Energiaválság De nem, entrópikus válság; Elképesztő tudomány
És ugyanakkor a fizika órán ezt megtanuljuk az energia megmarad: nem hozható létre és nem semmisíthető meg. Nincs itt ellentmondás? Miért mesélnek nekünk az energiatakarékosságról, ha energiatakarékos? ?
Ennek a látszólagos paradoxonnak a megértéséhez fel kell merülni az entrópia ezen furcsa fogalmában. És látni fogjuk, hogy amit általában energiaválságnak hívunk, az valójában entrópiaválság. !
Az energia különböző formái
A fizikában az energia sokféle formában jelentkezhet. Van például a mozgási energia, - a sebesség négyzetével arányos, vagy a gravitáció potenciális energiája, amely a magassággal növekszik.
Gyakran a fizika órán mindezt egy síelő segítségével szemléltetjük: a lejtő tetején az utóbbi nagy potenciális gravitációs energiával rendelkezik, és a lejtő alján a síelő sebességet és ezért kinetikus energiát nyert.
Ha azt mondjuk, hogy a síelő teljes energiája konzervált, kiszámíthatjuk a lefelé irányuló sebességet, és megírhatjuk, hogy a végső mozgási energia megegyezik a kezdeti potenciális energiával, amint az az alábbi ábrán látható:
Ez mind remekül működik, de mi történik, ha a síelő fékez? A lejtő aljára kerül, potenciális energiája nulla, de álló helyzetben van, így mozgási energiája ugyanolyan nulla. Minden energiáját elvesztette! Ez azt jelenti, hogy végső soron az energiát nem lehet megtakarítani, és ez eltűnhet ?
hát nem, az energia még mindig megvan, de ez most termikus formában van. Amikor a síelő fékez, a hóval való súrlódás hőt termel, és a sílécek és a hó hőmérséklete nagyon kismértékben emelkedik. Ez a fékezés alatti hőtermelés nem nagyon figyelhető meg, ha egy síelő megáll, de sokkal inkább a Forma-1 fékbetétein. !
Ez a fékezési és súrlódási történet megmutatja nekünk, hogy a kinetikus vagy a potenciális energián túl az energia egy másik formáját is figyelembe kell venni: hőenergia. Annak megírásához, hogy egy elszigetelt rendszer teljes energiája konzervált, elengedhetetlen, hogy figyelembe vegyük. Nagyon jó, de most látni fogjuk, hogy ennek a hőenergiának egészen különleges státusza van.
Minden energia nem egyenlő
A síelő kissé megváltoztatásához vegyünk egy másik tárgyat, amely klasszikus a fizikaórákon: az ágyúgolyót !
Vegyünk egy 1 kg súlyú labdát, és képzeljük el, hogy teljes energiáját 10 000 Joule-mal szeretnék növelni. Ehhez legalább 3 eszközöm van:
- Egy 1000 méteres hegy tetejére viszem, és gravitációs potenciális energia formájában körülbelül 10 000 Joule-t adtam volna neki;
- 270 km/h sebességre való mozgatásához ezután kinetikus energia formájában 10 000 joule-t adok neki;
- Növelje hőmérsékletét kb. 15 ° C-kal, ekkor megkapja 10 000 Joule-t termikus formában.
Az ágyúgolyóm energiájának ez a három módja egyenértékűnek tűnhet, de nem az! Az első két esetben könnyen visszanyerhetem az energiát a fetlock-ból a munka elvégzéséhez. Tegyük fel, hogy fel kell emelnem egy tárgyat, így is képes vagyok (például kötelek és szíjtárcsák rendszerén keresztül) helyreállítani a fetlock potenciális vagy mozgási energiáját. Hőenergiával viszont semmiképp! A labdám forró, de lehetetlen, hogy ezt a hőt önállóan mozgássá alakítsa amelyek lehetővé teszik energiám helyreállítását.
Ez a kis összehasonlítás a labda energiájának adásának három módja között egy alapvető elvet szemléltet: minden energia nem egyenlő, és a hőenergia sokkal kevésbé "hasznos", mint a többi.
Minőségi energia ?
Annak megértéséhez, hogy a hőenergia miért kevésbé érdekes, mint mások, meg kell vizsgálnia annak természetének részleteit. Mikroszkopikus szinten az anyag atomjai folyamatosan mozognak. Gázért nagyjából szabadon mozognak, szilárd anyagért kénytelenek maradni egy bizonyos helyen, de ingadozhatnak a helyzetük körül.