Что такое энергия? Вспоминаем физику: работа, энергия и мощность.
Энергия человека – это термин, встречающийся во всех культурах и использующийся еще с древних времен для обозначения невидимой силы, заставляющей жить человеческое существо, способствующей взаимодействию элементарных частиц, клеток, тканей, систем и органов. Все виды энергии человека невидимы, как и другие виды энергии, поэтому замечать их наличие или отсутствие можно только посредством проявления и изменения свойств вещества или же его активности (тепловая энергия не воспринимается глазом, а ощущается кожей, как и энергия притяжения заметна лишь по привычному нахождению вещей в мире).
И если про энергию, рассматриваемую в физике и ее проявления более менее понятно, то проявление человеческой энергии рассматривается в ракурсе его настроения и самочувствия, способности действовать и, воодушевившись творить, она отражает активное желание жить (тут рассматривается не отсутствие суицидальных мыслей, а стремление сделать свою жизнь качественной и приятной, активной и наполненной). Точно также можно судить об отсутствии энергии у человека по апатичному или депрессивному состоянию, плохому физическому самоощущению и отсутствию .
Что такое жизненная энергия человека
Понятия энергии и энергетики часто путают, разница в них примерно такая же, как между чувствами и – энергия и чувства более постоянные, длительные, практически стабильные проявления, тогда как энергетика и эмоции могут сменяться несколько раз в день и не являются серьезной характеристикой для человека. И если энергетика будет различаться множеством оттенков своего проявления, то энергия имеет лишь характеристику своей проявлености и силы. Есть люди, имеющие довольно большой запас жизненной энергии, легко находящие поток и умеющие получать подпитку просто из воздуха. Обычно они гиперактивны, интересуются множеством вещей, постоянно участвуют в различных проектах, тогда как большинство за ними просто не успевает, поскольку требуются перерывы на отдых и восстановление сил.
И не смотря на то, что актуальным является вопрос, как повысить жизненную энергию? Подобный постоянно высокий уровень приносит не только кучу полезностей в виде достижений и насыщенной жизни. Любому количеству энергии требуются соответствующие условия, поэтому, когда ее много, она начинает руководить человеком, такая неуемная жажда деятельности может заносить в пространства далекие от выбранной жизненной цели и заставлять совершать поступки, о которых потом приходится сожалеть. Важно научиться находить способы регуляции уровня своей энергии – как нахождение источников подпитки, так и способов разрядки, чтобы убрать избыточный потенциал.
Помимо влияния на ход жизни самого человека, уровень его энергии влияет на окружающих и происходящее. Из примеров человеческого взаимодействия – повышение настроения и мотивации, когда рядом находится заряженный человек и упадок сил и настроения, после общения с человеком, чья энергия в минусе. Что касается событий и более материального мира, то высокий уровень энергии повышает производительность и открывает видение новых творческих путей решения, от этого складывается ощущение практически всемогущества, т.к. проблемы решаются легко, будто и не присутствуют, кроме того многие говорят о том, что поднимая свой энергетический уровень, мы поднимаем вероятность исполнения желаний.
Жизненная энергия любого существа отражает его способность действовать, включая показатели скорости и активности, успешности и мотивированости, является показателем витальности и способности к выживанию, часто именно уровнем жизненной энергии измеряют остаток жизни того или иного существа. В отношении человека также применимы все эти характеристики, за исключением последнего, поскольку для подтверждения данной теории необходим спад активности и жизненной энергии с годами, тогда как реальность рисует картинку, в которой многие люди именно с годами начинают проявлять большую вовлеченность в жизнь (для многих это обусловлено тем, что нашли свой путь или вырвались из-под чьего-то влияния, также тем, что достигли определенного материального положения, позволяющего жить в соответствии со своими желаниями).
Наличие высокого или низкого уровня жизненной энергии не является позитивным или негативным показателем, поскольку даже со сниженной энергией можно жить комфортно и дарить окружающим островок стабильности и тишины, а высокий уровень энергии с одинаковым успехом можно направить как на созидающие мероприятия, так и на фрустрирующие.
Виды энергии человека подразумевают наличие базовой энергии (физической) и духовной: первая берет свою подпитку из химических элементов поступающий в организм (продукты питания, вода, воздух), вторая включает в себя характерологические особенности и развитие волевой сферы (именно эти моменты заставляют двигаться дальше, а не калории от шашлыка). В итоге жизненная энергия складывается из физических и духовных показателей, включающих: волю, энергичность, творчество, настойчивость, выносливость, жизнестойкость, скорость, работоспособность, мотивированность и др. Разделение качеств по градации важности невозможно, т.к. все они в равной мере отражают уровень человеческой жизненной энергии.
Показатели жизненной энергии различны и тут нет установленных норм, как с температурой тела, более того изменения уровня могут происходить под влиянием внешних и внутренних факторов, человек может влиять на снижение или подъем уровня. При всех динамических характеристиках понятия все же есть одна неизменная черта – это индивидуальный уровень жизненной энергии, а точнее его максимальное значение, выше которого подняться невозможно, даже работая над повышением всех показателей (своеобразный внутренний стоп-кран, располагающийся у каждого на различной высоте). Единого мнения о том, что предопределяет заложенный уровень жизненной энергии, нет – по одним теориям за его проявленность отвечает телосложение и физические показатели (поскольку энергия – это деятельностная активность и именно физические показатели влияют на ее производительность). С точки зрения других концепций главенствующую роль занимает тип нервной системы, особенности характера (поскольку именно эти внутренние показатели являются запускающим импульсом для внешней деятельностной активности).
