Aachennek vannak energia - energia formái
Ez az oldal az energiatermelés tudományos alapelveinek ismertetésére szolgál. Az általános érthetőség érdekében szándékosan kerülik a fizikai pontosságot.
Tartalom:
energia
Az energia a munkavégzés képessége.
Az energia különböző formákban érkezik:
- Kinetikus energia
- Helyzeti energia (potenciális energia)
- Hőenergia
- Elektromos erő
- Atomenergia, atomenergia
- Sugárzó energia (elektromágneses hullámok, napenergia)
- Kémiai energia
Az energia különböző formái átalakíthatók egymásba.
Minden energiaátalakítással az energia mennyisége mindig ugyanaz marad (fizikai törvény). Szigorúan fizikai értelemben az energiát nem lehet elpusztítani vagy létrehozni. Alatt Energiatermelés az ember megérti ezáltal az energia egyik formájának átalakítását egy meglehetősen kívánt másik formává. Minden energiaátalakítással azonban az adott energiamennyiségnek csak egy része alakítható át a kívánt végső formába. Ha például hagyományos erőművekben termelnek villamos energiát, akkor az üzemanyagban lévő kémiai energia (olaj, gáz, szén) egy része elektromos energiává alakul, ebben az esetben az erőmű technológiájától függően 30% -45%. Ez a százalék néven ismert Hatékonyság. A fennmaradó energiamennyiség nem kívánt módon hővé alakul. Ezt a részt köznyelven hívják Energiaveszteség. Mivel az energia többnyire bizonyos anyagokhoz kötődik, erről is lehet beszélni Energiahordozók.
Az egyes energiaformák jelentése
Kinetikus energia
Ez az energiaforma mindig jelen van, ha valami mozog, például jármű, levegő (szélenergia), víz (energia hullámokban és folyókban). A levegő vagy az áramló víz mozgási energiáját szélmalmokban és vízimalmokban használják fel. A kinetikus energia gyakran az energiaátalakítás célpontja. Tehát z. B. Az autóban az üzemanyag kémiai energiája először hővé alakul, majd (részben) a jármű mozgási energiájává válik.
mechanikus helyzeti energia (potenciális energia)
Egy olyan helyhez kötött objektumnak, amely lokális szinten helyezkedik el, amely magasabb, mint egy másik helyi szint, van egy bizonyos helyzeti energiája. Ezt vissza lehet alakítani kinetikus energiává, ha hagyjuk, hogy az objektum alacsonyabb szintre essen. Például a tárolótartályokban az energiát potenciális energia formájában tárolják. Ha szükséges, hagyhatja, hogy a víz ismét alacsonyabb szintre essen, és így a potenciális energiát visszaalakítsa mechanikai kinetikus energiává, végül pedig vissza elektromos energiává. A nagy nyomás alatt gázzal töltött üreges test potenciális energiát is tartalmaz, amely visszanyerhető a nyomószelep kinyitása után. Az energiatárolás ezen formáját sűrített levegővel töltött nagy sóbarlangokban használják.
Hőenergia
Az energiaforrás elégetésekor keletkező hő részben átkerül az égéstermékekre, például a füstgázokra. A forró füstgázok hőenergiája magas. Például felhasználhatók autómotorban vagy turbinában mechanikai energia előállítására. A hőenergia értéke elsősorban a hőmérsékleti szinttől függ. Minél magasabb a hőmérséklet (valójában: a hőtárolás és a környezet közötti hőmérséklet-különbség), annál nagyobb a hő aránya, amely kinetikus vagy elektromos energiává alakítható. Néhány száz fokos hőmérsékleten változatos technikai folyamatok valósulhatnak meg, például cement vagy acél előállítása. Az alacsony hőmérséklet csak lakások fűtésére alkalmas. Szinte minden energiaátalakítás során a hőenergia hulladék energiaként fordul elő, vagyis gyakran olyan energiaveszteségnek számít, amelyet nem lehet tovább felhasználni.
Elektromos erő
Az elektromos energia nagyon praktikus, mivel a kis eszközökben (villanymotor, fűtőberendezés, lámpa) könnyen átalakítható szinte minden más energiává. Kábelek segítségével nagy távolságokon is könnyen szállítható. Hátránya azonban, hogy csak nagyobb erőfeszítésekkel tárolható nagyobb mennyiségben, és a fogyasztás során mindig más energiafajtákból kell előállítani. Gyakran vannak nagy konverziós veszteségek.
