко стотин милиона години. Поради това енергийният баланс на енергията на Земята е нарушен, тъй като съотношението на енергията, получена към тази, която се дава в пространството, трябва да бъде балансирано.

В резултат на такова бързо унищожаване на запасите се произвеждат газове, които предотвратяват връщането на излишната слънчева енергия в космоса. Затова нашата планета става по-топла, т.е. парников ефект. Тя може да промени глобалния климат толкова много, че да настъпи увеличаване на площта на пустините, да избухнат опустошителни урагани, ледът да се стопи на стълбовете и в резултат морското равнище да се повиши и много брегове ще бъдат под вода.

Определение на енергията

Ако ви попитат: "Дайте определение на енергията", - можете спокойно да отговорите, че енергията е вещество, което не изчезва никъде, може само да се натрупва и трансформира, като се движи от един тип към друг. Например, растенията изискват светлина, те преобразуват слънчевата енергия и я натрупват. Те дават тази енергия на хората и животните под формата на годни за консумация продукти. Хората и животните, които са получили енергия от растенията, го превръщат в други форми на енергия, например в мускулна сила. От друга страна, всички енергийни запаси, извлечени от земната кора, са създадени от останките на животни и растения, които са живели преди милиони години, под въздействието на налягане и висока температура в земната кора. Когато се изгорят, те също освобождават енергия, която идва от слънцето.

Енергийни единици

Енергията е количество, измерено в джаули, единици, наречени на английския физик Джеймс Джоул. Джаул е много малка част от енергията, например енергията, която излъчва чаша кафе, когато се охлажда, е 100 000 джаула. Ето защо, за удобство, количеството енергия, изразено в килоджаули и мегаджоули. За да разберете колко енергия се произвежда в определена единица време, тя се използва и като единица за измерване - ват, наречена единица за измерване на мощност. Например, можете да вземете човешкото тяло. Интересното е, че по време на нормалния човешки живот, неговата мощност е равна на мощността на една крушка (около 100 вата). Сърцето обикновено работи с мощност от 3 вата, което съответства на силата на фенерчето. Напредъкът не стои на едно място и днес машините значително увеличават възможностите на човешката сила. Един малък трактор с мощност от 50 киловата работи повече от 100 силни спортисти, а мощността на реактивен самолет достига 6 мегавата.

Енергия: определение, видът, в който е разделен

Същността на енергията е способността за натрупване и преместване от едно състояние в друго, на което се основават всички човешки изобретения и открития.
Енергията е разделена на потенциална и кинетична. Всички вещества във Вселената имат своя собствена енергия. Ако държите камък в ръката си, той има своята потенциална енергия, т.е. енергия на покой, но веднага щом камъкът се освободи, потенциалната енергия преминава в друг вид енергия - кинетична, т.е. енергия на движение. Разгледайте примера за превръщане на въглищата в светлина. Когато някои въглища изгарят, потенциалната слънчева енергия, която се е натрупала в нея, се превръща в топлина. Топлината, от своя страна, води до изпаряване на водата. Кинетична енергия движението на парите се предава към ротора на турбината, като го поставя в движение. Тази енергия в генератора се преобразува в електричество, което се предава чрез електрическите проводници към електрическата крушка. Освен това спиралата на луковицата се загрява и започва да се нагрява, енергията се превръща в топлинна. Част от нагрята спирала във вакуум излъчва светлинна енергия и светлината се включва в електрическа крушка. Видове енергии могат постоянно да се променят, превръщайки се един в друг.

Машина за постоянно движение

Оттогава, веднага щом хората започнаха да разбират понятието за енергия, те се стремят да го получат с най-малка загуба. Изобретателите се стремят да отворят механизъм, който ще го произведе, т.е. ще бъде вечно движение, постоянно движещо се, но без да се използва енергия. Има много замислени теории, но за съжаление такова изобретение е невъзможно. Енергията не може да бъде произведена, можете само да освободите натрупания потенциал и да го превърнете в друга форма.