О снижении жизненной энергии говорят состояния подавленности, депрессии, апатии, физической усталости или снижения сил, путаницы в мыслях, снижении памяти и мотивации, проблемы со сном (бессонницы, невозможность выспаться), отсутствия желаний. Подобные моменты могут отражать проблему в построении образа жизни, питании, психологической сфере, но в любом случае требуют вашего вмешательства и пересмотра происходящего для нормализации уровня собственной энергии.
Источники энергии для человека
Способов как повысить жизненную энергию множество, и различаются они так же, как и различаются проявления самой жизненной энергии. Помня, что источники энергии для человека существуют физические и духовные, самым простым будет восполнении энергии физической, что делается довольно просто, при помощи еды. Но это не означает, что при упадке сил подойдет просто кинуть в свой желудок кусок какой-то еды под просмотр новостной ленты. Питание необходимо пересмотреть и сделать его полноценным и полезным, здоровым и состоящим из качественных продуктов. Затем необходимо изменить свой стиль приема пищи, стараясь концентрироваться на вкусе продукта, пытаясь уловить мельчайшие интонации сочетаний и переходов вкусов. Осознанное питание требует думать лишь о еде, а не решать деловые вопросы на бегу поедая то, что вы даже не вспомните. Польза от этого приходит со временем – вы начинаете чувствовать потребности своего организма и кормить его необходимыми продуктами, таким образом, насыщая энергией свой базовый уровень.
Для нормального функционирования необходимы перерывы между активностью и отдыхом, поэтому даже если вы напитаете свой физический уровень максимально, энергия на определенном этапе начнет уменьшаться, поскольку необходима подзарядка – для человека это сон. Не уделяя должного внимания качеству и продолжительности сна, вы заставляете свою нервную систему и весь организм работать в состоянии недостачи, в самом печальном случае, если лишить человека сна, то через пару суток он просто выключится, уснув там, где находится, если забрать и этот кусочек перерыва, то начинаются необратимые разрушительные процессы, приводящие к разрушению нейронных связей, и человек сходит с ума. Обеспечение себе полноценного регулярного сна является залогом нормального уровня жизненной энергии, ведь даже без еды можно прожить несколько недель, без сна ваша личность будет разрушена за пару суток.
Далее подключаются источники, требующие включения мотивационной и волей сферы. Сюда относится движение, физическое и умственное, профессиональное и географическое. Утренняя зарядка, выезды на природу, постоянное обучение, стремление к открытию нового или усовершенствованию навыка – чем больше движущей активности, тем выше уровень энергии. Мнение, что чем больше мы себя разгрузим, тем больше останется сил не оправдывает себя – так человек только привыкает лениться. Всевозможные сервисы доставки на дом, парикмахерские, находящиеся в том же доме, возможность пообщаться с друзьями по скайпу, а новые материки посмотреть по видео оставляют человека в четырех стенах, лишают мотивацию и обедняют эмоциональную сферу (посмотреть на фото жирафа и потрогать его нос – впечатления находящиеся крайне далеко друг от друга). Посмотрите на человека, совмещающего работу, учебу, курсы, по вечерам играющего в баре, да еще и влюбившегося – такой успеет побывать еще на четырех выставках и смотаться на выходные в Вену, пока вы неделю заставляете себя выйти и купить сломавшуюся полочку. Чем меньше в жизни событий, тем больше занимает подготовка даже к мелочному, а когда день в движении, то подобные задачи решаются легко и на бегу.
Позитивное настроение и любовь наполняют таким количеством энергии, что человек может обходиться без еды, в состоянии сна, выполняя множество работы, при этом не чувствуя недомогания или снижения каких-либо процессов. Кажется, что любовь не подчинена сознанию, но если расширить до любви к своему городу или выполняемой деятельности, к животным и красивым людям, осеннему парку и вкусной еде – то источников наполнения энергией станет значительно больше. Так можно радовать себя, фотографируя улыбки незнакомых людей или приготовив новый пирог для друзей, отправившись в ближайший город или насобирав по дороге на работу красивый букет. Влюбленность в жизнь, а не только в человека поднимает уровень жизненной энергии высокого и надолго.
Внутренняя энергия человека
Внутренняя энергия представляет собой то, как человек сам может охарактеризовать свое состояние, т.е. не только аспект физического состояния, а ощущение наличия сил и желаний. Ведь можно быть абсолютно физически в ресурсе, но лежать вторую неделю, потому что «нет сил». Вот именно про это жизненное ощущение наполненности или пустоты и сигнализирует внутренняя энергия.
При высоком уровне внутренней энергии человек чувствует свои желания, и они у него постоянно появляются органично текущему моменту (будь то потребность организма в молочном или души в путешествиях). Характерна любознательность, как стремление к обучению и как живой интерес к происходящему вокруг. Человек с высокой внутренней энергией оказывается постоянно включенным и находящемся в осознанном состоянии, нет лени или скуки, а присутствует постоянный интерес и мобилизация. В принципе, даже на самой скучной конференции, если есть внутренняя наполненность, то именно этот человек почерпнет множество интересной и полезной информации, заведет новые знакомства и презентует свою деятельность. и творческий полет, сопровождающие внутреннюю энергию помогают легко и качественно выполнять даже сложную и монотонную работу. Если есть много внутренней энергии, то это рождает много желаний, много сил и много возможностей.
Когда энергии мало, то уменьшается и вся остальная жизнь. Снижается количество и амбициозность желаний, сводя их до удовлетворения физических потребностей и просмотра ленты в соцсетях. Нет интереса к новому и тому, что окружает, скорее это воспринимается, как требующее много усилий или вызывающее скуку и лень. Уровень настроения обычно соответствует уровню энергии, а соответственно при низкой энергии возможны депрессивные расстройства или апатичные состояния, производительность труда падает, внимание нарушается. Если где-то внутри человека еще есть желание, то его исполнение не возможно – у человека просто отсутствуют ресурсы, чтобы увидеть пути осуществления или силы, чтобы приложить их, или настойчивость, чтобы продолжать действовать, после нескольких провальных попыток.