Atomenergia, atomenergia
Az atomi energia felhasználásakor az összes többi energiával ellentétben az atommagok reagálnak, ami nagyon nagy mennyiségű energiát szabadít fel. Ugyanakkor radioaktivitás is keletkezik, amely nagyon káros az emberre, és amelytől csak nagy erőfeszítésekkel lehet megvédeni magát. Ezenkívül a radioaktív hulladék több ezer éves végleges tárolásának problémáját a világon még nem oldották meg. Ha elektromos energiává alakul, a hő körülbelül 70% -a elvész, ami a folyók felmelegedéséhez vezet. A napsugárzást a Napon zajló nukleáris reakciók hozzák létre.
Sugárzó energia (fény, napenergia)
A fény energiája napégésben látható. A nap fény energiája olyan energia, amely kívülről nagy mennyiségben áramlik a földre. Az egy négyzetméterre jutó energia mennyisége (energiasűrűség) viszonylag alacsony. A geotermikus energia kivételével az összes többi regeneratív (megújuló) energiaforma a napenergiából jön létre átalakítás útján. A napenergia előfordulása a földön azonban, különösen Németországban, nagymértékben függ az időjárástól, a nappali/éjszakai ritmustól és az évszaktól. Az asztrofizikusok becslése szerint a nap még körülbelül 5 milliárd évig süt.
Kémiai energia
Ez az energiaforma minden üzemanyagban és élelmiszerben megtalálható. A kémiailag kötött energia szén, fa, olaj, gáz elégetésével vagy élőlényekben történő újrafeldolgozásával más energiává alakítható. Rendszerint hőt is felszabadítanak, amelyet vagy közvetlenül fűtésre használnak fel, vagy tovább átalakítják mechanikai energiává (autómotor) vagy elektromos energiává (szénerőmű). Az energia különösen jól tárolható kémiai energia formájában (kis térfogatú, kis tömegű → nagy energiasűrűségű).
Osztályozás átalakítási lépések szerint
A természetben közvetlenül előforduló energiaformákra úgy hivatkozunk Elsődleges energia. Az energiaátalakítás révén, esetleg több lépésben (másodlagos energia), létrejön az emberi lény által kívánt energiaforma, a Végső energia. Valójában azonban nem maga az energia a célja minden tevékenységnek, hanem az, amit az emberek szeretnének Energiaelőnyök, pl. meleg szoba. Ez gyakran energia felhasználása nélkül érhető el, például jobb hőszigeteléssel.
A föld energiamérlege
A föld belsejében a radioaktív bomlás energiája mellett a napenergia az egyetlen olyan energia, amelyet nagy mennyiségben táplálnak a föld felszínére. A néhány millió év alatt a földre áramló energia egy részét fosszilis tüzelőanyagok (szén, olaj, földgáz) formájában tárolják a földkéregben. Az emberiség jelenleg ezt az energiát gyors ütemben fogyasztja. Emberi időben nem lehet helyreállítani. Szinte minden energiaátalakítás végül hőenergiához vezet. Ez a hőenergia a földből visszakerül az űrbe. A napból származó energia sugárzása és az energia kibocsátása egyensúlyban van, így a föld hőmérséklete nem változik.
A fosszilis üzemanyagok elégetésekor szén-dioxid keletkezik. Ez nem mellékhatások által létrehozott szennyező anyag, amelyet megfelelő intézkedésekkel csökkenteni lehet, hanem a víz mellett tényleges termék égés és így nem szabad megakadályozni.
fosszilis üzemanyag + oxigén a levegőben → szén-dioxid + víz (gőz)
A légkör szén-dioxidjának növekedése, akár egy pulóver, további hőszigetelést ad a földnek, ami növeli a föld hőmérsékletét. Ez éghajlatváltozásokat eredményez, nehezen kezelhető következményekkel.
Összességében elmondható, hogy a földön előforduló megújuló energiaformák az emberek által felhasznált energia többszöröse.
Energiamennyiségek mérése
Az energiamennyiségeket a különféle energiaformákban különféle egységek adják meg, amelyek mind átalakíthatók egymásba. Szemléltetésképpen néhány olyan tevékenységet adnak meg, amelyekben ezt az energiamennyiséget használják fel.