Има много форми на различни енергии и всички те са свързани помежду си.

Форми на енергия

Енергиите са "твърди", източниците на които са:

• въглища;
• масло;
• газ;
• атом.

Тъй като за получаването им се използват минерали, те могат да навредят на околната среда.

И все още има "мека" енергия, например:

• водна енергия;
• вятърна енергия;
• биоенергия;
• слънчева енергия.

Трансформация на енергията

Енергията на движение може да се трансформира в електрическа, електрическа - в светлина и топлина, в слънчева - в електрическа, химическа - в топлина и т.н. Но общото количество енергия остава винаги едно и също. Например, когато една кола се движи, част от енергията при изгарянето на бензина се превръща в енергия на движение, а част от нея става термична, която не изчезва, а се освобождава в околната среда. Част от тази топлинна енергия може да се използва за отопление на купето с печка. Когато автомобилът свърши с газ, това означава, че е изчерпил енергийните си ресурси. Но ученият би казал по друг начин: той би казал, че енергията е била трансформирана. Основното твърдение на съвременната наука е закон за запазване на енергията. енергия не може да бъде създаден или унищожен, той само променя формата си. Това означава, че енергийните сили, които съществуват във Вселената, присъстват в него от самото начало и ще присъстват, докато вселената не изчезне. Няма такава машина, която да излъчва повече енергия, отколкото използва, така че машина за вечно движение не може да бъде измислена. Трансформацията на енергията се извършва според същите закони като потока на реката: винаги само в една посока.

Енергийна ефективност

Превръщането на енергията от една форма в друга винаги е придружено от загуба на топлина, а колкото по-малки са тези загуби, толкова по-добре се използва тази енергия и колкото по-икономична е тя. Например, велосипедистът преобразува 95% от физическата си сила във физическа енергия и само 5% отива към топлината на велосипеда. Съотношението между изразходваната и получената енергия се нарича ефективност. За велосипедист той е равен на 95%, а за автомобил - само на 25%, тъй като само тази част се използва за придвижване на превозното средство, а останалото е излишък на топлина.

Водна енергия

Водата има огромна сила, тя преодолява долини и планини, преодолява най-невъобразимите препятствия. Не е чудно, че хората казват: "Водата износва камък". За да извлече енергия от водата, тя трябва да бъде укротена. В повечето случаи за тази цел се изграждат язовири и язовири, които блокират пътя към морето до потока, натрупват вода, създават изкуствени водоеми. В тази форма водата има потенциална енергия.

При падане от язовир водата се привлича от земната гравитация, а гравитационната енергия се получава, когато водата падне от височина надолу. В електроцентралите тази вода има механична енергия, когато задвижва турбини, които я превръщат в електрически. Токът през проводника се втурва към различни потребители на електричество. Когато светлината идва, тя дава светлина, т.е. електромагнитна енергия и топлина.

Биологична енергия

Биоенергията е енергията на растенията, отнася се до възобновяеми видове енергия. Растенията получават своята енергия директно от Слънцето и за всички живи същества на земята, растенията са най-важният източник на енергия и храна. Под влиянието на леките растения произвеждат въглероден диоксид и вода, които са във въздуха, богати на водород. Животните и хората преминават по един по-сложен начин, защото не могат, подобно на растенията, сами да синтезират храна. Те все още се връщат в растенията, за да получат съхранената си енергия под формата на храна. Много животни и повечето хора ядат не само растения, но и месо от животни, които също са яли растения. Един жив организъм може да съществува само ако получава повече енергия от храната, отколкото харчи за придобиването си.

Атомна енергия

Най-известната научна формула, измислена от немския физик Алберт Айнщайн. Неговото съдържание: енергията е масата на квадрата на скоростта на светлината. Формулата твърди, че масата не е нищо друго освен форма на енергия. От това следва, че е възможно да се трансформира енергията в материя и да се изчисли колко енергия ще се получи от тази трансформация. Първият практически резултат от тази трансформация са атомните бомби, които в края на Втората световна война бяха тествани върху японски градове. Малко количество ураново вещество се трансформира в огромно количество разрушителна енергия. И макар че само седмата част се превръща в енергия, разрушителният му ефект е ужасен. Ударната вълна и топлинната радиация разрушиха града, стотици хиляди хора загинаха от радиоактивно излъчване.