Кажется, что только недостаток внутренней энергии негативен и возникает желание ее копить, но энергия – это движение, поэтому замкнутая внутри, не направленная на действия, припрятанная на потом, она быстро портится и отравляет жизнь. С внутренней энергией подходит аналогия с физической – если вы съели много калорий, то у вас появился запас энергии, а дальше вы можете его потратить на добычу следующей порции и еды и чего-то еще, либо же отложить про запас и получить лишний все и отсутствие продвижения. Именно в обмене и циркуляции находится ответ на вопрос как обращаться с собственной энергией.
Негативная энергия человека
Помимо своего уровня развития, человеческая энергия также имеет и направленность – негативную или позитивную. Человек может находиться в ресурсе, иметь очень высокий уровень внутренней энергии и направлять ее на разрушение собственной жизни, окружающих или пространства. Также при низком уровне собственной энергии, человек может высасывать энергию из окружающих, заражать свои плохим настроением, пессимизмом и бездеятельностью.
Если остановиться детальнее, то поведение тех, кто сам имеет много энергии, но направляет ее в негативное русло обусловлено мотивацией человека или его личными психотравмами. Возможно, остаются подавленные, непризнанные желания, вылезающие на свет в виде зависти, поскольку невозможно просто спрятать от себя свои или уничтожить их, и если нет легального, одобренного сознанием способа, то они проявляются иными формами. Женщина, воспитанная в пуританской семье будет портить репутацию сотруднице, позволяющей себе легкое общение с мужчинами, не из вредности, а из того, что себе запрещает подобное поведение, но очень хочется и тогда смотреть на то, как это успешно делают другие, становится невыносимо. Когда человека задели за живое, отобрали самое значимое, уровень энергии может подняться до максимального, имея перед собой одну цель – отомстить. Так, солдаты, на чьих глазах убивали их семью, потом могли преследовать обидчика без сна и еды, преодолевая нечеловеческие расстояния и препятствия для того, чтобы также бесчеловечно вырезать всех, кто был дорог убийце его семьи. Сила и энергия всегда дается на что-то и если заветное желание человека негативно, то сила дастся и на это.
Человек с незалеченной психотравмой может реагировать неадекватно ситуации, используя свою силу для того, чтобы получить вашу любовь, но не заботой и помощью, а шантажом, угрозами и . Все это проявления активной негативной энергии по различным причинам и стоит, как уметь их устранить, так и научиться взаимодействовать с такими людьми.
В случае если собственная энергия у человека снижена, то возможен вариант распространения на окружающих такого жизневосприятия. Скорее всего, человек будет делать это не осознанно, ведь при низком уровне собственной энергии мир действительно кажется серым, небезопасным и бесперспективным, но вот их постоянные рассказы и доводы в пользу подобного могут многих убедить и снизить энергию еще и у этих людей. Настроение передается от человека к человеку, а уровень энергии распределяется по принципу сообщающихся сосудов, поэтому общаясь с опустошенными людьми, будьте готовы к потере собственной энергии, при этом не факт, что у другого уровень существенно восполнится. Многие интуитивно чувствуют эту закономерность и когда сталкиваются с нехваткой собственной энергии, стараются подпитаться от других (еще это называется энергетическим вампиризмом), пытаясь вызвать ссору, вспышку негативных эмоций или путем постоянного жалования на жизнь, уничижением собеседника и прочим снижением настроения.
Как защитить себя от негативной энергии людей
В ежедневной жизни, если не вести затворнический образ жизни, встречаются разные люди, в том числе те, чья энергия для нас негативна. Конечно, можно ограничить свой близкий круг и не пускать подобных личностей, но это могут быть и попутчики в транспорте и сотрудники, общения с которыми не избежать, а значит нужно противостоять негативному влиянию.
Работайте над стабилизацией собственного эмоционального фона и старайтесь не поддаваться негативным эмоциям. Мы теряем энергию, наполняя ею других, когда злимся или нервничаем, когда позволяем навязчивые жалобы или манипуляции. Учитесь отличать просьбу о помощи от пустого нытья, любовь от поедания вашей энергии, поскольку часто встречаются именно эти виды подпитки вашей энергией (подруга, жалующаяся на все, но не принимающая ваши советы, партнер, угрожающий – не давайте им обратной эмоциональной связи и такое выматывающее поведение прекратится). Если регулировать эмоции не получается, даже зная, что все это направлено вам во вред, то вместо контроля эмоций регулируйте свою мыслительную деятельность (обычно это удается легче). Пока вам говорят текст, явно способный зацепить вас за живое, думайте о своих рабочих делах, составляйте планы на завтра, считайте расходы на покупки, а голос говорящего пусть фоном, словно радио в такси.
Следите за тем, кому вы открываетесь, с кем делитесь не только сокровенным, но и личным мнением, отношением, предпочтениями. Мы много информации оставляем о себе в интернете и социальных опросах, рассказываем о своем семейном положении и жизни незнакомым людям – все создает пути, по которым другие легко могут нанести вам удар, намеренный или нет, надавить на слабые места. Сюда же относится вовлечение в споры – чем меньше ваших эмоций и внутренних сил будет направлено на выяснение истины, тем лучше. Когда вы ощущаете, что трясутся руки, а свою позицию вы доказываете криком – значит, вы слили свою энергию оппоненту. Выигранный спор может быть лишь уловкой, тогда как от вас нужны эмоции, расшатанная нервная система и поток информации, который вы будет слабо контролировать, находясь в подобном состоянии. Попробуйте согласиться и уйти от дальнейшего обсуждения, и понаблюдать, что будет происходить с вашим оппонентом.
