Аахен има енергия - форми на енергия

На тази страница трябва да бъдат обяснени научните принципи на производството на енергия. В интерес на общата разбираемост умишлено се избягва физическата точност.

Съдържание:

енергия

Енергията е способността да се върши работа.

Енергията се предлага в различни форми:

Кинетична енергия
Позиционна енергия (потенциална енергия)
Термална енергия
Електрическа сила
Атомна енергия, ядрена енергия
Лъчиста енергия (електромагнитни вълни, слънчева енергия)
Химична енергия

Различните форми на енергия могат да се преобразуват една в друга.

При всички енергийни преобразувания количеството енергия винаги остава същото (физически закон). В строго физически смисъл енергията не може да бъде унищожена или генерирана. Под Производство на енергия по този начин човек разбира превръщането на една форма на енергия в доста желана друга форма. При всички енергийни преобразувания обаче само част от даденото количество енергия може да бъде превърната в желаната крайна форма. Когато се произвежда електричество в конвенционални електроцентрали, напр. Част от химическата енергия на горивото (нефт, газ, въглища) се преобразува в електрическа енергия, тук 30% -45% в зависимост от технологията на електроцентралата. Този процент е известен като Ефективност. Останалото количество енергия нежелателно се превръща в топлина. Тази част се нарича разговорно Загуба на енергия. Тъй като енергията се свързва предимно с определени материали, се говори и за Енергийни носители.

Значение на отделните форми на енергия

Кинетична енергия

Тази форма на енергия винаги присъства, когато нещо се движи, напр. превозно средство, въздух (енергия на вятъра), вода (енергия във вълни и реки). Кинетичната енергия на въздуха или течащата вода се използва във вятърни мелници и мелници. Кинетичната енергия често е цел на енергийните преобразувания. Така че z. Б. В автомобила химическата енергия на горивото първо се превръща в топлина и след това (частично) в кинетичната енергия на превозното средство.

механична позиционна енергия (потенциална енергия)

Стационарен обект, който е на локално ниво, което е по-високо от друго местно ниво, има определена позиционна енергия. Това може да се превърне обратно в кинетична енергия, като остави обекта да падне на по-ниско ниво. В резервоари, напр. Енергия под формата на позиционна енергия. Ако е необходимо, можете да оставите водата да падне отново на по-ниско ниво и да преобразувате потенциалната енергия обратно в механична кинетична енергия и накрая обратно в електрическа енергия. Кухо тяло, изпълнено с газ под високо налягане, също съдържа потенциална енергия, която може да бъде възстановена след отваряне на изпускателния клапан. Тази форма на съхранение на енергия се използва в големи солени пещери, пълни със сгъстен въздух.

Термална енергия

Топлината, която се генерира при изгаряне на енергиен източник, частично се прехвърля към продуктите от горенето, например към димните газове. Горещите димни газове имат високо ниво на топлинна енергия. Можете да напр. използва се в автомобилен двигател или турбина за генериране на механична енергия. Стойността на топлинната енергия зависи главно от нивото на температурата. Колкото по-висока е температурата (всъщност: температурната разлика между съхранението на топлина и околната среда), толкова по-голям е делът на топлината, която може да се преобразува в кинетична или електрическа енергия. При температури от няколкостотин градуса могат да се извършват разнообразни технически процеси, напр. изгаряне на цимент или производство на стомана. Ниските температури са подходящи само за отопление на апартаменти. При почти всички енергийни преобразувания топлинната енергия се появява като "отпадъчна енергия", т.е. често се смята за форма на енергия, която не може да се използва повече като част от енергийните загуби.

Електрическа сила

Електрическата енергия е много практична, тъй като може лесно да се преобразува в почти всички други форми на енергия в малки устройства (електрически мотор, нагревател, лампа). Също така може лесно да се транспортира на дълги разстояния с помощта на кабели. Той обаче има недостатъка, че може да се съхранява само в по-големи количества с големи усилия и винаги трябва да се произвежда от други форми на енергия по време на консумация. Често има големи загуби от преобразуване.