Силата на атома се опитва днес да се укроти на атомните електроцентрали. Тук ядрената реакция протича не под формата на експлозия, а като постепенно отделяне на топлина. В същото време радиоактивното лъчение се изолира внимателно с помощта на специални защитни покрития.

Получената топлина превръща водата в пара, която задвижва турбината, и електрическият генератор, а схемата работи по-нататък, като в термичните централи, единствената разлика е в използвания материал. За да може атомното ядро ​​да освободи енергия, то трябва да бъде разрушено и разделено. Учените са се научили да разделят ядрото на урановия атом. За да направите това, тя е засегната от неутрони с ниска енергия. След това се разпада на две по-леки ядра, които произвеждат енергия, в резултат на което се освобождават няколко нови неутрона. Те възобновяват реакцията с последващото разделяне на ядрата, т.е. превръщат процеса в верижна реакция, която се проявява с огромна скорост и продължава до уран, подложен на разделяне.

Откъде идва толкова много енергия при разделяне на атома? Факт е, че общата маса на два нови атома, възникнали в процеса на разделяне, е много по-малка от първоначалния атом. Отсъстващият остатък от материя се превръща в енергия, чието количество е огромно. Процесът на ядрено делене е основа за създаването на атомни оръжия и атомни реактори. Задачата е да се получи мирната енергия на атома. За тази цел е необходимо да се коригира верижната реакция на нейното разделяне, така че да не настъпи експлозия. За да направите това, реакцията трябва да се забави, като се използват водород или вода като такива модератори. Те възпрепятстват процеса на проникване на неутронния поток ядрен реактор улови неутрони, като предава само количеството, необходимо за бавното разпадане.

Има много спорове относно използването на атомни електроцентрали. От една страна, за да се осигури развитието на нашата цивилизация на високо техническо ниво, е необходимо да се използва атомна енергия. От друга страна, производството на атомна енергия е доста опасно. Радиоактивното лъчение е инцидентната енергия, която се освобождава по време на разделянето на атома. Тя не може нито да бъде видяна, нито чута, няма вкус или мирис, но е смъртоносна за всички живи същества. Пример за това е експлозията в атомната електроцентрала в Чернобил. Огромни дози радиация бяха хвърлени в околната среда, хиляди хора умряха след получаване на лъчева болест, десетки хиляди бяха болни и умираха от рак, цели градове бяха преселени от радиационната зона. А потомците могат да плащат за радиоактивни отпадъци на атомни електроцентрали за хиляда години. Най-модерният защитен дизайн не може да гарантира пълна защита на атомните електроцентрали. Твърде много зависи от човека и той греши.

Слънчеви панели

Единствената сигурна ядрена централа е Слънцето, защото е на 150 милиона километра от нас. Възможно ли е енергията на слънцето да се трансформира директно в електричество? Да, тази възможност съществува и се реализира с помощта на слънчеви батерии. Тази техника е създадена само преди няколко десетилетия, но вече е била използвана успешно.

Слънчевите панели са плочи с изключително тънки слоеве. Един слой е направен от силиций, а вторият е от силиций и бор. Заедно със слънчевата светлина, попадаща върху слънчевата батерия, фотоните, най-малките частици от светлината, излъчвани от слънцето, попадат върху външния му слой. Те преместват електрони във втория слой и създават електрическо напрежение. Прехвърлените електрони влизат в токовия акумулатор, а след това в електрическата верига. Всяка година слънчевите клетки се подобряват, може би в бъдеще ще могат да осигурят на нашата планета електричество. Възможно е електрическата и топлинната енергия да се добива от възобновяеми източници като вятър, слънце, вода и водород, както и растения. Те са неизчерпаеми, поне докато слънцето грее.