Может возникнуть желание бороться с негативными проявлениями в других людях, попытаться показать им источники более гармоничной напитки своего ресурса – тогда стоит заняться собственным уровнем жизненной энергии, сделать что-то для себя, а не брать ответственность за всех остальных. Оставьте людям их выбор и их ответственность.
Лекция 2. Виды энергии. Получение, преобразование и использование энергии
ТЕМА 2. ВИДЫ ЭНЕРГИИ. ПОЛУЧЕНИЕ, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
Основные понятия:
энергия; кинетическая и потенциальная энергия; виды энергии; энергетика; энергосистема; электроэнергетическая система; потребители энергии; традиционная и нетрадиционная энергетика; графики нагрузки; энергопотребление на душу населения; энергоемкость экономики; показатель энергоэкономического уровня производства .
Энергия – всеобщая основа природных явлений, базис культуры и всей деятельности человека. В то же время под энергией (греческое – действие, деятельность ) понимается количественная оценка различных форм движения материи, которые могут превращаться одна в другую .
Согласно представлениям физической науки, энергия – это способность тела или системы тел совершать работу. Существуют различные классификации видов и форм энергии. Человек в своей повседневной жизни наиболее часто встречается со следующими видами энергии: механическая, электрическая, электромагнитная, тепловая, химическая, атомная (внутриядерная). Последние три вида относятся к внутренней форме энергии, т.е. обусловлены потенциальной энергией взаимодействия частиц, составляющих тело, или кинетической энергией их беспорядочного движения.
Если энергия – результат изменения состояния движения материальных точек или тел, то она называется кинетической ; к ней относят механическую энергию движения тел, тепловую энергию, обусловленную движением молекул.
Если энергия – результат изменения взаимного расположения частей данной системы или ее положения по отношению к другим телам, то она называется потенциальной ; к ней относят энергию масс, притягивающихся по закону всемирного тяготения, энергию положения однородных частиц, например, энергию упругого деформированного тела, химическую энергию.
Энергию в естествознании в зависимости от природы делят на следующие виды.
Механическая энергия – проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц.
К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах – транспортных и технологических.
Тепловая энергия – энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекул веществ.
Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегонки и т.д.).
Электрическая энергия – энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока).
Электрическая энергия применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществления механических процессов обработки материалов: дробления, измельчения, перемешивания; для проведения электрохимических реакций; получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах; для непосредственной обработки материалов (электроэрозионная обработка).
Химическая энергия – это энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между веществами.
Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 98%), но низкой емкостью.
Магнитная энергия – энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но «отдающих» ее весьма неохотно. Однако электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля, поэтому чаще всего говорят об электромагнитной энергии.
Электрическая и магнитная энергии тесно взаимосвязаны друг с другом, каждую из них можно рассматривать как «оборотную» сторону другой.
Электромагнитная энергия – это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны.
Таким образом, электромагнитная энергия – это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.
Ядерная энергия – энергия, локализованная в ядрах атомов так называемых радиоактивных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер (термоядерная реакция).
Бытует и старое название данного вида энергии – атомная энергия, однако это название неточно отображает сущность явлений, приводящих к высвобождению колоссальных количеств энергии, чаще всего в виде тепловой и механической.
Гравитационная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием (тяготением) массивных тел, она особенно ощутима в космическом пространстве. В земных условиях, это, например, энергия, «запасенная» телом, поднятым на определенную высоту над поверхностью Земли – энергия силы тяжести.
Таким образом, в зависимости от уровня проявления, можно выделить энергию макромира – гравитационную, энергию взаимодействия тел – механическую, энергию молекулярных взаимодействий – тепловую, энергию атомных взаимодействий – химическую, энергию излучения – электромагнитную, энергию, заключенную в ядрах атомов – ядерную.
Современная наука не исключает существование и других видов энергии, пока не зафиксированных, но не нарушающих единую естественнонаучную картину мира и понятие об энергии.
В Международной системе единиц СИ в качестве единицы измерения энергии принят 1 Джоуль (Дж). 1 Дж эквивалентен
1 ньютон метр (Нм). Если расчеты связаны с теплотой, биологической и многими другими видами энергии, то в качестве единицы энергии применяется внесистемная единица - калория (кал) или килокалория (ккал), 1кал=4,18 Дж. Для измерения электрической энергии пользуются такой единицей, как Ватт·час (Вт·ч, кВт·ч, МВт·ч), 1 Вт·ч=3,6 МДж. Для измерения механической энергии используют величину 1 кг·м=9,8 Дж.
Энергия, непосредственно извлекаемая в природе (энергия топлива, воды, ветра, тепловая энергия Земли, ядерная), и которая может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую называется первичной . В соответствии с классификацией энергоресурсов по признаку исчерпаемости можно классифицировать и первичную энергию. На рис. 2.1 представлена схема классификации первичной энергии.
Рис. 2.1. Классификация первичной энергии
При классификации первичной энергии выделяют традиционные и нетрадиционные виды энергии. К традиционным относятся такие виды энергии, которые на протяжении многих лет широко использовались человеком. К нетрадиционным видам энергии относят такие виды, которые начали использоваться сравнительно недавно.
К традиционным видам первичной энергии относят: органическое топливо (уголь, нефть и т.д.), гидроэнергию рек и ядерное топливо (уран, торий и др.).