Атомна енергия, ядрена енергия

При използване на атомна енергия, за разлика от всички други форми на енергия, атомните ядра реагират, което освобождава много големи количества енергия. Произвежда се обаче и радиоактивност, която е много вредна за хората и от която човек може да се предпази само с големи усилия. Освен това проблемът с хилядите години на окончателно съхранение на радиоактивни отпадъци все още не е решен никъде по света. При преобразуване в електрическа енергия се губят около 70% от топлината, което води до нагряване на реките. Слънчевата радиация се произвежда от ядрени реакции върху слънцето.

Лъчиста енергия (светлина, слънчева енергия)

Енергията на светлината може да се види при слънчево изгаряне. Светлинната енергия на слънцето е формата на енергия, която тече в големи количества отвън към земята. Количеството енергия на квадратен метър (енергийна плътност) е относително ниско. Всички други регенеративни (възобновяеми) форми на енергия, с изключение на геотермалната енергия, се създават от слънчева енергия чрез преобразуване. Появата на слънчева енергия на земята обаче е, особено в Германия, силно зависима от времето, ритъма ден/нощ и сезона. Астрофизиците изчисляват, че слънцето ще продължи да грее около 5 милиарда години.

Химична енергия

Тази форма на енергия се намира във всички горива и храни. Химически свързаната енергия може да се превърне в други форми на енергия чрез изгаряне на въглища, дърва, нефт, газ или чрез използването им в живи същества. По правило се отделя и топлина, която или се използва директно за отопление, или допълнително се преобразува в механична енергия (двигател на автомобила) или електрическа енергия (електроцентрала, работеща с въглища). Енергията може да се съхранява особено добре под формата на химическа енергия (малък обем, ниско тегло → висока енергийна плътност).

Класификация според етапите на преобразуване

Формите на енергия, които се срещат директно в природата, са известни като Първична енергия. Чрез превръщането на енергията, вероятно в продължение на няколко стъпки (вторична енергия), възниква желаната от човека енергийна форма, Крайна енергия. Всъщност обаче не самата енергия е целта на всички дейности, а тази, която хората искат Енергийни ползи, напр. топла стая. Това често може да се направи без да се използва енергия, напр. постигнете чрез по-добра топлоизолация.

Енергиен баланс на земята

Освен енергията от радиоактивен разпад във вътрешността на земята, слънчевата енергия е единствената форма на енергия, която се подава на земната повърхност в големи количества. Част от енергията, която е полетяла на земята за няколко милиона години, се съхранява в земната кора под формата на изкопаеми горива (въглища, нефт, природен газ). В момента човечеството консумира тази енергия с бързи темпове. Не може да се възстанови по човешко време. Почти всички енергийни преобразувания в крайна сметка водят до топлинна енергия. Тази топлинна енергия се освобождава обратно в космоса от земята. Енергийната радиация от слънцето и енергийната мощност са в равновесие, така че температурата на земята не се променя.

При изгаряне на изкопаеми горива се получава въглероден диоксид. Това не е замърсител, създаден от странични реакции, които могат да бъдат намалени чрез предприемане на подходящи мерки, а заедно с водата действителен продукт на изгаряне и по този начин да не се предотвратява.

изкопаеми горива + кислород във въздуха → въглероден диоксид + вода (пара)

Увеличаването на въглеродния диоксид в атмосферата, подобно на пуловер, добавя допълнителна топлоизолация към земята, което увеличава температурата на земята. Това води до климатични промени с трудно управляеми последици.

Като цяло, възобновяемите форми на енергия, срещащи се на земята, са кратно на енергията, използвана от хората.

Измерване на количествата енергия

Количествата енергии се дават в различните форми на енергия от различни единици, които всички могат да се преобразуват една в друга. За илюстрация са дадени някои дейности, при които се използва това количество енергия.