Technológia - 1
keresés
Időjárás Bajorországban
| -1 ° | -5 ° | -1 ° | -3 ° | 0 ° |
| -2 ° | -5 ° | -2 ° | -4 ° | 0 ° |
Hóesés legfeljebb 0 és 3 fok között
forgalom
tartalom
A következő tételek játszanak központi szerepet az energiaátviteli rendszerekben: az energia megmaradásának törvénye és a termodinamika első törvénye. Miről van szó?
Állapot: 2019. december 18. | archívum
A fizika egyik legismertebb tétele az energia megmaradásának törvénye:
Az energiatakarékosság törvénye:
Az energia nem termelhető és nem semmisíthető meg.
Ha eldob egy ugráló labdát, akkor a labda sebessége csökkenő magassággal növekszik. Kezdeti helyzeti energiája csökken, kinetikus energiája növekszik. Az energiamegmaradás miatt a következõk mindenkor érvényesek: A helyzetenergia és a kinetikus energia összege állandóan megegyezik a kezdõ helyzet energiájával. Röviddel a talajba érés előtt a sebesség eléri maximális értékét. Ekkor a teljes energia rendelkezésre áll kinetikus energiaként. Egy apró időegység múlva azonban a sebesség egy pillanatra nulla. Tehát most nincs sem helyzeti, sem mozgási energia. Az energiát ezután a deformált gumiban tárolják. A deformációs energiáról van szó.
A valóságban az ugráló labda ütés után már nem éri el eredeti magasságát.
Modell a deformációs folyamatokhoz egy rugalmas felfújható golyóban
Ennek ellenére az energiatakarékosság elve érvényesül - az energia soha nem tűnik el. A rugalmas ugrálógömb modelljében rugalmas rugók és gömbök képviselik a gumimolekulákat. Amikor a golyó a földre ér, kinetikus és deformációs energia van. A számtalan molekula kaotikus mozgást hoz létre minden lehetséges irányban.
A pattogó labda irányítatlan belső energiája a hőenergia növekedésének felel meg.
Ezért az ideiglenesen elraktározott energiát már nem lehet teljesen átalakítani felfelé irányuló mozgássá. A molekulák fennmaradó "belső energiája" az melegség! A gumilabda hőmérséklete megemelkedett. A termodinamika első törvénye ezt mondja:
A termodinamika első törvénye:
A teljes energiamennyiség minden konverziónál megmarad.
A világ egyik legnagyobb vízerőműve: Itaipu a Rio Paraña-n, Dél-Amerikában
Most a különféle energiafajták és tulajdonságaik révén folytatunk egy előretörést: A brazíliai nagy Itaipu vízerőmű a Parana folyó hatalmas mennyiségű vizet használja fel. Kimenete 13 milliárd watt, azaz 13 gigawatt (= 13 · 10 9 W). Egy nap alatt 1 millió GJ (= 1 · 10 15 J) elképzelhetetlen potenciális energia alakul át elektromos energiává.
Egy tipikus autóakkumulátor 2 MJ körül tárol
Egy autó akkumulátora körülbelül 2 millió joule, azaz 2 megajoule (= 2 · 10 6 J) energiát tárol el. Az akkumulátor körülbelül 5 órán át működik 100 W teljesítmény mellett, majd újra kell tölteni.
Melegvíz-tartály egy családi házban
A harmadik példa az energia hőformája. Körülbelül 50 millió joule (= 50 · 10 6 J) belső energiát tárolnak egy 300 literes melegvíz-tartályban, ami 25 autó akkumulátorának felel meg. Ha ezt az energiamennyiséget egy napon belül felhasználják, akkor ez 600 watt átlagos hőteljesítménynek felel meg. A műszaki gyakorlatban az energiaátalakítást gyakran hatékonysággal jellemzik:
Hatékonysági képlet
A η hatékonyság E. haszon osztozik E. nak nek
Egy 60 W teljesítményű klasszikus izzólámpa és ugyanolyan fényerejű energiatakarékos lámpa összehasonlításakor az utóbbinak csak körülbelül 12 W-ra van szüksége ugyanahhoz a fényenergiához, vagyis az izzólámpa energiaellátásának ötödéhez; az energiatakarékos lámpa hatékonysága ezért körülbelül ötször nagyobb.