Энергия, получаемая человеком, после преобразования первичной энергии на специальных установках - станциях, называется вторичной (электрическая энергия, энергия пара, горячей воды и т.д.).
Преимущества электрической энергии. Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой современной цивилизации. Подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации производственных процессов (оборудование, приборы ЭВМ), замена человеческого труда машинным в быту имеют электрическую основу.
Немногим более половины всей потребляемой энергии используется в виде тепла для технических нужд, отопления, приготовления пищи, оставшаяся часть - в виде механической, прежде всего в транспортных установках, и электрической энергии. Причем доля электрической энергии с каждым годом растет
(рис. 2.2).
Электрическая энергия – более универсальный вид энергии. Она нашла широкое применение в быту и во всех отраслях народного хозяйства. Насчитывается свыше четырехсот наименований электробытовых приборов: холодильники, стиральные машины, кондиционеры, вентиляторы, телевизоры, магнитофоны, осветительные приборы и т.д. Нельзя представить промышленность без электрической энергии. В сельском хозяйстве применение электричества непрерывно расширяется: кормление и поение животных, уход за ними, отопление и вентиляция, инкубаторы, калориферы, сушилки и т.д.
Электрификация – основа технического прогресса любой отрасли народного хозяйства. Она позволяет заменить неудобные для использования энергетические ресурсы универсальным видом энергии – электрической энергией, которую можно передавать на любое расстояние, превращать в другие виды энергии, например, в механическую или тепловую, делить ее между потребителями. Электричество – очень удобный для применения и экономичный вид энергии.
Рис. 2.2. Динамика потребления электрической энергии
Электрическая энергия обладает такими свойствами, которые делают ее незаменимой в механизации и автоматизации производства и в повседневной жизни человека:
1. Электрическая энергия универсальна, она может быть использована для самых различных целей. В частности, ее очень просто превратить в тепло. Это делается, например, в электрических источниках света (лампочках накаливания), в технологических печах, используемых в металлургии, в различных нагревательных и отопительных устройствах. Превращение электрической энергии в механическую используется в приводах электрических моторов.
2. При потреблении электрической энергии ее можно бесконечно дробить. Так, мощность электрических машин в зависимости от их назначения различна: от долей ватта в микродвигателях, применяемых во многих отраслях техники и в бытовых изделиях, до огромных величин, превышающих миллион киловатт, в генераторах электростанций.
3. В процессе производства и передачи электрической энергии, можно концентрировать ее мощность, увеличивать напряжение и передавать по проводам как на малые, так и на большие расстояния любое количество электрической энергии от электростанции, где она вырабатывается, всем ее потребителям.
Энергия не возникает из ничего и никуда не исчезает, она может только переходить из одного вида в
другой ( сохранения энергии). связывает все явления природы в одно целое, является
общей характеристикой состояния физических тел и физических полей.
Вследствие существования закона сохранения энергии понятия «энергия» связывает все явления природы.
В физике понятие энергия обычно обозначается латинской буквой Е.
В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Кроме этих основных единиц измерения на практике используется
очень много других удобных при конкретном использовании единиц. В атомной и ядерной физики а также в физике элементарных частиц понятие энергию измеряют электрон-вольтами, в химии калориями, в физике твердого тела градусами Кельвина, в оптике обращенными сантиметрами, в квантовой химии в самосогласованного.
Виды энергии.Энергетические системы
Согласно различных форм движения материи, различают несколько типов энергии: механическая, электромагнитная, химическая, ядерная,тепловая, гравитационная и др. Это деление достаточно условно. Так химическая энергия состоит из кинетической энергии движения электронов, их взаимодействия и взаимодействия с атомами.
Кроме того,по понятию различают энергию внутреннюю и энергию в поле внешних сил. Внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии взаимодействия молекул между собой. Внутренняя энергия изолированной системы является постоянной.
В ризномантнитних физических процессах различные виды энергии могут превращаться друг в другой. Например, ядерная энергия в атомных электростанциях превращается сначала во внутреннюю тепловую энергию пара, вращающего турбины (механическая энергия), что в свою очередь индуцируют электрический ток в генераторах (электрическая энергия), который используется для освещения (энергия электромагнитного поля) и т.д.
Энергия системы однозначно зависит от параметров, характеризующих ее состояние. В случае непрерывного среды вводят понятие плотности
.
История развития понятие энергии
Понятие энергии состояло в физике на протяжении многих веков. Его понимание все менялось. Впервые термин энергия в современном физическом смысле применил в 1808 году Томас Янг. К тому употреблялся термин «жизненная сила» (лат. vis viva), который еще в 17-м веке ввел в обращение Лейбниц, определив его как произведение массы на квадрат скорости.
В 1829 году Кориолиса впервые применил термин кинетическая энергия в современном смысле, а срок потенциальная энергия был введен Уильямом Рэнкин в 1853 году. К тому времени получены в исследованиях в различных областях науки данные начали складываться в общую картину. Благодаря опытам Джоуля, Майера, Гельмгольца прояснилось вопросы преобразования механической энергии в тепловую. В одной из первых работ «О сохранении силы» (1847) Гельмгольц, следуя идее единства природы, математически обосновал сохранения энергии
и положение о том, что живой организм является физико-химическим средой, в которой указанный закон точно выполняется. Гельмгольц сформулировал «принцип сохранения силы» и невозможность Perpetuum Mobile . Эти открытия позволили сформулировать первый закон термодинамики или понятие сохранения энергии. Понятие энергии стало центральным в понимании
физических процессов. Вскоре естественным образом в понятие энергии вписалась термодинамика
химических реакций и теория электрических и электромагнитных явлений.
С построением теории относительности к понятию энергии добалося новое понимание. Если раньше
потенциальная энергия определялась с точностью до произвольной постоянной, то теория Эйнштейна установила
связь энергии с массой.
Квантовая механика обогатила понятие энергии
квантованием — для определенных физических систем энергия
может принимать лишь дискретные значения. Кроме того принцип неопределенности установил границы точности
измерения энергии и ее взаимосвязь с тем. Теорема Нетер продемонстрировала, что закон сохранения энергии
следует из принципа однородности времени, по которому физические процессы в одинаковых системах протекают
одинаково, даже если они начинаются в разные моменты времени.
Теория относительности.Энергетические системы
Энергия тела зависит от системы отсчета, т.е. неодинакова для разных наблюдателей. Если тело движется со
скоростью v относительно какого наблюдателя, то для другого наблюдателя, движущегося с той же скоростью, оно
покажется неподвижным. Соответственно, для первого кинетическая энергия тела будет равна
(исходя из законов классической механики) т v2/2′ где m — масса тела, а для другого — нулю.
Эта зависимость энергии от системы отсчета сохраняется также в теории относительности. Для преобразований, происходящих с энергией при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой используется сложная математическая конструкция — тензор энергии-импульса.
Энергия тела зависит от скорости уже не так как в ньютоновской физике, а иначе:
квантовая механика
Тогда, как в классической физике понятие энергия любой системы меняется непервно и может принимать произвольных значений, Квантовая теория утверждает, что энергия микрочастиц, привязанных силой взаимодействия с другими микрочастицами в ограниченных областей пространства, может приобретать только определенных дискретных значений.
Так, атомы излучают энергию в виде дискретных порций — световых квантов, или фотонов.
Оператором энергии в квантовой механике является гамильтониан. В стационарных состояниях квантовых систем энергия
может иметь только те значения, которые соответствуют собственным значением гамильтониана. Для локализованных состояний энергия может иметь только определенные дискретные.
Понятие энергии настолько вошло в наш обыденный лексикон, что мы, не задумываясь, применяем этот термин по поводу и без повода. Нам кажется, что это существует в реальности как отдельная вещь или субстанция, как например, воздух или вода. В обыденной жизни часто жалуемся на то, что не хватает энергии, чтобы поднять что-либо или копать землю в саду, или если в доме нет света, говорим, что нет электрической энергии. Наши машины используют силу давления сгорающей углеводородной смеси в двигателях внутреннего сгорания или напора струи высокоскоростного истечения газа в реактивных двигателях. Для кипячения воды на газовой плите применяем тепловую энергию, выделяющуюся при химических реакциях горения. Также часто используем термины атомная энергия, ветровая энергия, энергия падающей воды и др. В различных областях науки в зависимости от области исследования применяются термины: гравитационная энергия, внутренняя энергия, химическая энергия, биоэнергия и т.д.
Энергия (от греч. energeia – действие, деятельность) – общая количественная мера движения и мера перехода движения материи из одних форм в другие (взаимодействия всех видов материи).
Не следует понимать движение примитивно. Движение – это изменение во времени состояния того, о движении чего идет речь: увядание цветка, капание капли и изменение всего остального во Вселенной.
Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.
С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нетер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.
Сам термин «энергия» появился лишь в начале XIX века и был введен в механику английским физиком Т.Юнгом, под которой он понимал величину пропорциональную механической работе . Чуть позже его соотечественник Д.Джоуль установил первую эквивалентность, измерив механическую работу, которую необходимо затратить, чтобы поднять температуру данного количества воды на один градус. Также Джоуль обнаружил, что связи, между выделением или поглощением тепла, в электрических и магнитных явлениях, в химических реакциях, а также биологическими объектами, носят характер «превращения». Он же определил общий эквивалент для физико-химических превращений, что позволило измерить сохраняющуюся величину. Впоследствии эта величина стала известна как «энергия». А немецкий ученый Г.Гельмгольц сформулировал это как закона сохранения энергии. В этом также большую роль сыграли работы его соотечественника Ю.Майера.
Энергия первоначально была в физике абстрактной идеей, и стала популярной благодаря закону сохранения энергии, согласно которому она не возникает из ничего и не уничтожается . Это понятие сильно упрощает описание широкого круга физических процессов и охватывает огромное количество экспериментальных фактов, и не будь понятия энергии, пришлось бы рассматривать эти факты каждый по отдельности.
Различают следующие виды энергии :
- потенциальная энергия (или, в более общем случае, энергия взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями)
- кинетическая энергия (энергия движения)
- энергия диссипации
Энергия диссипации (лат. dissipatio, рассеяние) – переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т.п.) в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счете – в теплоту. Системы, в которых энергия упорядоченного движения с течением времени убывает за счет диссипации, переходя в другие виды энергии, например в теплоту или излучение, называются диссипативными. Для учета процессов диссипации энергии в таких системах при определенных условиях может быть введена диссипативная функция. Если диссипация энергии происходит в замкнутой системе, то энтропия системы возрастает. Диссипация энергии в открытых системах, обусловленная процессами уноса энергии из системы, например в виде излучения, может приводить к уменьшению энтропии рассматриваемой системы при увеличении полной энергии системы и окружающей среды. Это, в частности, обеспечивает важную роль процессов диссипации энергии в уменьшении удельной энтропии вещества на стадиях образования галактик и звезд в модели горячей Вселенной.
Отметим также, что энергия диссипации связана не просто с энергетическим противодействием, а с качественным изменением энергии. К слову, применяемый иногда термин «диссипативные потери энергии» некорректен, ибо энергия теряться не может. Точнее было бы сказать о диссипативных потерях энергии упорядоченных форм движения. Вместо термина «энергия диссипации» (в переводе на русский язык – энергия рассеяния) в некоторых научных работах применяют термин «энергия деградации» (в переводе на русский язык – энергия вырождения). Но и это не точно, вырождается не энергия, а способность системы производить механическую работу.
К числу противодействий системы внешнему энергетическому воздействию следует добавить возможное противодействие физического поля, связанное с перемещением системы в этом поле или с ее возможным поворотом относительно силовых линий поля. Это противодействие является удельным изменением еще одного вида энергии, называемого в физике потенциальной энергией в физическом поле или сокращенно потенциальной энергией положения.
Поскольку определяющее уравнение для расчета потенциальной энергии положения иное, чем для расчета потенциальной энергии, связанной с противодействием жесткости, то речь идет о двух разных видах энергии. Поэтому вид энергии, связанный с противодействием жесткости, будем называть потенциальной энергией деформации. Этот вид потенциальной энергии, в отличие от предыдущего, связан с внутренним силовым полем (полем упругих сил).
Полная энергия системы является суммой внешней и внутренней энергии системы. Внешняя энергия системы состоит из кинетической и потенциальной энергий системы как целого. Внутренняя энергия системы – это энергия системы, зависящая только от ее внутреннего состояния и не включающая в себя виды энергии системы как целого.
В соответствии с различными формами движения материи, следует рассматривать и различные формы энергии :
- механическую
- гидравлическую
- тепловую
- электромагнитную
- ядерную и т.д.
Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).
Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.
В химии рассматриваются такие величины как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесенной к количеству вещества (химический потенциал).
Механическая энергия характеризует способность тела совершать работу, характеризует движение и взаимодействие тел, является физической величиной определяемая состоянием системы тел – взаимным расположением и их скоростями. Находясь в том или ином механическом состоянии, система тел обладает определенной энергией, вследствие взаимодействия тел с другими телами и взаимодействием их частей, либо своего движения. Изменение энергии при переходе из одного состояния в другое равна работе внешних сил. Полная механическая энергия системы равна сумме кинетической и потенциальной энергий.
Кинетической энергией называют энергию, которой тело обладает вследствие своего движения. Она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.
Кинетической энергией обладают все движущиеся тела. Например, текущая вода, ветер, вращающееся колесо, движущийся электрон и т.д.
Физический смысл кинетической энергии заключается в том, что эта энергия равна работе, которую надо совершить.
Потенциальной энергией называют энергию, которая определяет взаимным расположением тел или частей одного тела. Потенциальная энергия - энергия взаимодействия тел. Такой энергией обладают, например, поднятый камень на какую-нибудь высоту над Землей, сжатая или растянутая пружина и др.
Взаимодействующие тела могут обладать одновременно и кинетической и потенциальной энергией, то есть полной энергией.
Летящий мяч, например, обладает и кинетической и потенциальной энергией, так как кроме движения вперед он взаимодействует с Землей силой всемирного тяготения. В момент удара о Землю механическая энергия мяча частично переходит во внутреннюю энергию и т.д.
Если от механики перейти к термодинамике, то здесь рассматривается, в основном, внутренняя энергия системы.
Отдел физической науки – термодинамика – рассматривает все явления с точки зрения взаимообмена и преобразования энергии. Совокупность физических тел, которые взаимодействуют между собой и внешней средой, обмениваясь с ними энергией и веществом, является термодинамической системой. Правда, термодинамика, для облегчения изучения, рассматривает изолированные системы, которые не взаимодействуют с окружающей средой. То есть извне не поступает ни энергии, ни вещества, также энергия и вещества самой системы не передаются наружу.
Но в отличие от такой идеализированной системы, реальные системы, в той или иной мере, обмениваются с окружающей средой и энергией и веществом, и поэтому можно сказать, что в природе не существуют совершенно закрытых систем. Тем не менее, некоторые закономерности идеализированной системы вполне применимы и к реальным системам. Одна из таких закономерностей - это тепловое равновесие. Если долгое время внешние условия остаются неизменными, то любая термодинамическая система рано или поздно самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.
При тепловом равновесии все макроскопические параметры системы могут оставаться сколь угодно долго неизменными. В таком состоянии не происходит теплообмен с окружающей средой, не изменяется объем, и давление газа, отсутствуют взаимное превращение жидкостей, газов и твердых тел и т.д. При этом микроскопические процессы внутри тела (движение и взаимодействия частиц) не прекращаются. Между частицами тела (системы) происходит обмен энергией: частицы с большой энергией передают энергию частицам с меньшей энергией. Идет внутреннее выравнивание температур.
Стоит только измениться внешним условиям, так сразу нарушается равновесие системы, и начинается движение, пока система опять не адаптируется к новым условиям. Поэтому можно сказать, что у системы может быть множество состояний теплового равновесия, каждому из которых соответствует определенная температура. Например, вода при температуре выше 100оС находится в виде пара, если постепенно понижать температуру, скажем, до 15оС, она превратится в жидкость, и при этом будут изменяться многие ее свойства. Если поддержать некоторое время эту температуру, то наступит тепловое равновесие. Это ее относительно равновесное состояние в этих конкретных условиях.
Если дальше изменить температуру, скажем, до –10оС, то вода превратится в лед, и опять изменятся почти все физические параметры и свойства: объем, плотность, электрические и магнитные свойства и др. Таким образом, получается, что любая система может обладать множеством подвижных равновесных состояний в зависимости от внутренних и, в особенности, от внешних условий.
В химической науке хорошо известен принцип Ле Шателье, принцип подвижного равновесия, который гласит: если на равновесную систему производить внешнее воздействие, то положение равновесия смещается в направлении ослабления эффекта этого воздействия.
Это проявляется, например, так: при повышении внешней температуры динамическое равновесие химической системы смещается в сторону эндотермических (поглощение теплоты) процессов. Если нагреть алюминий до температуры 700оС, то вследствие поглощения тепловой энергии, у него увеличится внутренняя энергия, и он перейдет в жидкое состояние.
При понижении температуры равновесие процессов смещается в сторону экзотермических реакции (выделение тепловой энергии). Согласно этому, если жидкий алюминий поместить в условия низкой температуры (или дать охладится ниже 600оС), то он будет отдавать тепло окружающей среде, внутренняя энергия уменьшится, и он перейдет в твердое состояние.
Увеличение давления смещает химическое равновесие в направлении процессов в сторону уменьшения объемов получаемых продуктов, а уменьшение давления, наоборот, в сторону образования веществ с большими объемами выходных продуктов.
Таким образом, само равновесие оказывается весьма подвижным и зависит от многих условий: как от внешних, так и внутренних. Но опыт показывает, что все-таки зависимость от внешних условий больше. Система постоянно подлаживается, в первую очередь, к изменениям внешней среды. И это, соответственно, требует от системы внутренней «перестройки»: то превратиться в пар, то в жидкость, то перейти в твердую фазу. При этом обычно энергия либо выделяется, либо поглощается.
Выделение энергий, поглощение энергий, энергообмен во всяких его проявлениях изучается термодинамикой. Здесь наиболее известны два закона. Первый из них гласит: изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, сообщенного системе, и работы внешних сил, совершенной над системой.
Второй закон постулирует невозможность передачи тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах. Если перевести на реальный, действительный мир, это указывает на необратимости процессов в природе. Или по-другому, используя понятие, введенное в термодинамику для определения меры необратимости рассеяния энергии, второй закон еще называют законом возрастания энтропии.
Если сейчас перейти к электродинамике, добавляются электрические и магнитные энергии. Электрические и магнитные поля характеризуются энергетическими и силовыми характеристиками. Если разность потенциалов в различных точках поля определяют энергетическую характеристику поля, то сила, действующая на пробный заряд, помещенный в это поле, определяет силовую характеристику, которая именуется напряжением поля. В большей части все зависит от разности потенциалов: чем больше разность потенциалов, тем больше энергии и силы, действующие на тела, находящиеся в этом поле. Также чем больше разность потенциалов на концах проводника, тем выше сила тока.
Виды энергии могут переходить друг в друга, при этом оставаясь принадлежащими одной и той же форме энергии. Переход разных видов энергии друг в друга является следствием перераспределения значений этих видов энергии внутри одной и той же формы движения. При этом не исключается перенос любого вида энергии данной формы движения в любой вид энергии другой формы движения.
Самые общие зависимости образуют самую общую, единую теорию. Так как вещество (твердое, жидкое, газообразное, плазменное), по сути – это разные формы энергии, то получаем единую теорию всех полей (векторов, определяющих направленность воздействия данного вида энергии), существующих в природе. Однако общие зависимости пока еще не выявлены. Поэтому единой теории поля еще нет.
Итак, единой мерой различных форм движения служит физическая величина, называемая энергией. Движение является неотъемлемым свойством материи. Поэтому всякое, тело обладает энергией или, как часто говорят, запасом энергии, являющейся мерой его движения.
Различных форм движения много, но все они характеризуются некоей общей способностью воздействовать на окружающее с некоторой силой, пропорциональной величине их энергии. На то окружающее, на которое способна воздействовать энергия, соответствующая данной форме движения. При этом величина первоначальной энергии понижается, зато появляется новое движение, обладающее уже своей энергией. Так механическая энергия преобразуется в тепловую, тепловая – в химическую и электромагнитную (тепловое излучение), электромагнитная может опять стать механической (давление света). Гравитационная энергия заставляет тело падать и при ударе эта энергия переходит в тепловую и электромагнитную. То есть гравитационная, электромагнитная, механическая, тепловая, химическая энергии могут переходить друг в друга в виде изменения движения, позволяя количественно и качественно записать зависимости этих превращений.
Ясно, что просто понятие «энергия» не говорит ничего: смысл появляется только когда речь идет об определенной форме движения и соответствующей ей величине энергии.
Надо сказать, что понятие энергии, как основы всего, что существует во Вселенной, довольно не просто и требует понимания всех ее видов, от квантово-волновой, до форм, представленных в виде вещества: частиц, атомов, молекул, в контексте механизмов перехода ее из одних форм в другие. Без отнесения к определенной форме движения энергия полностью лишена смысла и, никто не способен придать ей какой-либо смысл.
Система измерения теплоты два века назад базировалась на представлении о том, что тепловая энергия сохраняется, никуда не пропадает, а только переходит из одного места в другое. Мы до сих пор пользуемся следующими правилами: Для измерения количества тепла заставим его...
Виды энергии – известные человечеству типы энергии
Понятие «энергия» определяется как мера различных форм движения материи и как мера перехода движения материи из одной формы в другую. Соответственно, виды и типы энергии различают по формам движения материи. Челочек имеет дело с различными видами энергии. По сути, весь технологический процесс есть преобразование одних видов энергии в другие. В процессе прохождения технологического тракта энергия многократно преобразуется из одного вида в другой, что ведет к уменьшению ее полезного количества из-за потерь и рассеяния в окружающей среде.Типы энергии известные сегодня
- Механическая
- Электрическая
- Химическая
- Тепловая
- Световая (Лучистая)
- Ядерная (Атомная)
- Термоядерная (Термоядерного синтеза)
